HRVATSKI OGRANAK ME UNARODNE ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE HO CIRED 1. savjetovanje Šibenik, 18. - 21. svibnja 2008. SO1 16 mr. Nicolo Antonio Dellavia,dipl.ing. HEP ODS d.o.o., Elektra Zadar nikola.dellavia@hep.hr Branko Bur ul,dipl.ing. HEP ODS d.o.o., Elektra Zadar branko.burcul@hep.hr PROBLEMATIKA ODRŽAVANJA NADZEMNIH VODOVA U UVJETIMA JAKIH BURA I ZASOLJAVANJA SAŽETAK Bura i njena posljedica posolica, uzro nici su najve ih šteta na nadzemnim visokonaponskim i niskonaponskim vodovima, a time i najve eg broja zastoja u isporuci elektri ne energije na podru ju Elektre Zadar. Budu i su nadzemni vodovi projektirani za tlak vjetra do 1100 N/m 2 (150 km/h), a orkanski udari bure u podvelebitskom podru ju ponekad dosežu brzinu ve u od 300 km/h, jasno je da takvi udari vjetra, posebice na trasama koje su postavljene bo no u odnosu na udar vjetra, uzrokuju lomove stupova (pa i eli no-rešetkastih), betonskih nogara, ošte enje ovjesne opreme i prekide vodi a. Otklanjanje nastalih šteta u takvim okolnostima vrlo je teško jer zbog zabrane prometa nije mogu pristup trasama vodova, a kad se pristupi mjestu kvara, otežan je i rizi an interventni rad na visini zbog brzih promjena brzine vjetra. Troškovi redovitog i interventnog održavanja nadzemnih vodova u podru jima izloženim ovakvim udarima bure i njene posljedice posolice, izuzetno su visoki, pa uzevši u obzir tehni ki, ekonomski i kadrovski aspekt, kao jedino pravo rješenje, u ovako ekstremnim uvjetima, name e se kabliranje nadzemnih vodova. Klju ne rije i: bura, posolica, održavanje nadzemnih vodova, troškovi održavanja THE PROBLEMS OF MAINTAINING OVERHEAD NETWORKS IN CONDITIONS OF STRONG NORTH EASTERLY WIND AND SALTING SUMMARY The north-eastern wind (bura) and salting are the cause of the greatest damage, and consequently, the largest number of cuts on power-transmission-lines and on low-voltage networks in the area covered by the Electric-power company of Zadar. As our air-network is projected for the wind pressure up to 1100 N/m 2 (150) km/h and the galeforce wind in the Velebit area sometimes exceeds 300 km/h, it is obvious that such force of the wind, especially on the routes which are positioned laterally in relation to the force of the wind, results in the breaking of transmission-poles (even steel-latticed ones), in the damage of concrete tresles and of suspension equipment as well as the breaking of conductors. Damage clearance in such conditions is very difficult because of the inaccessibility to our plants due to the stoppage of traffic. As soon as the wind allows the approach to the damaged powertransmission lines or the network and transformer stations intervening works and washing can begin. The maintenance of air-networks (both regular and emergency) in areas that are exposed to such forces of north-eastern wind and salting is very expensive. Therefore, the only real solution, technically and economically, is the connection of a middle-voltage network and in addition to this, the prospect of the installation staff with the respect to its constant reduction. Key words: north-eastern wind, salting, maintenance of air-networks, maintenance expenses 1
