DIE1: Ele ktroenergetski vodovi

1. DIE1: Elektroenergetski vodovi Znanja i vještine koje se stječu uspješnim svladavanjem kolegija: Projektiranje. izgradnja i nadzor izvedbe nadzemnih i kabelskih vodova. Proračun i analiza električnih i mehaničkih prilika na zračnom i kabelskom vodu. Oblici provođenja nastave: Predavanja, autitorne vježbe sa zadacima, Projekat mehaničko električni proračun zračnog i kabelskog voda.Osnovna literatura:1. L. Jozsa, Nadzemni vodovi, skripta ETF, Osijek, 1995. 2. V. Srb, Kabelska tehnika, priručnik, Tehnička knjiga, Zagreb, 1970. 3. N. Srb, Niskonaponske mreže i instalacije, Tehnička knjiga, Zagreb, 1991

2. 1. UVOD Danas se el. energija proizvodi u blizini nalazišta prirodnih izvora energije (fosilnih goriva, vodotoka, plina), odakle se vodovima prenosi do potrošača, koji mogu biti i veoma udaljeni. Za prijenos el. energije se koriste nadzemni vodovi i kabeli. Po jedinici prenesene snage, kabel je višeputa skuplji od dalekovoda, te se kabeli koriste samo u specifičnim prilikama, povezivanje otoka s kopnom, u gradovima, u blizini aerodroma itd. U prilog nadzemnim vodovima govori i činjenica da je njihov popravak jednostavniji i brži nego kod kabela. Vodovi se povezuju u TS, gdje se el. energija, ovisno o funkciji priključenih vodova (prijenos ili razdioba), transformira na odgovarajući napon. Podjela nadzemnih vodova može se izvršiti po više kriterija, a to su: nazivni napon, broj trofaznih sustava vođenih na istom stupu, materijal i konstrukcija vodiča, materijal i konstrukcija stupova itd. Sastavni elementi dalekovoda su: vodiči - služe za vođenje struje, stupovi - su predviđeni za nošenje i zatezanje vodiča, izolatori - sprečavaju da struja teče između vodiča ili kroz stupove u zemlju; pribor -služi za pričvršćenje izolatora na stupove, ovješenje i spajanje vodiča, za mehaničku i električnu zaštitu dalekovoda; zaštitna užad - štite dalekovod od udara groma; i konačno sustav za uzemljenje - zajedno sa zaštitnim užetom u slučaju kvara dalekovoda, opasnost po živa bića u okolini stupova, svodi na minimum.

3. 2. VODIČI NADZEMNIH VODOVA • Materijali za vodiče • Vodiči su aktivni i najvažniji dio dalekovoda, vode struju, a materijal za vodiče treba imati veliku električnu vodljivost i dovoljnu mehaničku čvrstoću. • Kao materijal vodiča prvo se koristio bakar (Cu), čisti elektrolitički, tvrdo vučeni Cu. Radi uštede bakra danas se upotrebljava aluminij (Al), ima manju specifičnu težinu (30,4% od Cu), pa je tako Al vodič lakši od bakrenog vodiča s istom vodljivošću. • Al mora biti veoma čist (99,5%). Zbog male mehaničke čvrstoće čisti Alse ne koristi za veće raspone, dakle niti za VN dalekovode već se legira ili koristi u kombinaciji s čelikom. • Čelik (Če) se rijetko rabi kao vodič zbog male vodljivosti i zbog skin efekta. Zbog velike čvrstoće koristi se za zaštitna užad na VN vodovima, gdje njegova loša el. svojstva ne dolaze do izražaja. Od korozije se štiti tako što se dobro pocinča. • Poboljšanje mehaničkih svojstava vrši se legiranjem Cu i Al s drugim metalima, pri čemu se vodljivost ne smije bitno smanjiti. Od legura rabi se bronca (legura Cu i kositra s dodatkom Alili silicija) kod onih s bakrenim vodičima, gdje se traži veća mehanička čvrstoća (veliki rasponi preko prijelaza rijeka i dolina, područja s velikim teretom leda i sl.). • Nadalje se upotrebljavaju Aldrej (AlMg), sastava 0,3-0,5% Mg, 0,4-0,7% Si, 0,3 Če, 98,5-99% Al, i to bilo za pojedine raspone, gdje je potrebna veća mehanička čvrstoća, bilo za cijeli vod. • Spoj dobrih električnih svojstva Cu odnosno Al s dobrim mehaničkim svojstvima čelika, koristi se za izvedbukombiniranih vodiča od dva različita materijala. • Najčešće se koristi uže izrađeno od Ali čelika, Alučel (Al/Če). Mehanički teret preuzima jezgra od čelika a vođenje struje preuzima Alplašt. Ova se užad najviše koriste za SN i VN napone, gdje se zbog visine napona ne može upotrijebiti obično Aluže. • Izrađuju se užeta i od Aldrej-čelika (AlMg/Če). Neka fizikalna, mehanička i električna svojstva vodiča navedena su u Tab, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 i 2.6.

