Fagykár és pótteher a villamosenergia-hálózaton
2017. január 11. | VL online | 5419 |
Az alábbi tartalom archív, 6 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A villamos távvezetékeket az egyik leginkább igénybe vevő mechanikai behatás a jég- és zúzmaraterhelés. Az elmúlt napok rendkívül hideg időjárása, valamint a megelőző évek kellemetlen tapasztalatai újra a figyelem középpontjába helyezte a villamos iparban ezt a kérdéskört.
Leolvasztási kísérletek
A Nagyfeszültségű Villamos Rendszerek Nemzetközi Tanácsának (CIGRE) számtalan tanulmánya, anyaga foglalkozik érdemben a zúzmara eltávolításának lehetőségeivel, azonban a módszerek döntő többsége csak NAF hálózatokon alkalmazhatók, KÖF hálózatokon a jégolvasztás a fogyasztók zavarása nélkül gazdaságosan gyakorlatilag nem kivitelezhető.
A megfelelő méretezéssel és a vonatkozó MSZ-151 szabvány betartásával lehet tehát megelőzni a vezetékszakadásokat, oszloptöréseket, kaszkád oszloptöréseket. A szélsőséges időjárási körülmények azonban arra is felhívják a figyelmet, hogy a szakembereknek nem árt még óvatosabbnak és körültekintőbbnek lenni, habár a nagyon ritkán felmerülő szélsőséges éghajlati eredetű igénybevételekre nem lehet és nem is kell méretezni a szabadvezeték-hálózatokat, mert az erre való méretezés jelentősen megdrágítaná a távvezetékek konstrukcióit.
Szélsőséges időjárás
Hogy jobban átlássuk, milyen nagy problémát okoz a zúzmara és mekkora igénybevételnek teszi ki a villamos vezetékeket és tartószerkezeteket, nézzünk át egy egyszerű számítást. A szabadvezetéken és annak szerkezeti részein lerakódó zúzmara, jég, hó, ónos eső, tapadó hó erőhatásait leképező, számítás céljaira felvett, függőleges irányú járulékos erőt a szabvány szerint póttehernek nevezzük.
A 2013 márciusában bekövetkező VER üzemzavar volt az egyik legnagyobb az országban. Tekintsük át, hogy akkor és ott mekkora volt a pótteher a jegesedés következtében. Az MSZ-151-1 szabvány alapján a csupasz vagy burkolt vezető mértékadó pótterhét a z = 3,25 + 0,25d képlet segítségével kell számítani, ahol z - a pótteher (N/m); d - a csupasz vagy burkolt vezető külső átmérője (mm).
A 2013. márciusi üzemzavar szereplői a „Soroksár” típusú oszlopok, valamint ennek vezetői. A kétrendszerű háromfázisú távvezetékszakasznak van 2×3×350/50 ACSR típusú fázisvezetője, és 1×95/55 ACSR védővezetője, melyeket a szabványi előírásoknak megfelelően méreteztek és átmérői 26,1 mm, illetve 16 mm. A mértékadó pótteher tehát a fázisvezető esetén zf = 3,25 + 0,25×26,1 = 9,775 N/m, védővezető esetén zv = 3,25 + 0,25×16 = 7,25 N/m. Ahhoz, hogy ezekből az eredményekből megkapjuk a teljes oszlopra ható erő nagyságát, a fázisvezetőkre vonatkozó zf mennyiséget hatszor, a védővezetőre vonatkozót egyszer kell figyelembe venni.
A „Soroksár” típusú 220 kV-os oszlop esetén a névleges oszlopköz 350 m, így pótteher esetén minden oszlop a vezetők 350 méteres szakaszának terheit viseli, tehát zö = 350×(6×9,775+7,25) = 23 065 N = 23,065 kN. Tehát ez az a terhelés, amelyet még a távvezetékoszlop károsodás nélkül képes elviselni. Ehhez képest a számításokat külön nem részletezve a 2013 márciusában bekövetkező üzemzavarnál a pótteher nagysága zö=136,73 kN, ami a szabvány szerinti maximumot hatszorosan haladja meg. Ez az érték elgondolkodtató lehet a szakemberek számára. Az üzemzavar kialakulásának okai között egyébként a statikus és dinamikus (lengő többletteher és húzott alapokra ható terhelés) túlterhelést, valamint az időjárási körülményeket, az ónos eső utáni lehűlést és az erősen felázott talajt említhetjük, aminek következtében törvényszerű volt, hogy a tartószerkezetek kidőltek, sérültek.
Dinamikus megoldás
Tehát a korszerű méretezési módszerek alkalmazása esetén is számolni kell egy maradék kockázattal, amely nagyon ritkán üzemzavarhoz vezethet. A méretezésnél, az egyes elemek kiválasztásánál a tervezők biztonsági tényezőket alkalmaznak, amelyek meghatározásánál bizonyos meghibásodási kockázatokat fel kell vállalni. Ugyanakkor fontos szempont, hogy a beépített elemek megfelelő biztonsági lépcsőzéssel legyenek kiválasztva, annak érdekében, hogy egy bekövetkező túlterhelésnél az üzemzavar kialakulásának kockázata csökkenjen, és a meghibásodott elem cseréjével gyorsan helyreállítható legyen a villamosenergia-szolgáltatás. Az extrém időjárási körülmények között a bekövetkező vezetőszakadások a tartóoszlopok kaszkád töréseit okozzák. A meghibásodások arról tanúskodnak, hogy a sorozatos oszlopsérüléseket többnyire nyomvonal irányú többletterhelés okozza. A sérülésekből az látszik, hogy mechanikai túlterhelés esetén a tartószerkezet leggyengébb eleme az oszlop, mert az állószigetelők és keresztkarok általában épek, miközben az oszlopok kitörnek.
Az oszlop-meghibásodások mértéke csökkenthető lenne meghibásodásra kitüntetett elemek beépítésével, valamint rugalmasabb hálózati konfigurációk kialakításával, mint ahogy erre vonatkozóan kísérleti szakaszon voltak már kedvező tapasztalatok.
Fotó: Tardy Tamás
A Villanyszerelők Lapja egy havi megjelenésű épületvillamossági szaklap, amely nyomtatott formában évente 10 alakommal jelenik meg. A VL elsődlegesen a villanyszereléssel, épületvillamossági kivitelezéssel foglalkozó szakembernek szól, de haszonnal olvashatják üzemeltetők, karbantartók, társasházkezelők és mindenki, aki érdeklődik a terület újdonságai, előírásai, problémái és megoldásai iránt.
A VL előfizetési díja egy évre 7990 Ft, amelyért 10 lapszámot küldünk postai úton. Emellett az előfizetőink pdf-ben is letölthetik a legfrissebb lapszámokat, illetve korlátlanul hozzáférhetnek a korábbi számok tartalmához is, így 20 évnyi tudásanyagot vehetnek bírtokba.
Átviteli hálózatEgyetemes szolgáltatóElosztóhálózat
