FUX A környezetbarát megoldás, kétszeres energiaátvitel a FUX zRt által gyártott új típusú vezetékeken
Előzmények • Napjainkban egyre nagyobb igény mutatkozik a meglévő hálózatok áramátviteli kapacitásának növelése. • Ezzel egy időben erős az ellenállás az új vonalak építésével szemben, illetve az építéshez kapcsolódó engedélyeztetési eljárások is egyre bonyolultabbak. • Az előbb említett két egymással ellentétes nyomás miatt a meglévő nyomvonalak üzemi hőmérsékletének növelése látszik lehetséges alternatívának az új nyomvonalak építése helyett.
Lehetőségek a távvezetékek kapacitásának növelésére • Hálózat feszültségének növelése: rendkívül drága megoldás az új tervezés, betáplálás, telepítés, átalakítások miatt… • Vezeték feszítésének növelése (kisebb belógás miatt): problémát okoz a meglévő oszlopok megerősítése, új alapozás, vibráció… • Vezeték keresztmetszetének növelése: problémát okoz a meglévő oszlopok megerősítése, új alapozás. Új tervezést, engedélyeket igényel… • Kötegelt szabadvezeték telepítése: Magas költségek. Problémát okoz a meglévő oszlopok és alapozás megerősítése, új engedélyek beszerzése,…
Lehetőségek a távvezetékek kapacitásának növelésére • Valós-idejű rendszerfelügyelet: folyamatosan felügyelet alatt tartható a vezeték áramterhelése és elkerülhető a belógási előírások megsértése • Belóságok felülvizsgálata: Lehetőséget biztosít a terhelhetőség növelésére. Néhány módosítás szükséges, például a vezeték újrafeszítése, további oszlopok elhelyezése az eredetileg hosszú távolságon elhelyezkedő oszlopok közé. • A meglévő vezeték lecserélése új vezetékre, melynek alacsonyabb az ellenállása vagy amely alkalmas magasabb üzemeltetési hőmérsékletre a meglévő korlátozások, belógási előírások mellett – MAGAS HŐMÉRSÉKLETEN ÜZEMELŐ ALACSONY BELÓGÁSÚ VEZETÉK!
Magas hőmérsékleten üzemelő alacsony belógású vezetékek célja • Áramterhelés növelése A szezonális vagy alkalmi villamos-energia igénycsúcsok támogatása, valamint vészhelyzeti vagy sürgős túlterhelés biztosítása az üzemelés közben. Folyamatos üzemelés magas hőmérsékleten az emelt elektromos terhelés biztosítása érdekében • Meglévő szerkezeteket (alapozás, oszlopok) megtartása • Korábbi előírások betartása (pl.: megengedett belógás)
Magas hőmérsékleten üzemelő alacsony belógású vezetékek Technológia: Áramterhelés növelése a hálózatnak ekvivalens vezetékkel, melynek alapja az üzemi hőmérséklet emelése és az belógási előírások betartása.
Hagyományos alumíniumon alapuló vezetékek Túlmelegedés=Mechanikai paraméterek csökkenése •ACSR vezeték: acélszív + alumínium huzalok (EN-AW1350) •Ha magasabb az üzemi hőmérséklet 90°C-nál akkor jelentősen csökken a szakítószilárdság idővel (lágyulás) •Halmozódó hatások •Az üzemi hőmérséklet emelésével a lágyulás mértéke ugrásszerűen megnő •Horganyzott acélhuzal 170°C-nál érintett a paraméterek változásában •Alumínium bevonatos acélhuzal 300°C-ig nem változik
Hagyományos vezetékek Jellemző lágyulási görbéi az alumíniumnak
Magas hőmérsékleten üzemelő alacsony belógású vezetékek • GAP: Magas mechanikai szilárdságú acélszív, melynek hőálló alumínium ötvözetű huzalokból készül a borítása. Az acélszív és a belső aluréteg közötti rés miatt a szív és a borítás szabadon el tud mozdulni egymáshoz képest. (Ábra 1.) • ZTACIR: INVAR alumínium bevonatos szív és hőálló alumínium (Ábra 2.)