4. Tablica 2.1:Osnovne karakteristike Al i AlMg užeta

5. Tablica 2.5 Trajno dopuštena struja u homogenim vodičima * * Izmjenična struja 50 Hz koja neće zagrijati vodič više od 40°C iznad temperature okoline

6. Tablica 2.6:Trajno dopuštena struja u vodičima od Al/Če

7. 2.2 Način izvedbe vodiča Načini izvedbe prikazani su na slici 2.1. Vodič u obliku žice (a) zbog svoje krutosti kod većih presjeka se ne upotrebljava. Niti obložena žica (b), npr. čelik obložen bakrom iz istih razloga se ne upotrebljava kod dalekovoda. Da bi se dobila veća gibljivost, izrađuju se vodiči kao užeta (c), pletena od većeg broja žica. Kod užeta od istog materijala upotrebljavaju se žice jednake debljine, koje mogu oko srednje žice biti upletene u više slojeva, pri čemu je svaki sloj pleten naizmjenično u drugom smjeru. Broj žica u pojedinim slojevima iznosi redom 1, 6, 12, 18, 24. Zbog pletenja povećava se neto dužina žica (oko 3%), što treba uvažiti kod određivanja težine, otpora i sl. Slika 2.1: Izvedbe vodiča

8. 2.3 Dimenzioniranje vodiča Dimenzioniranje vodiča vrši se u električkom i mehaničkom pogledu, a također i ekonomski aspekt treba uzeti u obzir. U električkom pogledu dimenzioniraju se vodiči s obzirom na struju koja njima teče i s obzirom na njihov napon. Joule-ovi gubici u otporu vodiča moraju ostati u granicama ekonomičnosti, a nad-temperatura vodiča zbog tih gubitaka ne smije prekoračiti dopuštenu granicu, koja se uzima 40°C. Jakost struje u vodiču, koja odgovara tolikoj nadtemperaturi dana je u Tablicama 2.5. i 2.6. Jakost električnog poljaoko vodiča ne smije prekoračiti električnu čvrstoću zraka, da ne dođe do gubitaka zbog korone. Grubo se može uzeti da promjer vodiča u milimetrima mora iznositi bar jednu devetinu linijskog napona voda u kilovoltima.

9. DIE1: Elektroenergetski vodovi • PRIMJER 1 – JEDNOŽILNI 30 kV 1 – vodič (použeni) 2 – zaslon vodiča (poluvodljivi sloj) 3 – izolacija (XLPE) 4 – zaslon izolacije (poluvodljiva traka) 5 – metalni plašt (bakar) 6 – separator (mekani sloj) papir 7 – antikorozijska zaštita (PE)

10. DIE1: Elektroenergetski vodovi • PRIMJER 2 – TROŽILNI 30 kV

11. DIE1: Elektroenergetski vodovi • PRIMJER 3 – VN kabel (XLPE) 1 – vodič (aluminij ili bakar) 2 – ekran (poluvodljivi sloj) 3 – XLPE izolacija 4 – ekran (sloj preko izolacije) 5 – mekani zaštitni sloj 6 – metalni plašt (armatura), bakar 7 - neravna traka 8 – aluminijska traka 9 – PE vanjski plašt 11 – oznaka proizvođača i dimenzije

12. DIE1: Elektroenergetski vodovi • PRIMJER 4 – SN kabel PVC (PE)

13. DIE1: Elektroenergetski vodovi • PRIMJER 5 – Visoko tlačni uljni kabel (1.5 MPa)

14. DIE1: Elektroenergetski vodovi Konstrukcija kabela s izolacijom od umreženog polietilena Vodič je izrađen od bakra ili aluminija. Ekrani oko vodiča i izolacije izrađeni su od poluvodljivog materijala čija je uloga da učini električno polje homogenim. Izolacija je umreženi polietilen. Separator je izrađen od poluvodljive bubrive vrpca radi povećanja zaštite od prodora vlage. Vanjski plašt izrađen je od PE ili HDPE (hige density PE) materijala.