Partnerzy
serwisu

BOŚ Bank logo Instytut Polityki Energetycznej logo

Partnerzy
Merytoryczni

IGEOS logo
Słupy energetyczne w liniach napowietrznych nN, SN i WN
fot. Unsplash

Słupy energetyczne w liniach napowietrznych nn, SN i WN

Słupy energetyczne przeznaczone są do prowadzenia przewodów elektroenergetycznych linii napowietrznych. Ich zadaniem jest utrzymanie przewodów fazowych i odgromowych w odpowiedniej odległości od ziemi i obiektów krzyżowanych.

Słupy energetyczne jako element linii napowietrznych

Słupy energetyczne stanowią jeden z podstawowych elementów napowietrznych linii elektroenergetycznych, a te z kolei są głównym elementem systemu elektroenergetycznego, łączącego źródła energii elektrycznej z odbiorcami. Zadaniem linii napowietrznych jest przesył energii elektrycznej na duże odległości, przy jak najmniejszych stratach przesyłowych i optymalnych kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Każda linia napowietrzna, niezależnie od poziomu napięcia, składa się z przewodów fazowych, słupów energetycznych oraz izolacji. W liniach elektroenergetycznych napięciu o 110 kV i wyższym stosuje się dodatkowo przewody odgromowe, w celu ochrony linii przed skutkami wyładowań atmosferycznych, a zastosowane słupy energetyczne muszą mieć uziemienie robocze o odpowiedniej rezystancji.

Słupy energetyczne przelotowe i mocne

Słupy energetyczne ze względu na sposób uchwycenia przewodów, można podzielić na dwa podstawowe rodzaje – słupy przelotowe oraz słupy mocne. Słupy przelotowe charakteryzują się tym, że przewody elektroenergetyczne podwiesza się na nich bez rozcinania, przez co nie są przystosowane do przenoszenia obciążenia od naciągu przewodów. Dodatkowo na słupach przelotowych w praktyce nie występują załomy linii (maksymalny dopuszczalny wynosi jedynie 2°). Odmianą słupów przelotowych są słupy narożne, które mogą pracować na niewielkim załomie zazwyczaj ok. 5–10°. Obciążenie słupa przelotowego wynika z ciężaru przewodu wraz z oblodzeniem oraz siły poziomej od obciążenia wiatrem. Z kolei słupy energetyczne mocne (odporowo-narożne) są przystosowane do przenoszenia obciążenia od naciągu przewodów, ponadto mogą na nich występować załomy. Co ważne, w każdej linii napowietrznej muszą być zastosowane słupy energetyczne krańcowe, które przystosowane są do pracy przy pełnym jednostronnym naciągu, umieszcza się je zazwyczaj na końcach linii.

W liniach niskiego i średniego napięcia często stosuje się słupy energetyczne, które są połączeniem dwóch typów w jednym, np. przelotowo-rozgałęźne, narożno-rozgałęźne, krańcowo-krańcowe itp. Coraz częściej spotyka się także słupy energetyczne kablowe, które stanowią połączenie pomiędzy linią napowietrzna a kablową. Tego typu słupy energetyczne to najczęściej słupy krańcowe, wyposażone w dodatkowe elementy, umożliwiające montaż systemu kablowego (głowice kablowe, ograniczniki przepięć, liczniki zadziałań itp).

Czytaj też: Przewody elektroenergetyczne w liniach napowietrznych nn, SN i WN

Układy przewodów a konstrukcje słupów energetycznych

Linie napowietrzne mogą być wykonane jako jednotorowe, dwutorowe lub wielotorowe, a nawet wielonapięciowe. Słupy energetyczne przyjmują rożne kształty i wymiary, w celu spełnienia wymagań norm dotyczących odległości pomiędzy przewodami fazowymi danego toru oraz pomiędzy przewodami fazowymi i odgromowymi. Rozróżnia się następujące układy przewodów na słupach energetycznych:

  • linie jednotorowe – układ płaski, trójkątny, pionowy,
  • linie dwutorowe – układ trójkątny, beczkowy, pionowy,
  • linie wielotorowe – układ trójkątny, beczkowy, pionowy oraz kombinacje poszczególnych układów w zależności, np. od liczby torów i ich napięcia.

 

Rodzaje słupów energetycznych w zależności od napięcia linii

Rodzaje słupów energetycznych zależą również od poziomu napięcia linii napowietrznych i mogą być wykonane w różnej formie oraz z różnych materiałów.

