Jak łatwiej naprawiać i eksploatować napowietrzne linie elektroenergetyczne

Albumy typizacyjne stosowane w elektroenergetyce niewątpliwie ułatwiają prace projektowe, wykonawcze, jak również eksploatacyjne przedstawicielom branży projektowej, wykonawczej oraz służbom eksploatacyjnym energetyki zawodowej. To zespoły autorskie albumów typizacyjnych zaprojektowały od podstaw, zgodnie z wymaganiami normatywnymi, poszczególne elementy linii elektroenergetycznych czy stacji transformatorowych, a opracowane bądź dobrane elementy zostały przedstawione na rysunkach i zestawione w tablicach. Stworzone w ten sposób gotowe powtarzalne rozwiązania techniczne są przygotowane do adaptacji przez projektanta linii czy stacji elektroenergetycznej, co stanowi znaczące dla niego ułatwienie [6]. Opracowane rozwiązania techniczne, przewidziane do adaptacji na etapie opracowywania dokumentacji projektowej, mają również wpływ na przyszłą eksploatację linii, czyli zabiegi związane z usuwaniem powstałych awarii w sieci, jak również napraw bieżących wynikających z oględzin stanu technicznego obiektu. W eksploatacji istotnym czynnikiem jest czas potrzebny na usunięcie awarii lub wykonanie zabiegu eksploatacyjnego, na które z kolei ma wpływ sposób połączenia ze sobą poszczególnych elementów. Szczególnie dotyczy to elementów częściej ulegających awarii w linii elektroenergetycznej czy stacji transformatorowych, np. izolatory. Przedstawione zostaną propozycje zmian technicznych mających na celu ułatwienie służbom eksploatacyjnym wykonywanie zabiegów związanych z usuwaniem awarii, wymianą uszkodzonego elementu lub nawet całego słupa linii.

Fot. Vadim Ponomarenko – Fotolia.com

Linia elektroenergetyczna – oznakowanie elementów wyposażenia słupa

System znakowania elementów wyposażenia słupa czy stacji transformatorowej słupowej powinien być logiczny. Zastosowane oznaczenia literowe, jeśli to możliwe, powinny być akronimem pełnej nazwy elementu ewentualnie uzupełnionym dodatkowymi informacjami o jego zastosowaniu. Na przykład w przypadku poprzeczników przelotowych można by zastosować oznaczenie PP-502, które oznacza: poprzecznik przelotowy dla przewodów o przekroju do 50 mm2 z dwoma otworami pod izolatory wsporcze (dwa izolatory na jeden przewód) [2]. Byłoby to oznaczenie logiczne i zrozumiałe nawet dla osoby nieznającej szczegółowo albumów typizacyjnych. Dodatkowe dane w symbolu poprzecznika, takie jak rodzaj przewodu (goły, izolowany) czy układu przewodów linii (trójkątny, płaski) są zbyteczne. Jedyną kwestią, nad którą można by się ewentualnie zastanowić, jest czy nie umieścić dodatkowej informacji dotyczącej typu żerdzi. W takim przypadku poprzeczniki do żerdzi wirowanych posiadałyby dodatkową literę E, a oznaczenie wyglądałoby następująco: PP-502/E.

Oznaczenie poszczególnych elementów konstrukcyjnych w sposób logiczno-intuicyjny ułatwi komunikację zarówno wewnątrz organizacji, np. danej spółki dystrybucyjnej (pogotowie energetyczne – eksploatacja – magazyn – brygady utrzymania sieci), jak i poza organizacją, np. na etapie zamawiania przez spółkę nowej dostawy u producenta.

Zobacz też: Lokalizacja elektroenergetycznych linii napowietrznych wysokiego napięcia

Sposób wykonania połączeń elementów konstrukcyjnych w linii elektroenergetycznej

Przy doborze elementów konstrukcyjnych do słupa elektroenergetycznego czy stacji transformatorowej słupowej warto zwrócić uwagę na sposób łączenia elementów. Wszędzie, gdzie jest to możliwe, powinno się:

• rezygnować z połączeń gwintowanych na rzecz nitowych zabezpieczanych zawleczką,
• między połączeniem stałym a gwintowanym stosować element łączący z nitem zabezpieczanym zawleczką [6].

