Peeter Raesaar ÕHULIINIDE PROJEKTEERIMISE KÜSIMUSI
ELEKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE III osa 1. Sissejuhatus. Normatiivdokumendid. Üldpõhimõtted.
2. Õhuliinidele mõjuvad koormused
3. Juhtmete ja piksekaitsetrosside arvutus
4. Mastide arvutusest
5.
Vundamentide arvutusest
6.
Isolaatorid 7. Õhuliinide
tarvikud 8. Trassi valik, mastide
paigutus trassil
2006
ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 1. SISSEJUHATUS 1.1 NORMDOKUMENDID . Lähtuda tuleb
reast normdokumentidest. Olulisemad:
•
EVS-EN 50341-1:2001: Elektriõhuliinid vahelduvpingega üle 45 kV /
Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV/ – Eesti
versioon etteval-
mistatud ja kuulub peatselt kinnitamisele Eesti Standardikeskuse käskkir-
jaga.
Hõlmab õhuliinide ja tema komponentide (
juhtmed ja piksekaitsetrossid,
mastid ,
vundamendid ,
ühendused ) projekteerimist ja ehitust, samuti
nõudeid liini elementidele (isolaatorid, tarvikud, poldid, tõmmitsad jms) ja
materjalidele (juhtmed, profiilterased, puit,
betoon jms).
•
EN 50341-3: Elektriõhuliinid vahelduvpingega üle 45 kV (
Overhead electrical lines exceeding AC 45 kV) –
Siseriiklikud erinõuded (SEN).
•
EN 50423-1: Elektriõhuliinid vahelduvpingega 1 kV kuni 45 kV (Overhead electrical lines exceeding AC 1 kV up to and
including AC 45
kV).
•
EVS-HD 637 S1:2002: Tugevvoolupaigaldised vahelduvpingele üle 1 kV /
Power Installations Exceeding 1 kV a.c./.
Harmoniseerimisdokument sätestab üle 1 kV vahelduvpingega elektri-
võrkude tugevvoolupaigaldiste projekteerimise ja ehitamise
üldnõuded .
•
Eesti Energia AS Ettevõttestandard EE 10421629-JV ST: 0,4…20 kV
võrgustandard:
− 5-1:2002: Osa 1: 20 kV
õhuliinid − 5-5:2002: Osa 5: 0,4 KV õhuliinid
EE 10421629-JV ST on OÜ
Jaotusvõrk sisene dokument.
• Elektriseadmete ehituse eeskirjad. Üle 1000-V õhuliinid, jaotlad ja ala-
jaamad . Viies väljaanne. Tallinn, Valgus, 1986
• Elektriseadmete ehituseeskirjad. Kuues ümbertöötatud ja täiendatud väl-
jaanne.
Moskva 1998 (vene k).
• Isoleerjuhtmetega 6-20 kV pingega elektriõhuliinide ehituseeskirjad. EES
Rossii , AS ROSEP, AS ORGRES. Kinnitatud 08.10.98 (vene k).
•
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 2© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Kõrgepingeõhuliinide trassi valikut ja ehitamist reglementeerivad rida Eesti
Vabariigi seadusi ja valitsuse määrusi (RT − Riigi
Teataja , RTL – Riigi Teataja
Lisa):
•
Elektriohutusseadus
(RT I 2002, 49,310)
•
Elektrituruseadus
(RT I 2003, 25, 153)
•
Ehitusseadus (RT I 2002, 47, 297)
•
Planeerimisseadus
(RT I 2002, 99, 579)
•
Keskkonnamõju hindamise
ja
keskkonna
auditeerimise
seadus
(RT I 2000, 54, 348)
•
Keskkonnajärelvalve seadus
(RT I 2001, 56, 337)
•
Looduskaitseseadus (RT I 2004, 38, 258)
•
Veeseadus (RT I 1994, 40, 655)
•
Asjaõigusseadus (RT I 1993, 39, 590)
•
Asjaõigusseaduse rakendamise seadus
(RT I 1999, 44, 510)
•
Muinsuskaitseseadus
(RT I 2002, 27, 153)
•
Telekommunikatsiooniseadus
(RT I 2004, 87, 593)
•
Lennundusseadus
(RT I 1999, 26, 376)
•
Teeseadus
(RT I 1999, 26, 377)
•
Raudteeseadus (RT I 2003, 79, 530)
•
Meresõiduohutuse seadus
(RT I 2002, 1, 1)
•
Jäätmeseadus
(RT I 2004, 9, 52)
•
Elektripaigaldise kaitsevööndi ulatus
(RT I 2002, 58, 366)
•
Võlaõigusseadus (RT I 2001, 81, 487)
Arvestada tuleb muude kättesaadavaks
muutuvate asjakohaste normdoku-
mentidega.
•
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 3© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 1.2 MÄÄRATLUSI •
Piirseisund (konstruktsiooniline) /(structural) limit state/
−
seisund, mille
ületamisel
konstruktsioon ei vasta enam projekti nõuetele (s.t ei täida ette-
nähtud funktsioone). Projekteerimine peab tagama, et koormuste, materjali
omaduste ja geomeetriliste
mõõtmete arvutuslike väärtuste puhul piirsei-
sundeid ei ületata.
•
Kandepiirseisund /ultimate limit state
/−
purunemise või muu
konstrukt -
sioonilise vigastusega (ülemäärane
deformatsioon , ümberkukkumine, välja-
nõtke jne)
seonduv täieliku
töövõime kaotuse seisund, mis võib ohustada
inimesi. Üldiselt vastab ta konstruktsiooni või tema elemendi maksimaalsele
lubatavale koormusele (suurimale kandevõimele või tugevusele).
•
Kasutuspiirseisund /serviceability limit state/ −
seisund, mille ületamisel
konstruktsiooni või konstruktsioonielemendi etteantud kasutuskriteeriumid
pole enam tagatud.
Kasutuspiirseisundid puudutavad mastide, vundamentide, juhtmete ja
seadmete mehaanilist funktsioneerimist ning elektrilisi isoleervahemikke.
Kasutuspiirseisundid, mida võib olla vajalik käsitleda, hõlmavad:
− deformatsioone ja asendimuutusi, mis mõjutavad masti välisilmet või te-
ma kasutusefektiivsust ning elektrilisi isoleervahemikke;
− vibratsioone, mis põhjustavad juhtmete, mastide, seadmete kahjustusi;
− vigastusi (kaasa arvatud pragunemised), mis võivad kahjustada mastide,
juhtmete, isolaatorite ja liinitarvikute kestvust või funktsioneerimist.
•
Arvutuslik olukord /design situation/ −
füüsikaliste tingimuste kogum, ise-
loomustamaks baasperioodi, mille jaoks arvutus kinnitab, et
asjakohased piirseisundid pole ületatud.
•
Arvutuslik tööiga /design working life/−
eeldatud periood, mille vältel
konstruktsioon on kasutatav ettenähtud
otstarbel , rakendades ennetavat
hooldust , kuid vajamata olulist remonti.
Õhuliinidel tavaliselt 50 aastat (käiduperiood on normaalselt 30 kuni 80 a).
•
Kandevõime , tugevus (konstruktsiooniline) /
resistance (structural)/ −
komponendi, ristlõike või konstruktsioonielemendi võime vastu panna pu-
runemisele või mis tahes muukujulisele konstruktsioonilisele vigastusele,
mis võib ohustada inimesi või kahjustada süsteemi funktsioneerimist. Mõõ-
detakse enamasti jõu või momendi ühikutes, nt paindekandevõime, nõtke-
kandevõime.
Avaldub üldiselt kui
A·f (
A −
ristlõige mm2,
f − materjali piirtugevus N/ mm2)
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 4© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE •
Normkandevõime, normtugevus /
characteristic resistance/ − kandevõime
(tugevuse) väärtus, mis arvutatakse materjali omaduste normväärtuste alu-
sel.
Viimased võib leida eeskirjadest
Eurocode ENV 1992-1-1, ENV 1993-1-
1 või ENV 1995-1-1.