Słupy energetyczne nn

Słupy energetyczne w nowych liniach napowietrznych nn to najczęściej żerdzie betonowe wirowane typu E. Dostępne na rynku rozwiązania mają różną wytrzymałości mechaniczną oraz wysokość. Umożliwia to optymalny dobór żerdzi do warunków terenowych, z uwzględnieniem rzeczywistych obciążeń od przewodów fazowych oraz typu słupa. Przed pojawieniem się żerdzi wirowanych, w liniach napowietrznych nN stosowano słupy energetyczne w postaci żerdzi betonowych typu ŻN, alla ŻN, a jeszcze wcześniej żerdzi drewnianych, które charakteryzowały się stosunkowo niewielką wytrzymałością i trwałością.

Słupy energetyczne SN

Słupy energetyczne w liniach napowietrznych SN, podobnie jak w nn, to obecnie głównie żerdzie wirowane betonowe. Różnica polega na konieczności użycia nieco wyższych rozwiązań, o większej wytrzymałości mechanicznej. Wynika to przede wszystkim z faktu stosowania dłuższych przęseł w liniach SN oraz grubszych przewodów fazowych. Przed pojawieniem się żerdzi wirowanych, wykorzystywano głównie słupy energetyczne w postaci żerdzi betonowych typu BSW, a nawet żerdzie typu ŻN.

W liniach napowietrznych SN zamiast stosować żerdzie wirowane betonowe, można wykorzystać stalowe słupy kratowe oraz stalowe słupy rurowe. Słupy energetyczne kratowe sprawdzą się przede wszystkim w przypadku konieczności budowy linii z przewodami o dużych średnicach lub na terenach górskich, gdzie występuje duże oblodzenie przewodów w okresie zimowym.

Na konstrukcjach słupów energetycznych w liniach SN czasami umieszcza się dodatkowe urządzenia, takie jak rozłączniki sterowane radiowo lub odłączniki o napędzie ręcznym, które umożliwiają zmianę konfiguracji sieci, w sytuacjach awaryjnych lub przy zaplanowanych pracach eksploatacyjnych i remontowych.

Słupy energetyczne WN

Słupy energetyczne w liniach napowietrznych o napięciu 110 kV i wyższym, to przede wszystkim konstrukcje stalowe kratowe, a czasami również stalowe słupy rurowe. Słupy kratowe zbudowane są z odpowiednich kątowników stalowych, połączonych ze sobą śrubami, w sposób bezpośredni lub przy zastosowaniu dodatkowych blach węzłowych.

Montaż tego typu konstrukcji na poszczególnych stanowiskach może odbywać się w różny sposób, np. uzależniony od możliwości terenowych. Słupy energetyczne kratowe najczęściej montuje się z wykorzystaniem metody wysokościowej, obrotowej lub coraz częściej – Derrick’a. Pierwsza z nich polega na mocowaniu poszczególnych członów na ziemi, a następnie podnoszeniu ich przy pomocy wysokiego dźwigu i montażu jeden na drugim. W metodzie obrotowej słupy energetyczne montuje się na poziomie ziemi, a następnie podnosi poprzez obrót na specjalnych stopach zawiasowych. Metoda Derrick’a z kolei polega na podnoszeniu poszczególnych elementów konstrukcji, przy pomocy lekkiego żurawia, umiejscowionego wewnątrz słupa kratowego.

Słupy kratowe stalowe w liniach napowietrznych

Słupy kratowe stalowe są najbardziej optymalnym rozwiązaniem, ponieważ zapewniają uzyskanie odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, przy minimalnej masie stali. Słupy energetyczne tego typu są proste w montażu i pozwalają na stosunkowo łatwe podwyższenie i wzmocnienie konstrukcji podczas modernizacji linii.

Słupy rurowe stalowe w liniach napowietrznych

Słupy rurowe wykonuje się blachy stalowej wygiętej w kształt rury o odpowiedniej zbieżności. Pozwala to nasuwać jeden element na drugi, w celu uzyskania słupa o odpowiedniej wysokości. Słupy energetyczne tego typu charakteryzują się nieco mniejszą szerokością, dzięki czemu zajmują mniej miejsca. Wadą takiego rozwiązania jest masa słupów – o 2–2,5 razy większa od porównywalnych słupów kratowych. W praktyce słupy rurowe nie zapewniają możliwości podwyższania i wzmacniania, co może być przeszkodą podczas modernizacji linii.