Innymi słowy, tam gdzie to tylko możliwe, należy ograniczać połączenia gwintowane przy łączeniu poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Jeżeli jest potrzebny łącznik przedłużający jednowidlasty [6], to stosujmy ten zabezpieczany nitem z zawleczką (rys. 1a), a nie ten zabezpieczony śrubą z nakrętką i zawleczką (rys. 1b).
 

Rys. 1. Łącznik przedłużający jednowidlasty: a) nitowy b) śrubowy [3]

Kolejnym działaniem upraszczającym wykonanie robót eksploatacyjnych jest wyposażenie brygad pogotowia energetycznego czy zespołów usuwających awarie w łączniki kabłąkowe skrętne (rys. 2).
 

Rys. 2. Łącznik kabłąkowy skrętny [6]

Wymiana uszkodzonego izolatora odciągowego w liniach napowietrznych może się wówczas ograniczyć do:

• rozbicia porcelanowego pnia izolatora lub przecięcia ucha okucia izolatora,
• wymiany uszkodzonego izolatora na nowy,
• założenia łącznika kabłąkowo-skręt- nego między izolatorem a wieszakiem śrubowo-kabłąkowym.

Oczywiście po zastosowaniu wspomnianego łącznika w łańcuchu odciągowym i izolatora o takiej samej długości montażowej (np. 515 mm) zmniejszy się naprężenie w przewodzie linii, a w konsekwencji zwiększy się zwis, ale – jak wynika z praktyki – nie na tyle, aby zachodziła konieczność jego regulacji [6].

Obecnie używane zawleczki proste (rys. 1a) po umieszczeniu w otworze sworznia wymagają rozwarcia przez montera, co się wiąże z przedłużeniem czasu montażu danego elementu oraz koniecznością użycia odpowiednich narzędzi. Dodajmy, że najczęściej tego typu prace wykonywane są w niesprzyjających warunkach pogodowych (wiatr, opady deszczu, śnieg) i w pozycji wymuszonej montera (praca na słupie ze słupowłazami) – takie są na ogół warunki pracy podczas usuwania awarii na liniach napowietrznych.

Dlatego należy się zastanowić, czy nie lepiej z dostępnego na rynku asortymentu zawleczek wybrać takie, które po umieszczeniu w otworze sworznia nie wymagają użycia dodatkowych narzędzi. W tym zakresie oferta rynku jest dość bogata, można rozważyć zastosowanie zawleczki z pierścieniem, tak zwanej przetyczki rolniczej, powszechnie stosowanej w maszynach rolniczych, przetyczki do rur, zawleczki sprężynowej pojedynczej lub podwójnej typu R [5]. Wydaje się, że są to drobne sprawy, ale istotne z punktu widzenia eksploatacji sieci, nie tylko w niesprzyjających warunkach atmosferycznych, ale również w perspektywie prac eksploatacyjnych wykonywanych na sieci pod napięciem.
 

Wybór profilu poprzeczników w liniach elektroenergetycznych i sposoby ich mocowania

Poprzeczniki stosowane w sieciach średniego napięcia produkowane są z kształtowników zamkniętych lub ceowników według przyjętego wzorca opracowanego dla danego typu poprzecznika [4], przy którego wyborze warto zwrócić uwagę na następujące elementy:

• sposób mocowania poprzecznika do żerdzi,
• łatwość dostępu do nakrętek, które należy przykręcić na poprzeczniku,
• masę całkowitą poprzecznika.

W przypadku poprzeczników przelotowych, skrzyżowaniowych, narożnych, krańcowych istotna jest ich uniwersalność, jeżeli chodzi o mocowanie do żerdzi. Cechę tę należy rozumieć jako możliwość zastosowania tego samego poprzecznika (np. przelotowego) do żerdzi o dwóch lub trzech różnych średnicach wierzchołka, np. 173, 218, 240 mm. Wskazane jest, aby elementy zamienne, które należy dopasować do poszczególnych średnic żerdzi, były jak najmniej liczne i charakteryzowały się jak najmniejszą masą oraz gabarytem [1, 4].

