Stožáry VVN (II)

Typy stožárů dálkového vedení

Typ stožáru je charakterizován především parametry vedení (výkon, napětí, systém, vodiče a zemnicí lana, izolátory), dále geometrií včetně uspořádání vodičů, zatížením závislým především na vodičích, funkci v trase, větrové a námrazové oblasti, statické soustavě a na konstrukci prvků, použitém materiálu a na způsobu spojování.

Souhrnným hlediskem třídění může být napětí elektrického vedení, podle kterého by se daly rozlišovat skupiny stožárů VVN:

• pro napětí 110 kV, relativně lehké konstrukce (obr. 7);
• pro napětí 220 kV, tvarově podobné stožárům pr100 kV, jsou však vyšší a více namáhány
• pro napětí 400 kV (obr. 8), jsou už těžké konstrukce, z důvodu těžkých vodičů a velkých rozměrů

Dalším souhrnným hlediskem třídění, které by vystihovalo dispozice a nosný systém, by mohl být vnější tvar stožáru.

Obr. 7 - Typy a tvary stožárů vedení 110 kV (220 kV)

Obr. 8 - Typy a tvary stožárů vedení 400 kV

Podle funkce a polohy stožáru v trase rozeznáváme:

Nosné stožáry (N)

Jsou to mezilehlé stožáry přímé trasy, na kterých jsou vodiče zavěšeny pomocí svislých izolátorových závěsů. Vodorovné složky tahů vodičů se na izolátorech ruší, takže stožár ve směru vedení je namáhán vodorovnou silou jen od tlaku větru na stožár, resp. fiktivním vodorovným zatížením. Převládajícím zatížením je zatížení větrem kolmo na směr vedení.

Výztužné - kotevní - stožáry (V)

Vytvářejí pevné body na trase. Vodiče jsou ke stožáru připojeny pomocí kotevních izolátorových závěsů, namáhaných plným tahem vodičů. Vodič přechází přes izolátory přeponkou bez mechanického namáhání. Výztužné stožáry jsou důležité i pro napínání vodičů, proto jsou jejich počet a polohy závislé na postupu montáže vedení. Při dimenzování se zpravidla uvažuje jednostranné zatížení, které odpovídá 2/3 maximálních tahů vodičů a zemnícího lana.

Rohové stožáry (R)

Jsou v lomech trasy, mohou být jako nosné nebo zároveň výztužné. Rohové stožáry přenášejí výslednici tahů ve vodičích včetně námrazy.

Dále rozeznáváme stožáry koncové, odbočné, rozvodné, křižovatkové (při křižování vedení se železnicí, vodní překážkou nebo s jiným vedením libovolného napětí). U velkých vodních překážek vzniká potřeba speciálních stožárů.

Vodiče jsou prostřednictvím izolátorů připojeny k dříku stožáru pomocí příčníků, které jsou u jednodříkových stožárů konzolami a u portálových příčnými nosníky.

Podle počtu úrovní, v kterých jsou vodiče rozloženy, rozeznáváme:

• rozložení v jedné úrovni, nejčastěji s jedním vedením, neboť dvojité vedení vyžaduje velké příčníky. Stožár je přitom jednodříkový, častěji však dvojdříkový (portálový)
• rozložení ve dvou úrovních (např. dunajský typ); vodiče jsou uspořádány trojúhelníkovitě (výhodné z elektrotechnických důvodů)
• rozložení ve třech úrovních. Při dvojitém vedení je uspořádání symetrické, např. na způsob stromku, obráceného stromku nebo soudku. U jednoduchého vedení je uspořádání nesymetrické

Podle statické soustavy a konstrukčního řešení rozlišujeme dvě hlavní skupiny:

• jednodříkové stožáry, zpravidla čtyřboké konstrukce: sem je možno zahrnout i konstrukce, které se ve vrcholu rozvětvují do "okna" nebo do velkých konzol
• portálové stožáry vyznačující se tím, že mají relativně dlouhý příčník, který je podpírán ve dvou místech vertikálními konstrukcemi a vytváří s nimi portál; do této skupiny je možno zahrnout i kotvené stožáry, kde je portál vytvořen z dlouhých tuhých prutů (nejčastěji členité konstrukce) a kotevních lan.

Portálové stožáry se používají především při rozložení vodičů na jedné úrovni. Mají výhodu v menší výšce stožáru, snadnější montáži vodičů a v tom, že odpadávající námraza nepoškozuje spodní vodiče. Při silnější námraze je nutný portálový stožár, který je vhodnější pro namáhání kroucením následkem přetržení vodiče. Portálové stožáry však potřebují více místa a při vedení podle svahu zpravidla vyžadují i větší výšku.