1. UVOD Bura i njena posljedica posolica, uzro nici su najve ih šteta na nadzemnim visokonaponskim i niskonaponskim vodovima, a time i najve eg broja zastoja u isporuci elektri ne energije na podru ju Elektre Zadar. Bura je suhi vjetar koji puše sa sjeveroistoka, a najja e udare postiže u podvelebitskom dijelu (Starigrad, Jasenice, Obrovac, Posedarje, Pag, Ražanac, Nin, Vrsi, Vir, Kruševo) što je prostor na kojem živi oko 25.000 potroša a. Vjetar je karakteristi an po tome što se brzo razvije i ne puše kontinuirano ve u refulima tj. brzim udarima koji dosežu brzinu i preko 300 km/h, a jakost udara opada sa udaljenoš u od Velebita. Podaci u Tablici I. rezultat su zabilježenih mjerenja brzine vjetra na lokalitetu vjetroelektrana na Pagu. Vidljivo je da se udari vjetra unutar jednog sata kre u u rasponu 10,5 m/s do 37,6 m/s (od 28 km/h do 135 km/h). Navedene su brzine vjetra u vremenskim intervalima od 2-8 minuta, ali problem bure bio bi puno jasniji kada bi se podaci iskazali intervalima od par sekundi, jer bi se tek tada mogle uo iti brze oscilacije ja ine udara bure koje izazivaju titranje vodi a i opreme, što u kona nici rezultira lomovima stupova, prekidima vodi a, ošte enjem opreme. Tablica I. Brzina vjetra izmjerena na lokalitetu vjetroelektrane "Ravna 1" na Pagu Vrijeme 23.01.2008. 16:06 16:08 16:09 16:10 16:11 16:12 16:16 16:20 16:28 16:29 16:30 16:31 16:34 Brzina vjetra m/s 13 24,5 11,8 37,6 22,2 22,3 17,5 23,7 23,7 17,4 14,7 19,2 19,9 Vrijeme 23.01.2008. 16:35 16:40 16:41 16:47 16:48 16:56 16:58 16:59 17:01 17:04 17:0717:10 17:20 Brzina vjetra m/s 13,7 16,6 12,5 16,3 10,5 26 20 25,7 7,9 20,2 24,5 20,3 19,6 2. OTKLANJANJE ŠTETA OD UDARA BURE Nadzemni vodovi na podru ju Elektre Zadar projektirani su i izgra eni za tlak vjetra do 1100 N/m 2 (150 km/h). Takva standardizirana vrijednost tlaka vjetra, preuzeta je iz Pravilnika o tehni kim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova", i to je najviša preporu ena vrijednost tlaka vjetra za vodove s ukupnom visinom od 15 m nad zemljom. Kako orkanski udari bure u podvelebitskom podru ju ponekad dosežu brzinu ve u od 300 km/h, jasno je da takvi udari vjetra, posebice na trasama koje su postavljene bo no u odnosu na udar vjetra, uzrokuju lomove stupova (pa i eli no-rešetkastih), betonskih nogara, ošte enje ovjesne opreme, prekide vodi a (Slika 1. i 2.). Otklanjanje nastalih šteta u takvim okolnostima vrlo je teško jer zbog zabrane prometa nije mogu pristup trasama vodova, a kad se pristupi mjestu kvara, otežan je i rizi an interventni rad na visini zbog brzih promjena brzine vjetra. Kako Pravila i mjere sigurnosti pri radu na elektroenergetskim postrojenjima zabranjuju rad pri vjetru brzine iznad 60 km/h (16,7 m/s), zakonska obveza je isto i poštovati. Me utim, problem poštivanja odredbi Pravilnika je upravo u toj promjenjivosti brzine vjetra, jer kad vjetar i dopusti prilaz trasama ošte enih dalekovoda ili mreža i omogu i izvo enje interventnog rada na visini, u trenutku dok je monter na vrhu stupa, vjetar odjednom razvije znatno ve u brzinu i pri tako naglom udaru vjetra monter se njiše zajedno sa stupom što je vrlo kriti an trenutak zbog mogu nost loma stupa. Zato se u prvoj fazi, dok se vjetar ne stabilizira, pristupa samo odspajanju vodi a sa polomljenih stupova i uklju enjima, sa ciljem osiguravanja napajanja elektri nom energijom što ve eg broja