Natomiast przy wyborze wyposażenia słupów rozgałęźnych warto zwrócić uwagę na sposób mocowania poprzeczników do żerdzi oraz na ich wzajemne połączenia wykonywane przeważnie za pomocą śrub. Im mniej będzie wzajemnych połączeń między poprzecznikami, tym lepiej ze względu na czas potrzebny na demontaż lub montaż np. poprzecznika rozgałęźnego do żerdzi. Idealne rozwiązanie to takie, które nie wymaga demontowania przewodów linii z istniejącego poprzecznika przy demontażu albo montażu poprzecznika rozgałęźnego [1,4].
Do każdego poprzecznika należy przymocować element wyposażenia słupa za pomocą śruby i nakrętki. Pod tym względem poprzeczniki wykonane z kształtowników zamkniętych wydają się lepsze, ponieważ cechują się łatwym dostępem do śrub (rys.3a) w porównaniu z poprzecznikami wykonanymi z ceownika (rys. 3b). Jest to cecha wpływająca na czas montażu, wykonywania prac eksploatacyjnych i usuwania awarii. Idealne rozwiązanie to takie, które umożliwia monterowi łatwy dostęp do nakrętki i zapewnia ruch w zakresie 360^o.

Rys.3. Montaż połączeń gwintowanych na poprzeczniku wykonanym z: a) kształtownika zamkniętego, b.) ceownika
 

W przypadku zastosowania poprzeczników o profilu ceownikowym, w których dostęp do połączenia gwintowanego w czasie eksploatacji jest utrudniony, warto rozważyć zastosowanie dodatkowego (pośredniego) elementu łączeniowego, ułatwiającego późniejszą eksploatację. Na przykład instalacja pojedynczego łańcucha odciągowego do poprzecznika może być realizowana następująco: poprzecznik, wieszak kabłąkowo-śrubowy, łącznik przedłużający jednowidlasty (jako dodatkowy element), izolator, uchwyt odciągowy [6].

Im mniejszą masą charakteryzuje się poprzecznik, tym łatwiejszy jest jego montaż na słupie i podczas uzbrajania żerdzi na ziemi, w transporcie i magazynowaniu. Poza tym powinien być tańszy ze względu na mniejsze zużycie materiału w czasie jego produkcji.

Czytaj też: Prefabrykowane fundamenty słupów linii elektroenergetycznych

Uniwersalność poszczególnych elementów konstrukcyjnych linii elektroenergetycznych

Przez uniwersalność elementów konstrukcyjnych linii mamy możliwość zastosowania danej konstrukcji:

• w liniach wykonywanych przewodami o różnym przekroju, np. od 25 do 70 mm²;
• w liniach o różnym rodzaju przewodów (gołe, niepełnoizolowane, pełnoizolowane);
• w różnych urządzeniach elektroenergetycznych, np. linii napowietrznej, stacji słupowej SN/nn albo do zamocowania jednocześnie izolatora i ogranicznika przepięć;
• na słupach pełniących różne funkcje w linii, np. krańcowym, odporowym;
• do żerdzi o różnej średnicy wierzchołka lub odziomka.

Dzięki konstrukcjom uniwersalnym ograniczeniu ulega asortyment potrzebny do budowy linii elektroenergetycznej czy stacji słupowej, a w konsekwencji również do prac eksploatacyjnych, co niewątpliwie pozwoli na ograniczenie kosztów ponoszonych przez operatora sieci w zakresie logistyki związanej z magazynowaniem i transportem. To ograniczy również pomyłki powstające podczas robót wynikających z omyłkowego zabrania przez brygadę sieciową konstrukcji przystosowanej do montażu na żerdzi o innej średnicy. W rezultacie pozwoli to na usunięcie awarii lub wykonywanie prac eksploatacyjnych w przewidywanym czasie, bez dodatkowych kosztów dowożenia właściwych elementów na miejsce awarii lub prac eksploatacyjnych. Praktycznie brygada sieciowa może ten sam poprzecznik uniwersalny, np. przelotowy, zamontować na żerdziach o sile użytkowej od 2,5 do 12 kN, zmieniając wyłącznie elementy adaptacyjne, jak śruba i obejmy. Takie podejście do usuwania awarii czy prac eksploatacyjnych wydaje się znacznie łatwiejsze dla brygady i jest bardziej efektywne dla firmy.
 