Novodobé trendy a přístupy

Elektrické dálkové vedení je typická liniová stavba, pro kterou je příznačné, že je tvořena poměrně malým počtem různých komponentů. Jsou to: pozemek, stožáry včetně základů, vodiče a zemnicí lana včetně příslušenství, které tvoří především izolátory a údržba. Rozvody musí být prováděny hospodárně, tzn. že je třeba mít na zřeteli současně všechny komponenty a celý proces výstavby a využívání. Jistou předností dálkových vedení je to, že sortiment tvořících prvků je poměrné malý, takže se dají dobře uplatňovat i optimalizační přístupy.

Z elektrotechnického hlediska se usiluje o snižování ztrát a o zvyšování přenosové schopnosti. Toho se dosahuje volbou vhodných materiálů vodičů a zvětšováním jejich průměru (např. 250 Alfe pro 110 kV, 450 Alfe pro 400 kV), zvyšováním napětí, dvojsystémovým nebo vícesystémovým vedením. To vede k vyšším, těžším a komplikovanějším konstrukcím stožárů.

Rozvoj průmyslu a společnosti má za následek stále se zmenšující plochy užitné půdy, proto je pochopitelný tlak, aby pásma zabíraná novými dálkovými vedeními byla co nejmenší (nejužší), aby se pro nová vedení používaly trasy dožívajících vedení nižších napětí, nebo aby se několik vedení vedlo na společných stožárech a zábor zemědělské půdy byl co nejmenší. To vede k preferenci jednodříkových stožárů a k zmenšování vzdáleností krajních vodičů, a tím k užším a vyšším stožárům. Výkyvy zavěšených izolátorových řetězců vyvolávané tlakem větru se vylučují používáním V-řetězců nebo izolátorových konzol. Stoupající náklady na izolaci jsou přitom kompenzovány zmenšením vzdálenosti mezi jednotlivými fázemi a snížením výšky stožáru.

K hospodárnější výstavbě stožárů přispívá snižování nákladů na materiál (využíváním pevnosti, racionální statickou soustavou a konstruováním, vhodnými profily) i snižování nákladů v oblasti výrobních, montážních a udržovacích nákladů (unifikací uzlů, zhromadňováním výroby, progresivními montážními postupy).

Dodavatelská organizace dálkových vedení je zpravidla budována ve formě koncernu, takže má vlastní vývojový, projektový a konstrukční útvar, výrobní a montážní podniky. Proto se dá s výhodou pracovat komplexně a kontinuálně na základě ověřených přístupů a technologií, které je možno stále a pružně zdokonalovat. Na základě optimalizačního výběru se unifikují často se vyskytující prvky, detaily a uzly (sortiment, např. geometrie), ustalují se konstrukční, výrobní a montážní zvyklosti, které je možno shrnout do rámcových technologických podmínek. Vlastní stožáry se pak realizují na základě:

• individuálního řešení, jsou-li vstupní požadavky odlišné od standardních nebo se jedná o jednorázové nebo málonásobné, resp. opakované použití; zpravidla je potřebný celý návrh, avšak přihlíží se k rámcovým technologickým podmínkám
• řešení sestaveného z typizovaných prvků, resp. uzlů (prvková, resp. uzlová typizace)
• typizovaného řešení (objektová, podniková typizace), kdy se používá kompletních typových podkladů pro celý stožár; individuálně se řeší osazení stožáru do terénu, a to s přihlédnutím k uzlové typizaci (kotvení a základ, výpočet)
• normalizovaného řešení (celostátní, oborové řešení), definovaného geometrií, rozměry prutů, únosností

Hlavním cílem typizace je dosáhnout na základě podrobnějších rozborů a optimalizačního výběru hospodárného návrhu, vytvářet podmínky pro častější používání. Tím bude celý proces ekonomičtější, protože výroba bude zhromadňována a doba výstavby se zkrátí. Typový podklad je jistě důkladněji navržen a prověřen, při novějších typizovaných řešeních je součástí typizace ověření stožáru na experimentální konstrukci. Protože typizace z hlediska bezpečnosti musí vyhovět těm nejnepříznivějším podmínkám, neodpovídá typizovaná konstrukce průměrným, ale nejnepříznivějším podmínkám. Proto má smysl jen tehdy, dosáhne-li se typizací takového zmenšení sortimentu typu, při kterém by byl rozdíl mezi výhodami větší sériovosti a menšího sortimentu a mezi nevýhodami zvýšené spotřeby oceli během závaznosti typizace významný.

Literatura

• Fejt Z., Čermák J.: "Elektroenergetika"
• Fencl F.: "Rozvodná zařízení"
• Kozák J.: "Ocelové stožáry a věže"; SNTL Praha 1990
• www.ceps.cz