•
Materjali omaduse normväärtus /characteristic value of a material prop-erty/−
materjali omaduse väärtus, mida etteantud tõenäosusega ei saavuta-
ta hüpoteetilises piiramatus katsete seerias. See väärtus vastab üldiselt ma-
terjali vaadeldava omaduse eeldatud statistilise jaotuse etteantud tõenäo-
susele. Mõnel juhul kasutatakse normväärtusena nimiväärtust.
•
Arvutuslik kandevõime, arvutuslik tugevus /design resistance/
Rd −
konstruktsiooniline kandevõime (tugevus), mis seob kõik konstruktsioonili-
sed omadused vastavate materjalide omaduste arvutuslike väärtustega.
Leitakse
materjalide omaduste arvutuslike väärtuste
Xnd alusel
Rd =
f {
X1d,
X1d, …}
või alternatiivina
materjalide omaduste normväärtuste
XnK alusel:
Rd =
f {
X1K,
X1K, …} /
γ
M γ
M − materjali omaduse
osavarutegur − ≥ 1,0
•
Materjali omaduse arvutuslik väärtus /design value of a material property /−
väärtus, mis saadakse materjali omaduse normväärtuse jagamisel mater-
jali omaduse osavaruteguriga või erijuhtumitel otsese määramise teel:
Xd = XK / γ
M •
Materjali omaduse osavarutegur /partial factor for a material property/−
tegur (≥ 1,0), mis
arvestab ebasoovitavaid kõrvalekaldeid materjali omadus-
te normväärtustest, kasutatud teisendustegurite ebatäpsusi ja geomeetrilis-
te näitajate ning kandevõimemudeli määramatusi.
•
Koormus /
action /
−
konstruktsioonile mõjuv jõud (otsene koormus) või vä-
listingimuste põhjustatud deformatsioon (kaudne koormus, nt temperatuuri
muutused, niiskuse mõju, vajumised jne).
•
Normkoormus, koormuse normväärtus /characteristic value of an action/
−
mingi koormuse teatud esinduslik väärtus (sisuliselt suurim võimalik
koormus). Statistilisel määramisel võetakse ta võrdseks väärtusega, mida
etteantud tõenäosusega ei ületata ebasoovitavas suunas antud “baaspe-
rioodi” kestel. Viimane lähtub süsteemi arvutuslikust tööeast ja arvutusliku
olukorra kestusest.
•
Arvutuslik koormus /design value of an action/−
väärtus, mis saadakse
normkoormuse või koormuse kombinatsiooniväärtuse
korrutamisel koormu -
se osavaruteguriga:
Fd = γ
F F (Mõnel juhul võib olla sobiv määrata otseselt)
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 5© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE •
Koormuse osavarutegur /partial factor for an action/−
tegur (≥ 1,0), mis
sõltub valitud töökindluse tasemest ja arvestab ebasoovitavate
kõrvalekalle -
te võimalust normkoormusest, modelleerimise ebatäpsust ja määramatusi
koormuste mõjude hindamisel.
Koormuste ja materjali omaduste
osavarutegurid sõltuvad koormuste, kan-
devõimete, geomeetriliste mõõtmete ja projekteerimismudeli määramatuste
astmest ning konstruktsiooni ja piirseisundi tüübist. Osavarutegurid võivad
sõltuda ka liinile ettenähtud tugevuse koordinatsioonist.
•
Vabakoormus /
free action/−
konstruktsioonile antud piires mõjuv mis tahes
ruumilise jaotusega koormus.
•
Koormusvariant /
load arrangement/ − määrab vabakoormuse paigutuse,
suuruse ja suuna.
•
Koormusjuhtum /load case /−
kokkusobivad koormusvariandid, deformat-
sioonide kogumid ja
hälbed , mida arvestatakse samaaegselt määratletud
muutuv- ja püsikoormustega teatud kontrolli teostamiseks.
Valitud arvutuslikud koormusjuhtumid peavad olema piisavalt rasked ja ar-
vestama kõiki tingimusi, mida on õhuliini ehitamise ja arvutusliku tööea kes-
tel mõistlik eeldada.
•
Koormuskombinatsioon /combination value for an action/−
koormuste ar-
vutuslike väärtuste kogum, mille alusel kontrollitakse konstruktsioonilist töö-
kindlust piirseisundis antud koormusjuhtumil.
•
Koormuse kombinatsiooniväärtus /combination value for an action/−
väärtus, mis
seondub koormuskombinatsiooni rakendamisega ja arvestab,
et mitme sõltumatu koormuse kõige ebasoovitavama väärtuse üheaegse
esinemise tõenäosus on väiksem kui igal
koormusel eraldi. Väärtus saa-
dakse normkoormuse korrutamisel koormuse kombinatsiooniteguriga või
teatud tingimustel määratakse otseselt.
•
Koormuse kombinatsioonitegur /combination factor for an action/−
tegur
(≤ 1,0) koormuse kombinatsiooniväärtuse
määramiseks .
•
Projekti erinõuded (PN) / project specification/ −
kliendi poolt tarnijale või
peatöövõtjale esitatav dokument, mis sisaldab adekvaatseid üksikasju
konkreetse
rajatise või liini komponendi materjalidele, dimensioneerimisele,
valmistamisele ja püstitamisele esitatud nõuete kohta. Ta võib
täiendada standardi nõudeid, kuid ta ei tohi leevendada selle tehnilisi nõudeid ja
asendada käesolevas standardis kindlaks määratud miinimumnõudeid. Iga
projekti puhul peaks spetsifikatsiooni maht olema minimaalne, s.t sisaldama
ainult projekti jaoks unikaalseid või spetsiifilisi üksikasju.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 6© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 1.3 ÜLDPÕHIMÕTTED Elektriliini põhilised
elektrilised parameetrid (
nimipinge , läbilaskevõime, lühis-
voolude nivoo jms) määratakse elektrivõrgu projektiga ning liini projekteerimine
taandub põhiliselt konstruktsiooniliseks ja geotehniliseks projekteerimiseks,
mille käigus toimub juhtmete ja piksekaitsetrosside
mehaaniline arvutus, mas-
tide ja vundamentide projekteerimine ning liini trassi määramine koos mastide
paigutusega trassil.
Konstruktsiooniline (mehaaniline) projekteerimine tugineb piirseisundi
kont -
septsioonile, mida rakendatakse koos osavarutegurite meetodiga.
Tulenevalt
töökindluse /
reliability/ nõudest tuleb elektriõhuliin projekteerida
ja ehitada nii, et ettenähtud tööea kestel täidaks ta määratletud tingimustel
oma otstarvet piisava töökindluse ja ökonoomsusega.
Tulenevalt
turvalisuse /
security / nõudest tuleb vältida mingi komponendi
vigastumise (kaskaadset)
laienemist tõsiseks avariiks. Kui
liin peaks
kaotama töövõime materjali defektide, ettenägematute sündmuste (nt mingi
objekti
põrkumine liiniga ,
maalihe vms) või ebaharilike ilmastikutingimuste
toimel, on loomulik, et töövõime kaotus piirneb liini osaga, kus esinesid
komponentide tugevuspiire ületavad koormused, või selle lähiümbrusega.
Turvalisuse nõude täitmiseks vaadeldakse teatud erandlikke
koormusi ja
koormusjuhtumeid, samuti rakendatakse liini komponentide tugevuse koor-
dinatsiooni. Progresseeruva avarii piiramiseks võib nt ette näha ankrumas-
tide paigalduse kindlaks määratud vahemikega.
Vahel võib olla õigustatud täiendavate turvameetmete rakendamine kas tä-
nu liini tähtsusele võrgus või temale toimivatele karmidele ilmaoludele.
Tulenevalt
ohutuse /
safety / nõudest ei tohi liini ehitus ja käit põhjustada
inimeste vigastusi või surma. Nõuded seonduvad erandlike koormustega,
millele liini komponendid, eelkõige mastid, tuleb projekteerida.