Ábra 1.
Ábra 2.
• ACSS: Bármilyen acélszív és lágyított alumínium (Ábra 2.) • ACCR és ACCC: kompozit szív és hőálló vagy lágyított alumínium (Ábra 3.)
Ábra 3.
Magas hőmérsékleten üzemelő alacsony belógású vezetékek Hőálló alumínium ötvözetek paraméterei: Ötvözet
Szakító szilárdság Min. (kg/mm2)
Vezetőképesség (%IACS)
Üzemi hőmérséklet Max. (°C)
Vészhelyzeti hőmérséklet Max. (°C)
HAl
16,2
61
90
120
58 TAl
16,2
50
150
180
60 TAl
16,2
60
150
180
KTAl
22,9
55
150
180
UTAl
16,2
57
200
230
ZTAl
16,2
60
210
240
XTAl
16,2
58
230
310
Előnyök és hátrányok Típus
Törésponti hőmérséklet
alacsony
Szerelési hőmérsékleten (egyszerű ellenőrzés)
Hőálló
150-210
ACSS
alacsony
Töréspont függ a terhelésektől (nehéz meghatározni, jellemzően 40-60°C). Előfeszítéssel szabályozható.
Lágyított
250
ZTACIR
magas
Magas hőmérsékleten
Hőálló
210
magas
Töréspont függ a terhelésektől (nehéz meghatározni, jellemzően 40-60°C). Előfeszítéssel szabályozható.
GAP
ACCC
ACCR
nagyon magas
Magas hőmérsékleten
Alumínium
Max. üzemi hőm.
Ár
Lágyított
Hőálló
Szerelés Speciális felhúzás, normál kezelés, hagyományos szerelvényezés Speciális kezelés, kosarasodásnak nagy a veszélye, speciális felhúzást igényel. Hagyományos szerelvényezés. Előfeszítés szükséges. Hagyományos kezelés, felhúzás és szerelvényezés
160
Új anyagok, kevés tapasztalat. Speciális szerelvények, speciális felhúzás, kosarasodás veszélye.
210
Új anyagok, kevés tapasztalat. Szabadalmaztatott megoldás (1 gyártó). Hagyományos kezelés és felhúzás.
Törésponti hőmérséklet • Az a vezetékhőmérséklet, amely felett az alumíniumrétegekben az összetett vezetékeknél (pl.: acél-alu) már nem ébred húzófeszültség (nem visz terhelést) vagy nyomófeszültség ébred az eltérő hőtágulási együtthatók miatt. • A törésponti hőmérséklet nem konkrét érték, számos tényező függvénye (pl.: oszloptávolság, feszítési erő szereléskor, stb.). • Az alacsony belógású vezetékeknek eltérő fizikai viselkedése van az törésponti hőmérséklet alatt és felett. • A törésponti hőmérséklet felett a vezeték mag (szív) hőtágulási együtthatója a meghatározó tényező a vezeték tulajdonságaira. • Vannak módszerek, melyekkel csökkenthető a törésponti hőmérséklet (pl.: előfeszítés alkalmazása szereléskor), ezzel javíthatóak a vezeték műszaki tulajdonságai.
Törésponti hőmérséklet Belógás összehasonlítása különböző vezetéktípusoknál a hőmérséklet függvényében (előfeszítés nélkül)
ACSS vezetékek Az ACSS vezetéksodronyok versenyképes megoldást nyújtanak az áramátviteli kapacitás növelésére, mely vezetéktípusnak főbb előnyei a következők: • Megengedett üzemi hőmérséklete a 250°C-ot is eléri anélkül, hogy mechanikai jellemzői megváltoznának. • A vezeték belógása jelentősen alacsonyabb magas üzemi hőmérsékleten, mint az egyéb vezetékeké. •
A vezeték belógását nem befolyásolja a kúszás.
• A sodrony növelt vezetőképességgel rendelkezik a lágyított alumíniumrétegek alkalmazása miatt.