potroša a. Do uspostave normalnog pogonskog i tehni ki ispravnog stanja pro e i po dva tjedna. Elektromontažni radovi izvode se u pravilu vlastitim snagama, prebacuju i ekipe iz Pogona koji nemaju velikih šteta na ugrožena podru ja, a za zemljane radove koriste se izvoditelji sa kojima su sklopljeni godišnji ugovori o tim radovima, uz iznimno korištenje vanjskih usluga na otklanjanju ve ih kvarova na nekom od 35(110) kv eli no-rešetkastih dalekovoda. Budu i se poslovi na otklanjanju šteta rade do mraka, neovisno o tome je li neradni dan ili blagdan, uz dopremanje toplog obroka i napitaka na mjesta rada, takav rad rezultira ogromnim brojem prekovremenih sati (pri sanaciji šteta od bure u studenom 2004. godine bilo je 3.810 prekovremenih sati rada), koji se zaposlenicima uglavnom prera unavaju u slobodne dane, što u ovako osiromašenom elektromonterskom kadru, stvara probleme u redovnom poslovanju pojedine radne jedinice tijekom godine. 2
Slika 1. Polomljeni betonski nogar na 10 kv dalekovodu 3. OSVRT NA NAJVE E ŠTETE OD UDARA BURE U zadnjih 5 godina troškovi sanacije šteta nastalih od orkanskih bura navedenih u Tablici II. iznosili su 17.061.000 kn. To je iznos samo izravnog troška, a kad se pridodaju i troškovi vrijednosti neisporu ene energije za vrijeme kvarova i posolice, troškovi zbog radnih sati na intervencijama, ošte enja vozila i monterske opreme koji se neminovno u tim uvjetima pove avaju, dolazimo i do bitno ve ih iznosa. Samo sa iznosom utrošenim na sanaciji šteta na ovdje navedenim kvarovima (17.061.000 kn) moglo bi se kablirati 47 57 km trase, a kad bi se tome pridodali i ostali troškovi kvarova nastalih tijekom godine ukupna neisporu ena elektri na energija, održavanje, i bitno više. Prikazane su štete od najja ih bura u tim godinama, ali od ostalih, nešto slabijih udara bura tijekom navedenih godina bilo je tako er šteta. Navedene brzine vjetra su izmjerene na lokaciji novog Masleni kog mosta. Tablica II. Najve e štete u posljednjih 5 godina 24.12.2003. 13.11.2004. 24.11.2005. 14.03.2006. 25.01.2008. Najve a brzina vjetra 340 km/h 240 km/h 210 km/h 235 km/h 210 km/h Polomljeni stupovi 310 261 90 165 183 Broj potroša a van pogona 35.000 (3 dana) 28. 000 (4 dana) 15.000 (2 dana) 18.000 (2 dana) 8.000 (2 dana) Prekovremeni sati 2.767 3.810 366 900 150 Normalno pogonsko stanje 16 dana 20 dana 5 dana 8 dana 7 dana Troškovi sanacije 5.518.000 kn 6.820.000 kn 825.000 kn 1.827.000 kn 2.071.000 kn 3
Od njegove izgradnje do danas, najve e štete nastaju na DV 35 (110) kv Obrovac Seline. Dalekovod je projektiran 1977. godine kao 110 kv, a izgra en je i pušten u pogon 1977. godine kao 35 kv (64 stupna mjesta). Ve 31.12.1979. godine, pod naletom orkanske bure pra ene susnježicom, polomljena su 23 stupa, a 8 ih je ošte eno. Pod orkanskom burom od 13.-14. 01.1981. godine polomljena su 3 stupa u zateznom polju 25 37. Nakon velike štete 01.