Samuti tuleb õhuliini projekteerimisel pöörata tähelepanu liini kestvusele,
vastupidavusele, remonditavusele, keskkonna aspektidele, kariloomade
ning looduse (nt lindude, loomade jne) kaitsele ja välisilmele.
Mainitud nõuded täidetakse õige materjalide valikuga, sobiva projekteerimise
ja detailiseeritusega ning asjakohaste projekteerimise, tootmise, ehituse ja ka-
sutamise kontrolliprotseduuridega. Projekteerimise ja ehituse kestel tuleb ra-
kendada asjakohast kvaliteedijärelvalvet (vastavalt EN ISO
9001 ).
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 7© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 1.4 ÕHULIINI KUJUNDUS Projekteerimise
algetapil tuleb lahendada liini üldkujunduse küsimused:
• Liini
trassi valik
• Juhtmete ja piksekaitsetrosside
materjal ja
konstruktsioon Juhtmetena üldjuhul
−
ümartraadist alumiinium - ja
alumiiniumsulamist juhtmed
− või
ümartraadist komposiitjuhtmed −
terasalumiinium- või
terasaldreijuhtmed −
polüetüleenisolatsiooniga alumiiniumsoontega
isoleerjuhtmed (SAX)
ja
rippkaablid (AMKA), alumiinium- (
Multi -Wiski™) või vasksoontega
isekandvad kaablid Juhtme
konstruktsioon ja
määrde omadused sätestatakse projekti eri-
nõuetega (või lepitakse kokku ostja ja tarnija vahel).
Terasalumiiniumjuhtmete
soovitavad alumiinium- ja terasosa suhted:
Jäitekihi paksusel kuni 20 mm, ristlõiked kuni 185 mm2
− 6,0…6,25
ristlõiked 240 mm2 ja enam − 7,71…8,04
600…800 m pikkused suurüleviigud
− 1,46
Piksekaitsetrossidena − tsingitud või alumineeritud terastraatidest juhtmed ja trossid
Trosside
kasutamisel kõrgsagedussideks:
− terasalumiiniumjuhtmed alumiinium- ja terasosa suhtega 0,65…0,95
− kiudoptiliste telekommunikatsiooniahelatega juhtmed OPCON ja
pikse -
kaitsetrossid OPGW
Tugeva korrosiooniga
aladele (mererannikud, tööstuspiirkonnad) võidakse
sätestada erinõuded.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 8© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE •
Ahelate arvu ning juhtmete ja piksetrosside
paigutuse valik − sellekoha-
sed nõuded ja soovitused − nt EEE-s.
Juhtmete ebasümmeetrilise paigutuse puhul tuleb üle 100 km pikkused
110…500 kV õhuliinid transponeerida ühe täistsükliga.
Alla 100 km pikkused
liinid transponeeritakse alajaamades (lõpumastil või
lõpumasti ja alajaama portaali vahelisel visangul.
Keskpingevõrkudes on
soovitav faase transponeerida alajaamades.
•
Isolatsiooni konstruktsiooni valik
− 110 ja kõrgema pingega liinides − rippisolaatorid
− kesk- ja madalpingeliinides − reeglina tõirisolaatorid, pingutusmastidel ka
rippisolaatorid.
− isoleerjuhtmetele on soovitatav plasthülsiga kinnitusuurdega isolaatorid −
võimaldavad vedada juhet veorullikuid kasutamata.
− madalpingeliinide isoleerjuhtmed ja rippkaablid kinnitatakse konksudega
• Masti
materjali ja
tüüpide valik. Reeglina
− 110 ja kõrgema pingega liinides − vabalt seisvad metallsõrestik- või be-
toontornmastid
− kesk- ja madalpingeliinides −
immutatud männipuidust postmastid
tõm -
mitsatega (nurga-, ankru- ja lõpumastid) või ilma (kandemastid)
•
Arvutusliku visangu pikkuse valik − sõltuvalt liini
pingest , masti tüübist,
juhtmemargist, jäite paksusest
Tüüpilised visangu pikkused:
-
madalpingeliinid (0,4 kV) − 20-70 m;
-
keskpingeliinid (20 kV) − 20-110 m;
-
kõrgepingeliinid (110 kV) − 150-400 m;
-
ülikõrgepingeliinid (330 kV)
300-500m
EEE on toodud suurimad lubatavad visangu pikkused sõltuvalt juhtme
rist -
lõikest ja jäite paksusest.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 9© TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 1.5 KONSTRUKTSIOONILISE PROJEKTEERIMISE PÕHIVÕRRAND Õhuliini komponendi, elemendi või liite purunemisele või ülemäärasele de-
formatsioonile vastava piirseisundi käsitlemisel tuleb kontrollida tingimust
E ≤
Rdd Ed −
summaarne arvutuslik koormustulem −
sisejõud , pinge (mehaaniline)
või moment või mitme sisejõu, pinge või momendi esinduslik
vektor Rd − konstruktsiooni arvutuslik kandevõime − leitakse mehaaniliste oma-
duste
arvutuslike väärtuste
Xnd alusel:
Rd =
f {
X1d,
X2d, …}
või vastavate
normväärtuste XnK alusel:
Rd =
f {
X1K,
X2K, …} /
γ
M Et arvestada erinevate koormuste
koosmõju, kombineeritakse püsikoor-
mused
G, samaaegselt esinevad muutuvkoormused
Q1,
Q2,
jne ja asjako-
hased juhukoormused A vastavalt käsitletavale arvutuslikule olukorrale.
Iga arvutatava koormusjuhtumi jaoks leitakse koormustulemi arvutuslik
väärtus järgnevate võrranditega
a) Püsi- ja muutuvkoormustega seotud arvutuslikud olukorrad −
Ed määratak-
se domineeriva arvutusliku muutuvkoormuse γ
Q1Q1K (või
Q1(T1)) (tavaliselt
kas tuule- või jäitekoormus) ja teiste muutuvkoormuste kombinatsiooniväär-
tuste Ψ
QnQnK (või
Qn(Tn)) alusel:
Ed = f {Σ γ
GGK , γ
Q1Q1K , Σ
n >1 Ψ
QnQnK }
b) Juhukoormustega seotud arvutuslikud olukorrad −
Ed määratakse juhukoor-
muste arvutuslike väärtuste γ
AAK ja määratletud muutuvkoormuste (kui neid
esineb) kombinatsiooniväärtuste Ψ
QnQnK (või
Qn(Tn)) alusel:
Ed = f {Σ γ
GGK , γ
AAK , Σ
n ≥1 Ψ
QnQnK }
Õhuliinide juhtmed ja trossid arvutatakse
lubatud pingete alusel, isolaato-
rid ja tarvikud aga
purustavate koormuste alusel. Mastid ja vundamendid
arvutatakse otseselt
piirseisundite meetodil.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 10 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 2. ÕHULIINIDELE MÕJUVAD KOORMUSED 2.1 KOORMUSTE MÄÄRATLUSI •
Püsikoormus /permanent action/ −
koormus, mis toimib kogu antud arvu-
tusliku olukorra kestel ja mille muutused keskväärtuse suhtes on tühised või
mille muutused on alati samasuunalised (monotoonsed) kuni
koormus saa-
vutab teatud piirväärtuse.
•
Muutuvkoormus /variable action/−
koormus, mis tõenäoliselt ei esine kogu
antud arvutusliku olukorra vältel või mille väärtuse muutused keskväärtuse
suhtes on märgatavad ja mittemonotoonsed.
•
Juhukoormus / accidental action/ −
koormus, tavaliselt lühiajaline, mille
märgatava suurusega ilmnemine
arvutusliku tööea kestel on vähetõenäoli-
ne. Paljudel juhtudel võib juhukoormus põhjustada raskeid tagajärgi, kui po-
le rakendatud eriabinõusid.
•
Staatiline koormus /static action/−
koormus, mis ei põhjusta
konstrukt-siooni või konstruktsiooni
elementide märgatavat kiirendust.
•
Dünaamiline koormus / dynamic action/−
koormus, mis põhjustab
konst-ruktsiooni või konstruktsiooni
elementide märgatava kiirenduse.