Przeczytaj: Ochrona ograniczników przepięć – normy

Standaryzacja rozmieszczenia na żerdzi elementów wyposażenia słupa

Słupy z głowicami kablowymi oraz łącznikami charakteryzują się dużą liczbą i różnorodnością konstrukcji zainstalowanych na żerdzi, dlatego ich wzajemne rozmieszczenie musi być starannie przemyślane. Należy zastanowić się nad typizacją rozmieszczenia poszczególnych elementów konstrukcyjnych słupa, najlepiej nad ich instalacją na jednej wysokości, niezależnie od wariantu wyposażenia słupa, np. krańcowy z głowicą, krańcowy z głowicą i łącznikiem.

Warto przy tej okazji pamiętać o diagnostyce linii kablowej, a więc zachowaniu minimalnej odległości między głowicą kablową a żerdzią i ogranicznikami przepięć. Zachowanie wymaganej odległości przyczyni się do skrócenia czasu wyłączenia linii w razie potrzeby badań diagnostycznych. Bardzo ważny jest również sposób instalacji łącznika w odpowiedniej odległości, aby po jego otwarciu można było wymieniać ograniczniki przepięć.

Idea typizacji, polegająca na instalacji na jednej wysokości poszczególnych elementów wyposażenia słupa, zostałaprzedstawiona w tablicy. Jak z niej wynika, pomimo zmiany wyposażenia stupa elementy, takie jak głowica kablowa i ograniczniki przepięć, nie podlegają przebudowie. Jedynie montuje się lub demontuje nowe elementy w postaci łącznika i wymienia mostki.
 

Tabl. Typizacja polegająca na instalacji elementów wyposażenia słupa na jednakowej wysokości
 

Eksploatacja elektroenergetycznych linii napowietrznych może być łatwiejsza

Zmieniające się warunki rynkowe w sektorze energetycznym, wynikające zarówno z oczekiwań odbiorców energii elektrycznej, jak również uregulowań prawnych, wymuszają na spółkach dystrybucyjnych podjęcie wielu działań mających na celu dopasowanie oferowanej usługi dystrybucyjnej do aktualnych oczekiwań rynku. Można to realizować na wiele sposobów, np. angażując nowe osiągnięcia naukowe i technologie wykonywania prac eksploatacyjnych. Jednakże nie należy przy tej okazji zapominać o prostych udoskonaleniach technicznych, mogących ułatwić i przyspieszyć usuwanie awarii, jak również wykonywanie prac eksploatacyjnych w tradycyjny sposób, czyli przy linii wyłączonej spod napięcia. Ograniczenie połączeń gwintowanych oraz dogodniejszy dostęp do poszczególnych punktów łączeniowych elementów konstrukcyjnych to oczywiście znaczne ułatwienie prac eksploatacyjnych wykonywanych pod napięciem.

dr inż. Józef Jacek Zawodniak
SEP Oddział Gorzów Wielkopolski

Uwaga: Artykuł został pierwotnie opublikowany w czasopiśmie „AUTOMATYKA ELEKTRYKA ZAKŁÓCENIA”, vol. 8, nr 3 (29)/2017.

Literatura

1. Album linii napowietrznych średniego napięcia 15-20 kV z przewodami gołymi na żerdziach wirowanych, układ trójkątny LSNS 70(50), tom I, PPU ELprojekt Sp. z o.o., wydawnictwo „Stelen”, Poznań 2008.
2. Album LSN napowietrznych linii średnich napięć 15-30 kV na słupach betonowych z przewodami o przekrojach 35 i 70 mm2, tom I, Energoprojekt Poznań, 1983.
3. Katalog firmy Bezpol, Osprzęt do linii napowietrznych 110 kV, 220 kV, 400 kV, 2015.
4. Katalog linii napowietrznych średniego napięcia 15-20 kV z trójkątnym układem przewodów gołych 70 i 50 mm2 na pojedynczych żerdziach wirowych typu E i EM, Wir- bet S.A., Poznań 2008.
5. A. Rakowska, J.J. Zawod- niak, Problemy eksploatacyjne izolatorów liniowych SN, VII Sympozjum „Nowoczesne rozwiązania w budownictwie sieciowym”, Ostrów Wielkopolski, styczeń 2011.
6. J.J. Zawodniak, Doświadczenia terenowe a organizacja wyłączeń linii, „Energia Elektryczna” nr 4/2015.

Polecamy też: Odległości między linią elektroenergetyczną i powstającym budynkiem