- 02.12.1983. godine, kada je bura brzine 200 km/h polomila 17 stupova, dalekovod je preprojektiran i rekonstruiran na na in da se poja ala konstrukcija 31-og stupa, a umjesto ostala 33 stupa ugra eno je 47 novih stupova uz sidrenje zateznih stupova (2 sidra po stupnom mjestu: 17, 37, 59, 62, 65). Tijekom rata dalekovod je bio van pogona (napajanje je iz TS 110/35 kv Obrovac), a kako je itavom trasom prolazio kroz zonu intenzivnog ratnog djelovanja, pretrpio je velike štete i rekonstruiran je u nužnom opsegu 1997.godine, a temeljito je saniran 2004. godine (dotezanje vijaka, zamjena ošte enih dijelova konstrukcije, zamjena strujnih mostova, zamjena vodi a i zaštitnog užeta na pojedinim dionicama, zamjena ošte enih dijelova izolatorskih lanaca). Nakon toga nije bilo ve ih kvarova do orkanske bure (210 km/h) 23.11.2005. godine kada su porušena 2 stupa i 1 je ošte en (Slika 2.). Privremeno je saniran na na in da su umjesto svakog porušenog eli no-rešetkastog stupa ugra ena po 3 drvena, 12 m stupa, (1 po fazi) koja su još dodatno sidrena, a nakon dvadesetak dana ugra eni su eli no-rešetkasti stupovi istog tipa. Ne pribrajaju i troškove sanacije ratne štete, za popravke navedenih šteta uzrokovane burom, na ovom dalekovodu, ija je dužina od TS 110/35 kv Obrovac do TS 35/10 kv Seline 18 km, potrošeno je oko 13.000.000 kn. Za usporedbu, u okvirima tog iznosa, može se ugraditi 23 km podzemnog 35 kv kabela. Slika 2. Porušeni stup na 110(35) kv dalekovodu Obrovac Seline 4. POSOLICA Nakon udara bure, uz izravnu štetu na vodovima i postrojenjima koju nanosi silom udara, u neizravnom obliku bura radi štetu još jednom, utjecajem posolice. Ruše i se prema moru bura svojim udarima pokre e i diže morsku vodu stvaraju i vrlo nemirno more i raspršuje ga u vrlo sitne kapljice, od kojih se na moru stvara osebujna, katkada neprozirna magla od koje se na kopnu pa tako i na našoj opremi i izolaciji stvara posolica tj. naslaga morske soli. Takvo taloženje raste eksponencijalno sa brzinom vjetra. 4
Intenzitet zasoljavanja najve i je uz južnu obalu Velebitskog kanala, a smanjuje se udaljenoš u od mora. Ve na udaljenosti od 5 km od obale utjecaj posolice je bitno manji, iako je vidljiv ak u Zadru na udaljenosti od 20 km od Velebitskog kanala. Iskustveno, podru je Elektre Zadar u kojem vrijede posebni pogonski uvjeti, podijeljeno je na dvije zone zasoljavanja (Slika 3.): I zona zona jakog zasoljavanja: otok Pag, otok Vir, na kopnu od Paškog do Masleni kog mosta i to pojas od mora do 5 km na kopnu (odcjep za Zaton Šepurine odcjep za Farmu krava TS 10/0,4 kv Poljica 1 STS 10/0,4 kv Radovin 4 STS Slivnica Verši i mjesto Posedarje južni rt Masleni kog Ždrila), te na zadarskim otocima prolazi Malo i Velo Žalo i prolaz Zapuntel II zona zona manje jakog zasoljavanja: prostor izme u I zone i poteza koji se proteže zapadno od TS 35/10 kv Dugi Otok uz TS 35/10 kv Ugljan uz KS 35 kv Kožino uz RS 35 kv Kožino južnije od TS 10/0,4 kv Poljica 1 uz TS 10/0,4 kv Viso ane 2 uz STS 10/0,4 kv Ali i (Gornji Poli nik) Rupalj RS 10 kv Pridraga Gospi i Vozarica Slika 3. Zone zasoljavanja na podru ju Elektre Zadar U te dvije zone, tijekom zadnjih 10 godina, ne ugra uju se stupne trafostanice, a svi visokonaponski priklju ci novih TS izvode se podzemnim kabelima. Metalni dijelovi na postrojenjima (vrata, prozori i ventilacijski otvori) izra uju se od eloksiranog aluminija, a metalni dijelovi na postoje im kabelskim ku icama i trafostanicama koje su zbog neposredne blizine mora izložene izravnom zapljuskivanju, zamijenjeni su dijelovima izra enim od inoksa i opremljeni kvalitetnijim brtvljenjem. U zonama intenzivnog zasoljavanja, na gra evinskom dijelu TS 