•
Koormustulem /effect of action/ −
koormuste mõju konstruktsiooni
elemen-tidele, nt sisejõud, moment, (mehaaniline) pinge,
tõmme .
Koormustulemi
arvutuslikuks väärtuseks on vastavate
arvutuslike koormuste kogumõju.
•
Kordusperiood / return period/ −
keskmine
ajavahemik ilmastikust tingitud
koormuse sätestatud või sellest suurema väärtuse kahe järjestikuse esine-
mise vahel. Kordusperioodi pöördväärtus annab sätestatud väärtuse ületa-
mise tõenäosuse aasta kohta.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 11 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 2.2 ILMASTIKUST PÕHJUSTATUD KOORMUSED 2.2.1 Üldpõhimõtted Ilmastikust põhjustatud koormused −
tuule- ja
jäitekoormused ning
tempera-
tuuri mõju.
Ilmastiku mõjude
normväärtused määratakse teatud kordusperioodiga
piir-
väärtuste alusel.
Eurostandardid kehtestavad
töökindluse nivood , millest igaüks vastab il-
mastikutingimuste antud kordusperioodile
T: Tabel 1. Töökindluse nivood Töökindluse nivoo
Ilmastikutingimuste
kordusperiood
T, a 1
50
2
150
3
500
Piirväärtused omakorda määratakse teatud
baas- (e
referents )tingimustel
(kõrgus,
temperatuur,
maastikutüüp
jms)
ehk
nn
baas- (või
referents)
väärtustena, mis etalontingimustel ongi normväärtusteks.
Baastingimustest erinevatel tingimustel saadakse normväärtused baas-
väärtuste vastava korrigeerimise teel.
Arvutuslik koormus saadakse
normkoormuse korrutamisel koormuse
osavaruteguriga.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 12 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 2.2.2 Tuulekoormused Normtuulekoormused määratakse
tuule normkiiruse alusel − need sõltu-
vad tuule
piirkiirusest /
extreme wind speed /.
Tuule piirkiiruse määramisel on aluseks nn
tuule keskmine kiiruse Vmean.
Tuule keskmine kiirus Vmean − tuule 10-minutiline
keskväärtus suhteliselt
avatud
maastikul (II maastikutüüp) kõrgusel 10 m
maapinnast (m/s).
Tuuleiili kiirus Vg − lühiajalise turbulentse tuule iseloomulik suurim
2-sekundline keskväärtus.
Tuuleiili kiiruse ja tuule keskmise kiiruse seos väljendub valemiga
Vg = kg·Vmean hkus
kk1+
2
2 8 / ln
g on tuule kiiruse
iilitegur:
g zo h −
kõrgus
z0 −
pinnamoe parameeter − leitakse EN 50341-1 (vt tabel 2)
Tabel 2. Erinevate maastikutüüpide maastikutüübitegurid kT ja pinnamoe parameetrid z0 (Eurocode 1 ENV 1991-2-4)
Maastikutüüp Maastiku iseloomustus kT z0 Lainetav avameri,
järved vähemalt 5 km ulatuses
I
0,17
0,01
vastutuult,
tasane takistusteta
maastik Põllumajanduslik maa piiriaedade, hajali paikneva-
II
0,19
0,05
te taluehitiste, hoonete või puudega
III
Äärelinnad või tööstuspiirkonnad, põlismetsad
0,22
0,30
Linnad hoonestustihedusega vähemalt 15 % ja
IV
0,24
1,0
hoonete keskmise kõrgusega üle 15 m
Õhuliinide puhul pole tüübid III ja IV tavaliselt kasutatavad
Tuule baaskiiruseks (referentskiiruseks)
VR on 10 m kõrgusel maapinnast
mõõdetud tuule kiirus vaadeldavas kohas:
10
V =
k ⋅ ln
⋅
V (
II)
RTzR0
kus
VR(II)− tuule
baaskiirus II tüüpi maastikul
kT − maastikutüübitegur
kT ja pinnamoe parameeter
z0 leitakse tabelist 2.
Eestis kasutatakse tuule baaskiirusena VR(II) väärtust
VR(II) = 21 m/s
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 13 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Liini elementidele kõrgustel kuni 10 m maapinnast kasutatakse vahetult tuu-
le baaskiirust:
Vh = VR Elementidele kõrgustel üle 10 m tuleb tuule kiirus ümber arvutada:
h10
h V = (ln
/ ln
) ⋅
V =
k ln
⋅
V (
II)
h zzRTzR0
0
0
h – kõrgus maapinnast
kT – maastikutüübitegur
z0 – pinnamoe parameeter
Tuule keskmise kiiruse suhtelise muutuse sõltuvalt maastikutüübist ja kõr-
gusest maapinna suhtes võib leida tabelist 3.
Tabel 3. Tuule keskmise kiiruse suhtelised muutused sõltuvalt maastiku-tüübist ja kõrgusest maapinna suhtes Maastiku-Vh / VR(II) = kTln(
h/z0)
funktsioonina kõrgusest maapinna suhtes
tüüp 10 m
15 m
20 m
25 m
30 m
35 m
40 m
45 m
50 m
55 m
60 m
I
1,17
1,24
1,29
1,33
1,36
1,39
1,41
1,43
1,45
1,46
1,48
II
1,00
1,08
1,14
1,18
1,22
1,24
1,27
1,29
1,31
1,33
1,35
III
0,77
0,86
0,92
0,97
1,01
10,5
1,08
1,10
1,13
1,15
1,17
IV
0,55
0,65
0,72
0,77
0,82
0,85
0,89
0,91
0,94
0,96
0,98
Tuule normsurve qh (N/m2) kõrgusel
h maapinnast leitakse dünaamilise
survena:
1
2
q =
ρ
Vh 2
hkus
Vh − tuule kiirus (m/s) kõrgusel
h maapinnast
ρ
− õhu tihedus. Temperatuuril 15 ºC ja atmosfääri rõhul 1013 hPa
ρ = ρ0 =1,225 kg/m3.
Temperatuuri ja atmosfääri rõhu teiste väärtuste jaoks tuleb õhu
tihedus arvutada vastava valemiga
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 14 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE EE 0,4…20 kV võrgustandard sätestab tuule normkiirused ja normtuulesur-
ved märgatavalt teisiti.
Baasväärtuseks on tuule kiiruse 2-minutilised
keskväärtused kõrgusel 15 m
ja piirkiiruse kordusperioodiks liinidele kuni 330 kV − 10 a. Seoses atmo-
sfääriprotsesside ägenemisega on
loobutud kordusperioodist 5 a.
Seejuures on Eesti
territoorium jaotatud nelja tuuletugevuse tsooni, mille
jaoks on antud tuule kiiruse ja tuulesurve normväärtused (baasväärtused).
Samas on toodud ka parandustegurid normväärtuste määramiseks baastin-
gimustest erinevatel tingimustel.
EE 0,4-20 kV võrgustandard sätestab tuule kiiruseks
sisemaal kuni 25 m/s,
rannikul (5–15 km merest olenevalt maastiku avatusest) alates 25 idas kuni
30 m/s läänes, saartel 32 m/s ja Saare- ning
Hiiumaa läänerannikul 34 m/s).
Liini elemendile
x toimiv ristsuunaline
horisontaalne
tuulekoormus QWx = qh·Gq·Gx·Cx·A qh – dünaamiline tuulesurve
G −
q iilireaktsioonitegur:
2
h 2
G =
k = 1
( +
2
2 8 / ln
qg z0
Gx − vaadeldava konstruktsioonielemendi mehaanilise resonantsi tegur
(juhtmete puhul nn visangutegur)
Tabel 4. Visangutegurid Gc Maasti -
Visangutegur
Gc sõltuvalt visangu pikkusest
L kutüüp
Valem
100 m
200 m
300 m
400 m
600 m
800 m
I
1,30 – 0,073 ln(
L)
0,96
0,91
0,88
0,86
0,83
0,81
II
1,30 – 0,082 ln(
L)
0,92
0,87
0,83
0,81
0,78
0,75
III
1,30 – 0,098 ln(
L)
0,85
0,78
0,74
0,71
0,67
0,65
IV
1,30 – 0,110 ln(
L)
0,79
0,72
0,67
0,64
0,60
0,57
Cx − tuuletakistustegur, mis sõltub vaadeldava elemendi
kujust .