Słupy kompozytowe w liniach napowietrznych

Słupy kompozytowe stanowią pewnego rodzaju nowość na rynku. Zbudowane są w analogicznie jak słupy rurowe, z tą różnicą, że zamiast stali używa się odpowiedniego tworzywa sztucznego. Słupy energetyczne tego typu charakteryzują się bardzo małą masą poszczególnych elementów, co umożliwia ich ręczny transport na stanowisko montażowe w terenach trudno dostępnych (np. górzystych). Dodatkowo, wykorzystanie tworzywa sztucznego eliminuje konieczność stosowania zabezpieczeń antykorozyjnych, niezbędnych w przypadku konstrukcji stalowych.

Montaż słupów energetycznych – fundamenty słupów energetycznych

Montaż słupów energetycznych polega na osadzeniu ich na odpowiednich fundamentach, które zapewnią właściwe posadowienie w gruncie. W przypadku żerdzi wirowanych stosowanych w liniach nn i SN, fundamenty najczęściej wykonuje się poprzez przykręcenie do słupa, w określony sposób, odpowiedniej liczby płyt ustojowych. Alternatywnym rozwiązaniem jest użycie fundamentów typu UB1 i UB2. Metoda ta polega na wywierceniu w gruncie otworu o średnicy 60 lub 80 cm i głębokości min. 2 m, umieszczeniu w nim żerdzi, a następnie zasypaniu betonem w stanie półsuchym. Eliminuje to konieczność zagęszczania gruntu po wykopach o stosunkowo dużej powierzchni, co ma miejsce w przypadku fundamentów ustojowych z płyt betonowych.

Montaż słupów energetycznych kratowych wykonuje się z wykorzystaniem fundamentów prefabrykowanych, terenowych (lanych) lub palowych. Rodzaj fundamentu uzależniony jest m.in. od typu słupa (przelotowy, mocny), rodzaju gruntu (nośności) czy poziomu wód gruntowych. Słupy energetyczne kratowe najczęściej montuje się stosując najtańsze rozwiązanie, jakim są fundamenty prefabrykowane. Składają się one zazwyczaj z dwóch elementów (płyty oraz trzonu), które są skręcane ze sobą śrubami i ustawiane na odpowiednio przygotowanej podbudowie (zagęszczony piasek i chudy beton). Następnie wykopy zasypuje się ziemią rodzimą i odpowiednio zagęszcza.

Fundamenty terenowe (lane) są zazwyczaj większe oraz cięższe od prefabrykowanych i realizuje się je poprzez wykonanie szalunków, w których umieszcza się zbrojenie, a następnie całość wypełnia betonem o odpowiedniej wytrzymałości. Wadą tego rozwiązania jest przede wszystkim długi czas wykonania całego fundamentu i związania betonu.

Najbardziej skomplikowanym, czasochłonnym i jednocześnie najdroższym sposobem, w jaki można zamontować słupy energetyczne, jest fundament palowy. Jego realizację można podzielić na dwa zasadnicze etapy – wykonanie pali (np. wierconych CFA lub prefabrykowanych wbijanych) oraz tzw. oczepu, który łączy kilka pali w jedną stopę fundamentową. Realizacja oczepu jest bardzo podobna do wykonania fundamentu terenowego lanego. Montaż słupów energetycznych z wykorzystaniem fundamentu palowego, wykonuje się jedynie w miejscach występowania niekorzystnych warunków gruntowych, tzw. gruntów nienośnych (np. torfy, grunty spoiste w stanie plastycznym) lub niespoistych o wysokim poziomie wód gruntowych. Wysoki koszt wykonania tego typu fundamentów wynika z konieczności zastosowania specjalistycznego sprzętu (palownicy) oraz często z konieczności wykonania drogi dojazdowej do stanowiska słupa.

Publikacja artykułu: październik 2021 r.

Ocena:

4.3/5 - (90 ocen)

MOŻE CI SIĘ SPODOBAĆ

W POZOSTAŁYCH SERWISACH

hale przemysłowe plus

Serwis branżowy poświęcony zagadnieniom związanym z halami przemysłowymi, na które składają się m.in. budowa i wynajem, instalacje, automatyka i logistyka czy wyposażenie.