10(20)/0,4 kv planira se zatvaranje ventilacijskih otvora i ugradnja klimatizacije. Na niskom naponu ve petnaestak godina svi priklju ci izvode se podzemno. Tehnologija rada sa izoliranim kabelskim snopom na niskom naponu je kod svih spojeva, nastavnih i odcjepnih, u vodotjesnoj izvedbi, kod koje je posebnim ili toploskupljaju im izoliranim spojnim i ovjesnim priborom onemogu en prodor soli do golog aluminijskog vodi a. Prešanje spojnica i izoliranje toploskupljaju im krpama ili cijevima je puno skuplji i puno sporiji na in izvo enja, ali i jedini mogu i na in koji osigurava pouzdan pogon i o uvanje opreme. U tlima podru ja navedenim u zonama I i II pove ana je koncentracija soli, te dolazi do ubrzanog propadanja i uzemljiva ke pocin ane trake. Najprije, i to u roku od 5-10 godina, u dijelu gornjeg sloja zemlje, a u roku od 10-15 godina pocin ana traka gotovo u potpunosti nestane, tako da se uzemljiva i izvode isklju ivo bakrenim užetom. Sloj nanesene soli na stupovima, vodi ima, izolatorima i ostaloj opremi, doseže i nekoliko milimetrima (što se zorno vidi na Slici 4. i 5.). Naneseni sloj soli po suhom i hladnom vremenu ne predstavlja pogonski problem izuzev ošte enja površinskog sloja izolatora zbog u inka pjeskarenja i štete na opremi zbog intenzivnog korodiranja. 5
Slika 4. Naslage soli na potpornim izolatorima Slika 5. Naslage soli na kabelu na Pagu Pogonski problemi po inju se pojavljivati nakon prestanka bure, uz porast relativne vlažnosti zraka. Dolazi do otapanja kristala soli i time nastanka otopine elektrolita, koja izme u ostalog sadrži kloride i sulfate natrija i magnezija. Oni se razlažu prema jednadžbi: MeX Me + + X Me metal (natrij, magnezij...) X anion (sulfat, klorid...) Ioni, nositelji naboja, uzrokuju struju odvo enja, pri emu dolazi do narušavanja izolacijske vrsto e i proboja izolacije, automatskog ponovnog uklopa i u kona nici do isklju enja cijelog voda. U ovakvim pogonskim uvjetima esta posljedica je i zapaljenje glave stupa, ošte enje izolatora, kabelskih glava i ostale opreme. U cilju zaštite postrojenja i vodova djeluje se preventivno organiziranim sustavni pranjem (Slika 6. i 7.). Najvažnije je pravovremeno isplanirati najpovoljniji meteorološki trenutak, a to je prvo jutro po prestanku bure, u emu bitno pomažu internetski dostupne prognosti ke karte, kao i informacije dobivene od Državnog hidrometeorološkog zavoda. U dogovoru sa kolegama iz HEP OPS PRP Split koordinira se pranje postrojenja, odabire se vrijeme pranja, planiraju se isklju enja postrojenja (za pranje dijelova TS 110/10 kv potrebno je oko 2 sata, a za 35 kv i 10 kv postrojenja i dijelove srednjenaponskih vodova ponekad i 6 sati). Za planirane termine isklju enja angažiraju se sva raspoloživa vatrogasna vozila Županije. Posebno su ugrožene TS 110/10 kv Pag i TS 110/10 kv Nin kod kojih se peru naslage soli na vanjskim dijelovima postrojenja, zatim pere se oprema na svim rasklopištima i trafostanicama na podru ju Paga, Ražanca i Posedarja, oprema na kabelskim ku icama 35 kv od Ugljana do Dugog Otoka (do istih se može do i samo manjim brodovima pa se pranje vrši, uz prethodno raspore ivanje ekipa, spužvama i vodom iz ru nih spremnika). Na srednjenaponskim vodovima peru se i pojedini stupovi do kojih se može pristupiti vatrogasnim vozilom. 6