Ümarjuhtmeile
- CC = 1,1 jäiteta juhtmetele ja trossidele läbimõõduga
d ≥ 20 mm
- CC = 1,2 jäitega juhtmetele ja trossidele ning jäiteta juhtmetele ja trossidele lä-
bimõõduga
d l2kr,
l1kr imaginaarne
l3kr σ
t kesk , σ
max 4
l3kr imaginaarne või väga suur
l1kr σ
t min , σ
t kesk Arvutuslikku visangu pikkust
võrreldakse kriitiliste visangutega ning lähte-
pinged σ0 võetakse vastavalt tabelile 4, lähtetemperatuurid
t0 ja lähteeri-
koormused γ0
võetakse vastavalt lähtepingega määratud koormusjuhtumile
(vt tabel 6): σ
t min , tmin , γ
1 ; σ
t kesk , t kesk , γ
1 ; σ
max , -5ºC, γ
7. Monometalljuhtmete puhul σ
t min = σ
max = σlub ja valem lihtsustub:
24α( 5
− −
t min
l= σ
krlub
2
2
γ − γ1
7
ja lähtuda tuleb tabeli 3 teisest reast.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 25 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Piksekaitsetrosside puhul on, erinevalt juhtmeist, lähtetingimuseks
luba-
tav ripe fä atmosfäärilistele liigpingetele vastavatel ilmastikuoludel
fä = fmax – (0,5 ÷ 1,5), m
kus
fmax − juhtmete maksimaalne ripe (vt allpool p 3.6)
Lähtepinge σ
ä arvutatakse leitud rippe alusel:
2
l1
trσ =
äf8
ä γ1
tr −
trossi omakaalust tingitud erikoormus
l − ankrupiirkonna taandatud
visang Seega lähtetingimused pingete arvutamisel piksekaitsetrossides (tabel 3):
σ0 = σ
ä , γ0 = γ
6 tr ä ,
t0 = +15
γ
6 tr ä − jäiteta trossi erikoormus atmosfäärilistele liigpingetele vastavatel il-
mastikuoludel
3.5 PINGETE ARVUTUS. JUHTME OLEKU VÕRRAND Normaalselt tuleb ülaltoodud võrdlus ja edasine arvutus teha ankrupiirkonna
taandatud visangu /
ruling span /
l jaoks:
∑
l3
l =
n ∑
l nkus
ln on ankrupiirkonna
n-nda visangu pikkus.
Pinged
juhtmes arvutatakse
juhtme oleku võrrandi abil:
2
2
2
2
γ
Elγ
El0
σ −
= σ −
− α
E(
t −
t )
0
0
24 2
24 2
σ0
Võrrand võimaldab arvutada juhtmes esineva tõmbepinge σ erikoormusel γ ja
temperatuuril
t, kui on teada nn lähtesuurused σ
0,
γ
0 ja
t0. Viimased leitakse
kriitiliste visangute alusel.
Võrrand sisuliselt kuupvõrrand:
σ
3 ±
A σ
2 = B Võrrandi abil arvutatakse pinged kõigi
eelpool toodud arvutuslike koormus-
kombinatsioonide puhul. Need pinged on vajalikud ka mastide arvutamiseks
avariilistel koormusjuhtumitel.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 26 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 3.6 JUHTME RIPE Ripe /sag/− olulisemaid näitajaid õhkvahemike (mastide) dimensioneerimisel
Juhtme kinnituspunktid A ja B võrdsel kõrgusel 2
lA
y B
f =
8
Väga
pikkade
visangute
puhul
f (
l > 800 m):
2
4
3
x l γ
lf =
3
l 8σ
384σ
Pinged kinnituspunktides:
σ
A = σ
B = σ
σ − pinge juhtme madalaimas punktis − leitakse juhtme oleku võrrandiga.
Juhtme kinnituspunktid A ja B on erinevatel kõrgustel:
2
lekv l ekv γ
B’
B
f =
8
y ∆
h (
l')2γ
f f '
ekvA
A’
8
f ’ 2
h∆
l=
l +
ekvl’ekv l 2
∆
hl'=
l −
ekvl l Siin
pinged kinnituspunktides:
σ
A = σ + γ
f ’ σ
B = σ + γ
f Pinged kinnituspunktides ei tohi olla suuremad lubatud pingest rohkem kui
105 % monometalljuhtmete ja 110 % bimetalljuhtmete puhul.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 27 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Vahel pakub huvi
ripe visangu mingis vahepealses punktis B
γ
x∆
h( − ) +
flxxx 2
l∆
h fx Juhtme pikkus visangus:
A
2
8
f L ≈
l +
3
lx l Ripped leitakse
kõigi asjakohaste
koormuskombinatsioonide jaoks.
Olulisim on
suurim ripe fmax − esineb
kas suurima vertikaalse koormuse
juhtumil (jäitega juhe tuule puudumi-
sel) või maksimaalse temperatuuri
juhtumil. Olulised on ka tuulega koormusjuhtumid.
Ripete alusel dimensioneeritakse mastid (eelkõige nende kõrgus).
Kui mastide kõrgus osutub märgatavalt
suuremaks arvutatutest, võib korri-
geerida arvutuslikke visangu pikkusi, lähtudes lubatavast rippest
flub (vt
mastide arvutus):
−
B +
B2 + 4
AC l =
2
Aγ
f max
2
kus
A =
+ 24γ
Eσ
σ lub
lub
8
flub
B =
Eα (
t−
t) − σ
f max
σ lub
lub
8
2
Eflub
C =
3
γ
f max ja
tf max
− suurimale rippele vastav erikoormus ja temperatuur
σlub, γσ
lub ,
tσ
lub − lubatav pinge ja vastav erikoormus ning temperatuur
(vastavalt
esialgse visangu võrdlusele kriitilistega)
Leitud visangu pikkust võrreldakse uuesti kriitilistega ja kui lähtetingimused
osutuvad erinevateks, tuleb
korrata pingete ja ripete
arvutust korrata.
Peale mastide paigaldust trassile võib osutuda vajalikuks mõnele visangule
arvutust korrata − juhul, kui tegelik visangu pikkus osutus oluliselt pikemaks
arvutuslikust.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 28 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 3.7 PAIGALDUSTABELID JA PAIGALDUSKÕVERAD Paigaldustabelite ja/või -kõverate
koostamiseks arvutatakse temperatuuride
vahemikus
tmin…
tmax intervalliga 5 või 10 ºC tuule ja jäite puudumisel:
• pinged juhtmes (juhtme oleku võrrandi abil) N/mm2
• juhtme ripe (ülaltoodud valemitega), m
• kui
i-nda visangu pikkus
li erineb taandatud visangu pikkusest
l, siis ar-
vutatakse sellele visangule ümber pinged ja ripped:
fi =
f (
li /
l)2;
σ
i = σ
(
l /
li)2
• juhtme tõmbejõud
Ti = σ
iΑ , N
Koostatakse paigaldustabelid iga visangu pikkuse jaoks
Temperatuur
t, Pinge σ
, Ripe
f,
Pinge σ
i, Ripe
fi, Tõmbejõud
Ti, ºC N/mm2
m
N/mm2
m
N
tmin .
.
.
tmax Tabeli andmetel koostatakse paigalduskõverad:
Ti, σ
i fi = f (
t)
Ti = f (
t)
t tmin tmax Toodud arvutused tuleb teha
kõigi liinis esinevate taandatud visangu
pikkuste jaoks.
Kandetrossiga universaalkaablite või
kandva neutraal- (PEN-) juhtmega (kandurjuhtmega) rippkaablite puhul tuleb arvutus
sooritada kandetrossi või
kandva
neutraaljuhtme kohta.
Koormuste arvutamisel tuleb arvestada muidugi kogu kaablit.