ACSS vezetékek Belógás és feszítőerő számítások az ACSS vezetékek esetében Törésponti hőmérséklet alatt: • • •
Törésponti hőmérséklet felett:
Vezeték: alacsony hőmérséklet Alumíniumban húzóerő ébred ACSR-ként viselkedik a vezeték
Vezeték paraméterek a számításokhoz: • Rugalmassági modulus: összetett • Hőtágulás: összetett • Vezeték keresztmetszet: alu + acél
• •
Vezeték:magas hőmérséklet
Alumíniumban nincs húzófeszültség • Alacsony belógású vezetékként viselkedik a vezeték
Vezeték paraméterek a számításokhoz: • Rugalmassági modulus: acélszív • Hőtágulás: acélszív • Vezeték keresztmetszet: acél
ACSS vezetékek FUX Zrt. által megnyert projekthez jelenleg gyártásban levő ACSS vezetéktípusok ACSS 426/55
ACSS 242/39
Szerkezet:
7x3,17+54x3,17
7x2,68+26x3,44
Acél:
Zn95Al5 nagyszilárdságú acél
Zn95Al5 nagyszilárdságú acél
Alumínium:
Lágyított
Lágyított
Átmérő:
28,5 mm
21,8 mm
Szakítóerő:
132 kN
88,95 kN
Áramterhelhetőség (250°C)*:
2020 A
1429 A
*Szélsebesség=1m/s; szélirány=sodronyra merőleges; emisszió=0,6; abszorpció=0,5 (IEC 1597) Tengerszint feletti magasság=800m; Napsugárzás=1120W/m2; Környezeti hőm.=40°C
ACSS vezetékek ACSR Hawk és ACSS Hawk vezetékek összehasonlítása
ACSS vezetékek
ACSS vezetékek szerelvényei
Végfeszítő szerelvény
Függesztő szerelvény
Vizsgálatok ACSS vezeték és szerelvény együttes vizsgálata 190°C-os hőmérsékleten
Vizsgálatok ACSS 426/55 vezeték feszültség-nyúlás mérése
Belógások összehasonlítása
Belógás (T=20°C)
Belógások összehasonlítása ACSS 242/39
ACSR 242/39
Belógás (T=150°C)
Belógások összehasonlítása
Belógás (T=150°C)
Hőálló alumíniumot tartalmazó vezetékek ZTAL
INVAR AC 20
Belógás változása a hőmérséklet függvényében
Vezeték: 250/40 Oszlopköz: 300m бmax: 80 N/mm2 16,00 14,00
Belógás (m)
13.3m
12,00
11.5m
10,00 8,00 ZTAL/ST1A
6,00 ZTAL/INVAR-HRG
4,00 ZTAL/STALUM-20
2,00 0,00 0
50
100
150
Vezeték hőmérséklet (°C)
200
250
ACSR és ACCC vezeték összehasonlítása Vizsgált vezetékek paramétereinek összefoglalása
Paraméter
250-AL1/40-ST1A
ACCC 290/30
Szerkezet
7x2,8+26x3,45
CC+9x3,9+12xTW(4,5)
Átmérő
22,4 mm
22,3mm
Tömeg
1028 kg/km
887 kg/km
DC ellenállás
0,115 Ω/km
0,0947 Ω/km
Áramterhelhetőség (számított)
760 A (80 °C)
1481 A (200°C)
A szénszálas magú vezetéksodrony keresztmetszeti képe
ACSR és ACCC vezeték összehasonlítása
A szénszálas sodrony végfeszítő szerelvénye
A szénszálas sodrony áramkötése
ACSR és ACCC vezeték összehasonlítása 250-AL1/40-ST1A
ACCC 290/30
Hőmérséklet [°C]
Belógás [m]
Hőmérséklet [°C]
belógás [m]
20
0,09
20
0,09
60
0,34
60
0,25
80
0,42
80
0,26
110
0,52
110
0,26
150
0,64
150
0,27
160
0,67
160
0,28
www.fux.hu