Slika 6. Pranje STS na podru ju Ražanca Slika 7. Pranje stupa 10 kv dalekovoda Nažalost, najve i broj stupova na dalekovodima nemogu e je oprati, pa bez obzira na pranja postrojenja kojim se definitivno smanjuju mogu e štete na njima samima, ukoliko do e do bitnijeg pove anja relativne vlažnosti (npr. jutarnja rosa), van pogona ostaju svi dalekovodi na podru ju Paga, Nina, Ražanca, Posedarja i to, do otprilike 11 sati ukoliko je sun ano, a uz obla no vrijeme, što je najgora kombinacija iza jake bure, pro e i par dana dok se pogon ne stabilizira. Takvi uvjeti, posebice zbog injenice da se pojavljuju iz godine u godinu izazivaju veliko negodovanje potroša a (njih oko 15.000 ije se TS napajaju zra nim dalekovodima), a kod zaposlenika osje aj bespomo nosti. Prije dvadesetak godina pokušao se problem taloženja soli na izolatorima onemogu iti premazivanjem izolatora premazom Staklin, što je odra eno uz aktiviranje svih monterskih potencijala i velik broj sati isklju enja potroša a. Rezultat je bio taj da je bura taj premaz ubrzo dobro ispjeskarila i po ela ga ljuštiti u krpama, pa su se ponovno morale aktivirati sve ekipe i isklju ivati potroša i da bi se posebnim otapalima oprao premaz sa izolatora. Poseban problem je intenzivna korozija opreme što dovodi do njenog ubrzanog propadanja. Smanjenje presjeka vodi a zbog korozije zna biti toliko da aluminijski dio gotovo nestane, a ostane samo eli na jezgra. Problem je izražen i kod svih vij anih spojeva, koja se, bez obzira na podmazivanje, nakon kratkog vremena ne mogu rastaviti. Utjecaj soli je razoran i na betonske dijelove elektroenergetskih objekata, a posebice betonskih stupova (Slika 8.). Sol mikroskopski prodire kroz vanjski sloj betona, dolazi do eli ne armature i ubrzava njenu koroziju. Korodiranjem armature i njenim širenjem nastaju vanjske pukotine, otvara se prostor još intenzivnijem zasoljavanju i u roku od desetak godina dolazi do potpunog razaranja stupa. Zbog velikog broja prorada APU dolazi do ubrzanog starenja i stradavanja prekida a. Slika 8. Betonski stup na Pagu star 10 godina 7
5. ZAKLJU AK U podvelebitskom dijelu vladaju ekstremni pogonski uvjeti za elektroenergetska postrojenja, a osobito za nadzemne vodove s obzirom na jakost bure i intenzitet posolice. Kako su nadzemni vodovi projektirani za vjetar znatno slabiji od onog koji se zna pojaviti, iz godine u godinu dolazi do velikih šteta, što rezultira visokim troškovima sanacije i dugotrajnim zastojima u opskrbi potroša a elektri nom energijom i to u najnepovoljnijim vremenskim uvjetima. S obzirom na pogonski, ekonomski i kadrovski aspekt ove problematike, dolazi se do jasnog zaklju ka o potrebi postupnog napuštanja postoje ih nadzemnih vodova, odnosno njihovog kabliranja, te izgradnji novih vodova isklju ivo podzemne izvedbe. LITERATURA [1] "Pravilnika o tehni kim normativima za izgradnju nadzemnih elektro-energetskih vodova" (SL 51/73.,11/80 - pro iš eni tekst) [2] HEP GRUPA, "Pravilnik o održavanju elektrodistribucijskih objekata i postrojenja", prosinac, 2007. [3] HEP d.d. Direkcija za distribuciju, "Pravila i mjere sigurnosti pri radu na elektroenergetskim postrojenjima, srpanj, 2001. [4] Filipovi -Gr, Radovanovi, Aljinovi, "Poreme aji u radu EES-a za vrijeme orkanske bure 14.11.2004." 8