EE 0,4-20 kV võrgustandardi lisades on toodud kesk- ja madalpingeliinides
enam kasutatavate terasalumiiniumjuhtmete, isoleerjuhtmete ja rippkaablite
paigaldustabelid erinevate visangu pikkuste jaoks.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 29 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 3.8 JUHTMETE JA TROSSIDE VIBRATSIOONIKAITSE Et vältida juhtmete ja trosside katkemist vibratsioonist tingitud väsimuse tu-
lemusel, tuleb ette näha
vibratsioonikaitse.
Vibratsioonikaitse vajadus sõltub juhtme ristlõikest, visangu pikkusest ja
pingest juhtmes aasta keskmisel temperatuuril.
Vastavad normid nii üksik- kui lõhisjuhtmetele sätestab EEE (p2.5.47).
Alumiiniumjuhtmetele
ristlõikega kuni 95 mm2 ja terasalumiiniumjuhtmetele
ristlõikega kuni 70 mm2 on soovitav kasutada silmussummuteid.
Tabel 5. Silmussummuti soovitavad mõõdud Juhtmemark
L, m
b, m
AC 25; AC 35
1,0
0,15
A 35; A 50
1,15 0,15
AC 50; A 70
1,15 0,15
bAC 70; A 95
1,35 0,20
L Alumiiniumjuhtmetele ristlõikega 120 mm2 ja üle selle, terasalumiiniumjuht-
metele ristlõikega 95 mm2 ja üle selle ning terastrossidele ristlõikega 35
mm2 ja üle selle kasutatakse raskussummuteid.
Need paigaldatakse kandeklemmi keskpunktist või pingutusklemmi servast
kaugusele
S:
T S =
0
0 013
d G d − juhtme läbimõõt, mm
T − tõmbejõud juhtmes aasta keskmisel temperatuuril, N
G − juhtme ühe meetri kaal, N
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 30 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4. MASTIDE ARVUTUSEST 4.1 MÄÄRATLUSI. MASTIDE LIIGITUS •
Mast / support / − üldnimetus elektriõhuliini
juhtmeid toestavatele erinevat
tüüpi
konstruktsioonidele. (IEV: konstruktsioon elektriliini juhtmete riputami-
seks isolaatorite abil)
Mastide liigitus Otstarbelt: nurgakandemast /flying angle support; running angle
support/ − kandemast, mida kasutatakse liini väikeste
või keskmiste käänunurkade puhul [
IEV]
Ei võta vastu
kandemast /suspension support/ −
kandeiso-
juhtmete tõmmet laatorkomplektidega rakestatud mast (IEV:
või võtavad ainult /intermediate support/ − mast liinitrassi enam-
tangentsiaal-osaliselt
vähem sirgel osal, millele juhtmed on kinnita-
mast /tangent
tud isolaatorkandeketi, tõirisolaatorite või tugi-
support/−
liini
varrasisolaatorite abil)
sirgel osal paik-
ankrumast / section support/ −
pingutusmast, nev kande- või
pingutusmast mis loob täiendava jäiga punkti liinil kaskaad- pingutusmast
. /
tension support/ toime piiramiseks (sõltumata sellest, kas liini
− pingutusisolaa- suund muutub või mitte)
torkomplektidega
nurgamast /angle support/ −
liini suuna muu-
rakestatud mast
. tuse kohal paiknev kande- või pingutusmast
lõpumast /terminal support, dead-end sup- Võivad täielikult
vastu võtta mas-
port/ −
pingutusmast, mis talub juhtmete ühe-
tiga külgnevate
poolset kogutõmmet
transpositsioonimast /
transposition support/ −
mast,
visangute juhtme-
mis võimaldab faasijuhtide
omavahelise paigutuse
te ja trosside
spetsiaalmast muutmist [
IEV]
tõmmet
/
special support/
harumast /
junction -support/
ristumismast /
crossing support/
Kinnitatavate ahelate arvu järgi −
ühe-, kahe- ja mitmeahelalised Jäikuse järgi − jäigad või painduvad
Pingutusmastid peavad olema jäigad, normaalse või kerge ehitusega
Kandemastid võivad olla nii painduvad kui jäigad
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 31 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Materjali järgi •
Metallmastid − peamiselt terasest (tsingitud, harva ka
roostevaba profiil-
teras või
terastoru ,), harva alumiiniumisulamist
Eelised − tugevus, kestvus, koostatavad kohapeal, kõrgus pole piiratud
Puudused − suhteliselt kõrge hind, suur kaal
•
(Raud)betoonmastid −
terassarrustusega
Eelised − tugevus, kestvus, madalam hind
Puudused − suur kaal, transpordi raskused, piiratud kõrgus,
habras pind, ma-
dalam paindekandevõime
•
Puitmastid −
immutatud
männipuit Eelised − kerged, koostatavad kohapeal, madal hind
Puudused − piiratud kestvus, piiratud kõrgus, väiksem tugevus
•
Uuemad materjalid: sünteetilised materjalid (klaasplastikud, polüester- ja
epoksüüdvaigud − traaversid, masti ülaosa);
liimitud vineer, puitosade
katmine sünteetiliste kiledega
Konstruktsioonilt •
tornmast /
tower/ −
metall -, puit- või
raudbetoon mast, mis koosneb tava-
liselt neljatahulisest tüvesest ja traaversitest [
IEV]
Eelkõige −
(teras)sõrestikmastid /
(steel lattice tower/ −
sõlmedes ühen-
datud varrastest koostatud mast
•
postmast /
pole/ −
vertikaalne puidust, raudbetoonist, või metallist mast,
mis paigaldatakse vundamendile või vahetult pinnasesse [
IEV]
•
vabaltseisev mast /
self-supporting support/ − mast, mille stabiilsus on
piisav ilma tõmmitsaid kasutamata [
IEV]
•
tõmmitsmast /
guyed support, stayed support/ − mast, mille stabiilsus
tagatakse tõmmitsate abil [
IEV] − nii torn- kui postmastid
•
tugedega mast Konstruktsioonilt ja kujunduselt •
üksik- ja mitmiktüvesmastid
•
portaalmast / portal support, portal tower, "H" pole/ −
Π-kujuline mast,
koosneb kahest püsttüvesest ja
ülaosas paiknevast traaversist [
IEV]
•
A-mast /
"A" pole/− mast, mille kaks püstelementi ja neid ühendav põik-
element on monteeritud "A" tähe kujulisena [
IEV]
•
V-mast /
V-tower/,
AΠ
-mast jne
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 32 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4.2 ÕHULIINI MASTIDE PROJEKTEERIMISE ÜLDPÕHIMÕTTED Projekteerida tuleb vastavalt
Eesti ehituskonstruktsioonide projekteeri-
misnormidele (
EPN) (s.h EPN 3 − Teraskonstruktsioonid, osa 3.1:
Tornid
ja mastid) kooskõlas
eespool nimetatud standardite ja eeskirjadega.
EPN-d koostatakse (alustati 1992. a) vastavate euroeeskirjade (Eurocode)
alusel. Kuni EPN-de järkjärgulise valmimiseni vōib kasutada vastavaid N
Liidu (
SNiP) või muude maade (Soome, Rootsi, Saksa jne) ehitusnorme ja
eeskirju. Pärast kinnitamist jäävad
ainukehtivaks EPN-d.
Projekteerimine toimub
piirseisundite ja
osavarutegurite meetodil
Üldjuhul on
sobivaim lähtuda unifitseeritud mastidest. Valik toimub
projek -
teeritava liini tingimuste võrdlemise teel masti karakteristikutega:
• nimipinge
• masti materjal:
− 330 kV liinid − eelistatavalt teras
− 110 kV liinid − raudbetoon- või teras (viimased eriti ristumismastides)
− kesk- ja madalpingeliinid − immutatud männipuit
• ehituslikud nõuded − projekteerimiseks vajalik ehituslik informatsioon
• konstruktiivne kujundus: mastide tüübid ja kasutus
• faasijuhtmete ja piksekaitsetrossi kinnitamine
Mastid tuleb arvutada liini
normaal - ja avariitalitluse koormustel.
Avariitalitlus − ühe või mitme juhtme või/ja trossi katkemine külgnevas vi-
sangus.
Mastide ja vundamentide projekteerimiseks vajalik ehituslik informatsioon:
− isolaatorite, juhtmete ja piksekaitsetrosside kinnituspunktides
toimivad koormused koos nende osavaruteguritega (koormuste põik- (T), püst- (V) ja
pikikomponentide (L) paigutuse kujul);
− tuulekoormused mastidele;
− arvutuslikud koormuskombinatsioonid;
− kandepiirseisund igale koormuskombinatsioonile;
− kasutuspiirseisund igale koormuskombinatsioonile (lubatud läbipainded);
− purunemiste eelistatud järjestus (tugevuse
koordinatsioon );
−
hooldus -ja
ehituskoormused .
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 33 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4.3 MASTILE TOIMIVAD KOORMUSED Mastide koormuste määramisel vaadeldakse koormusjuhtumeid, kus masti-
le mõjuvad suurimad paindemomendid maa suhtes ja suurimad
väände -
momendid masti telje suhtes.
Kahe ahelaga mastide arvutamisel tuleb kõigil koormusjuhtumitel lähtuda
tingimusest, et paigaldatud on ainult üks ahel.
Mastile toimivate koormuste jaotus Püstkoormused: GtQtG0 − masti kaal koos jäite kaaluga või ilma
TGj,
Gt − vastavalt juhtme ja trossi kaal
G·lk t(
G − juhtme/trossi ühe m kaal, N/m) kaa-
luvisangus
lk koos isolaatorite ja teiste fik-
seeritud seadmete (nt õhusõidukite hoia-
Qj tuskerad jms) omakaaluga ning jäite kaa-
luga nendel või ilma
G TjjKaaluvisang lk − juhtme madalaimate
punktide
vahekaugus mastiga külgnevates
QQ visangutes
jjTPõikkoormused: GjG TjjjQ0 − tuule surve mastile
Qj, Qt − tuulesurve vastavalt juhtmele ja
Gtrossile tuulevisangu
lt ulatuses koos tuu-
0lesurvega isolaatoritele kas jäiteta või jäi-
tega olukorras
Q0Tuulevisang lt − mastiga külgnevate vi-
sangute pikkuste poolsumma
Pikikoormused: Tj,
Tt − tõmbejõud vastavalt juhtmes ja
trossis − saadakse juhtmete mehaanilise
arvutusel (vt eespool)
Koormuste leidmisel tuleb
kõigepealt arvutada normkoormused, seejärel
leitakse arvutuslikud koormused normkoormuste korrutamise teel osavaru-
teguritega ja asjakohaste kombinatsiooniteguritega.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 34 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4.3.1 Tuulekoormused Mastile toimivad juhtmetelt ja isolaatoritelt üle
kanduvad jõud ning tuulesurve
mastile endale.
Sõrestiktornmastidele toimiv tuulekoormus (Eurostandard EN 50341-1) Arvutada tuleb
sõrestiku sektsioonidele mõjuvad jõud vastavalt valitud kõrgus-
intervallidele (maapinnast). Normaalselt peaks ühe paneeli kõrgus
võrduma masti püstvöövarda ja diagonaalvarda kahe naaberliite vahekaugusega. Sõ-
restikmasti paneeli raskuskeskmele toimiv tuulejõud:
QWt =
qh·Gq·Gt·(1+ 0,2·sin2 2 Φ)·(
Ct1·At1·cos2 Φ +
Ct2·At2·sin2 Φ)
qh − dünaamiline tuulesurve (vt p 2.2.2)
Gq −
iilireaktsioonitegur (vt p 2.2.2)
Gt − mehaanilise resonantsi tegur. Mastidele kõrgusega kuni 60 m tu-
leb
Gt võtta 1,05. Mastidele üle 60 m tuleks
Gt väärtust eraldi hinnata
Ct1 ja
Ct2 − masti paneeli vastavalt esimese ja teise külje tuuletakistus-
tegur selle paneeliga risti puhuvale tuulele − on seotud täiteteguriga (vt
joonis)
At1 ja
At2 − masti paneeli vastavalt esimese ja teise külje elementide
efektiivne pindala (vt joonis)
Φ
− sõrestiktraaversi pikitelje ja tuule suuna vaheline nurk
Postmastidele toimiv tuulekoormus (
Eurostandard EN 50341-1)
Terasest, betoonist, puidust jne postmastile toimiv tuulejõud
Qwpol = qh·Gq·Gpol·Cpol· Apol qh − dünaamiline tuulesurve (vt p 2.2.2), mis arvutatakse sobivate
kõrguse lõikude jaoks
Gq − iilireaktsioonitegur (vt p 2.2.2)
Gpol − postmasti mehaanilise resonantsi tegur (vt p 2.2.2). Vabaltseisva-
tele (tõmmitsateta) teraspostidele on
Gpol tüüpiliseks väärtuseks 1,15.
Cpol· − tuuletakistustegur − sõltub masti kujust ja pinna karedusest, võib
leida euroeeskirjadest Eurocode ENV 1991-2-4. Puitpostmastidele on
sobivaks väärtuseks 0,8.
Apol − postmasti pinna
projektsioon ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 35 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Traaversi konsooli külje
Paneeli
befektiivne pindala
1 kõrgus
h Teise külje efektiivne pindala
paneeli kõrguse ulatuses
b2 Φ
külg 1
V külg 2
2
χ =
At h(
b +
b )
1
2
χ − tornmasti paneeli täitetegur
At − tornmasti paneeli külje elementide normaalisuunaline
efektiiv -
ne pindala. Naaberkülgede diagonaalvardad ja
diafragma var-
dad võib jätta arvestamata
Tornmasti paneelide küljed , traaversi konsool ja täiteteguri määratlus Täitetegur χ
Tuuletakistustegur Ct lamekülgsetest varrastest koostatud ristkülikulise-le tornmastile ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 36 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE EEE kohaselt leitakse tuule normkoormus mastile staatilise ja dünaamilise
komponendi summana.
Staatiline komponent :
Qs =
qcAW, N
q − tuulesurve normväärtus (vt p 2.2.2)
c − aerodünaamiline tegur (vastavalt SniP-le “Koormused ja toimed”)
A − elemendi või sõrestiku pind m2
Dünaamiline komponent:
ds Q=
kQWW k − tegur, vt EEE
Puitmastide puhul dünaamilist komponenti ei arvestata
Isolaatorkomplektidele toimiv tuulejõud (
Eurostandard EN 50341-1)
Tuule otsene jõud toimib tuule suunas ja loetakse rakendatuks komplekti kinni-
tuspunkti
QWins = qh·Gq· Gins ·Cins· Ains qh − dünaamiline tuulesurve (vt p 2.2.2)
Gq· −
iilireaktsioonitegur (vt p 2.2.2)
Gins − isolaatorkomplekti mehaanilise resonantsi tegur − võetakse
võrd -
seks masti mehaanilise resonantsi
teguriga (
Gt või
Gpol)
Cins − isolaatorkomplektide tuuletakistustegur, mis võrdub 1,2
Ains − isolaatorkomplekti pinna horisontaalprojektsioon isolaatorketi tel-
jega paralleelsele püsttasapinnale
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 37 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Juhtmetelt mastile kanduvad tuulejõud (Eurostandard EN 50341-1) Tuulesurve juhtmetele põhjus-
tab liini suunaga risti toimiva
jõu.
Tangentsiaalmastile mõjuv jõud tuulekoormusest mastiga külgnevate visan-
gute ühele juhtmele
l +
l1
2
Q=
q ⋅
G ⋅
G ⋅
C ⋅
d ⋅
cos2 Φ
Wchqcc2
qh − dünaamiline tuulesurve (vt p 2.2.2) arvutatuna vastavalt juhtme
survekeskmele visangus
G−
q iilireaktsioonitegur (vt p 2.2.2).
Gc − juhtmete mehaanilise resonantsi e
visangutegur − arvestab, et
juhtmele mõjuva tuulesurve maksimum ei esine visangu ulatuses
üheaegselt. Võib leida vastavast tabelist IEC standardis sõltuvalt
tuulevisangu pikkusest
lt ja maastiku tüübist.
CC − juhtme tuuletakistustegur − ümartraadist köisjuhtme ja tuule
normaalkiirustel
CC = 1,0. Jäitega juhtmele leitakse standardist.
d − juhtme läbimõõt. Jäite korral kasutada
d+2
b (
b − jäiteseina pak-
sus)
l1, l2 −
külgnevate visangute pikkused − nende keskväärtus on tuulevi-
sang lt Φ
− tuule
kriitilise suuna
langemisnurk Kui on arvutatud
tuulesurvest tingitud erikoormused jäiteta (γ
4) või jäitega
juhtmele (γ
5), siis
QWc = γ·
A·
lt A −
juhtme ristlõige, mm2 Lõhisjuhtmetele toimiv tuulejõud on defineeritud üksikutele osajuhtmetele
mõjuvate jõudude summana, arvestamata tuulealuste juhtmete varjuefekte
Nurgamastidele mõjuvate tuulejõudude vaatlemisel tuleb arvesse võtta liini
suuna muutust, tuule suuna langemisnurka mastist paremal ja vasakul, sa-
muti külgnevate visangute pikkusi ja juhtmete paigutust.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 38 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4.3.2 Jäitekoormused Mastile tekkivast jäitest põhjustatud vertikaalne normkoormus (EEE) GI = 6
bg0, N/m2
b −
jäitekihi paksus, mm g−
0 jäite erikaal:
g0 = 0,9 g/cm3
Kui juhtmete taandatud raskuskeskme kõrgus ei ületa 25 m, siis mastile tekki-
vat jäidet ei arvestata.
Juhtmetelt mastile kanduv jäitekoormus Mastile avalduv püstkoormus mastiga külgneva kahe visangu juhtmete jäitest:
QI =
I·lk = γ
2 lk A I − jäitenormkoormus juhtme pikkusühiku kohta
lk − kaaluvisangu pikkus
γ
2 −
erikoormus jäite kaalust A −
juhtme ristlõige, mm2 4.3.3 Muud koormused Paigaldus- ja hoolduskoormused. Mastid peavad
taluma kõiki võimalikke
ehituse ja
hoolduste käigus
esinevaid koormusi
QP. Arvesse tuleb võtta mit-
mesuguseid tööoperatsioone, ajutisi tõmmitstoestusi, tõstevahendeid jms.
Mastide ülekoormuste vältimiseks tuleks piiritleda lubatud
operatsioonid ja/või
kandevõimed.
Traaversitele toimiva paigaldus- ja hoolduskoormuse normväärtuseks tuleb
võtta vähemalt 1,0 kN ja tema toimet tuleb vaadelda koos püsikoormustega ja,
kui see on
asjakohane , muude toimivate koormustega.
Kui mastidele on paigaldatud käigurajad või tööplatvormid (vt EEE), tuleb nad
arvutada suurimatele koormustele.
Kõigi elementide puhul, kuhu võidakse ronida ja mille kalle rõhttelje suhtes on
alla 30º, tuleb eeldada elemendi raskuskeskmesse rakendatuks vertikaaljõud
normväärtusega 1,0 kN. Muid koormusi seejuures ei eeldata. Kui toimub eel-
montaaž maapinnal, tuleb lisada
täiendavaid nõudeid ja ettevaatusabinõusid.
Mis tahes trepid ja
astmed peavad olema dimensioneeritud kontsentreeritud
vertikaalkoormusele normväärtusega 1,0 kN, mis toimib konstruktsiooni kõige
ebasoodsamas punktis.
Detailsemalt − vt EEE, eurostandard EN 50341-1 ja EE võrgustandard
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 39 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Avariikoormused Et anda miinimumnõuded mastide väände- ja paindekandevõimele (pikikande-
võimele), sätestab eurostandard EN 50341-1 kandepiirseisundile vastavad
avariikoormused. Arvesse võetavateks koormusteks on vastavalt juhtme kat-
kemisel tekkiv juhtme ühepoolne staatiline tõmme ja leppelised mittetasakaa-
lustatud ülekoormused.
a)
Väändekoormused Igasse piksekaitsetrossi või faasijuhtme kinnituspunkti tuleb rakendada asja-
kohane staatiline jääkkoormus, mis tuleneb juhtme, osajuhtme või
piksekaitse -
trossi katkemisest külgnevas visangus. Raskemate tingimuste arvestamiseks
võib vaadelda mitme või kõigi osajuhtmete või juhtmete katkemist.
Koormused ja juhtmete
tõmbed leitakse juhtmete mehaanilisel arvutusel iga
üksiku koormusjuhtumi jaoks.
b)
Liinisuunalised koormused Liinisuunalised koormused tuleb rakendada samaaegselt kõigis kinnituspunkti-
des ja nad võib määrata kui juhtmete katkemisest tingitud ühepoolse tõmbe,
nagu eelmises punktis a).
Juhtmelt mastile kanduv koormus sõltub vabadusastmetest juhtme kinnitus-
punktis.
Kandemastidele toimivad avariikoormused võib arvutada arvestades koormuse
vähenemist tänu isolaatorkomplektide kõrvalekaldele ja masti elastsele läbi-
paindele või väändele. Normaalselt tuleb arvutus teha ankrupiirkonna taanda-
tud visangu jaoks.
Avariikoormusi võib piirata vastavate tarvikute (näiteks liugklemmide) abil.
Alternatiivselt võib avariikoormused määrata kui teatud osa juhtme tõmbest
(detailsemalt − vt EEE)
Tav = β·
T0 Tav − juhtme jääktõmbe normväärtus
β
− juhtme tõmbe vähendustegur
T0 − esialgne horisontaaltõmme juhtmes
Juhtumite a) ja b) erinevate tingimuste puhul võib kasutada teguri β erinevaid
väärtusi. Juhtme jääktõmbe normväärtusele võib rakendada osavarutegurit.
Lühisvooludest tingitud jõud Kui õhuliin kuulub väga kõrge lühisvoolude nivooga ülekandevõrku, tuleks ar-
vestada lühisvooludest põhjustatud jõudude mõju.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 40 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4.3.4 Arvutuslikud koormused Punktides 4.3.1-4.3.3 käsitleti mastide ja vundamentide projekteerimiseks
vajalike koormuste normatiivseid väärtusi e
normkoormusi.
Mastide ja vundamentide kandevõime ja stabiilsusarvutuste aluseks võe-
takse
arvutuslikud koormused (deformatsiooniarvutustes lähtutakse
normkoormustest), mis arvestavad võimalikke ebasoodsaid asjaolusid.
Arvutuslike koormuste saamiseks korrutatakse normkoormused
osavaru-
teguritega γ (EEE-s nimetatud ülekoormusteguriteks).
Erinevatel arvutuslikel koormusjuhtumitel tuleb arvestada
koormuskombi-
natsioonidega (EEE-s koormuste ühtumid) − vt tabel 3 punktis 3.2.
Arvutuslike kombinatsiooniväärtuste saamiseks tuleb arvutuslikud koormu-
sed korrutada veel
kombinatsiooniteguritega Ψ (EEE-s ühtumitegurid)
Tabel 6. Osavarutegurid ja kombinatsioonitegurid kandepiirseisundites Töökindluse nivoo Koormus Sümbol 1
2
3
Muutuvkoormused Tuulekoormus
γ
W 1,0
1,2
1,4
Ψ
W 0,4
0,4
0,4
Jäitekoormus
γ
I 1,0
1,25
1,5
Ψ
I 0,35
0,35
0,35
Ehitus- ja hoolduskoormused *
γ
P 1,5
Püsikoormused Omakaal γ
G 1,0
Juhukoormused Avariikoormused Väändekoormused juhtme tõmbest
γ
A1 1,0
Paindekoormused juhtme tõmbest
γ
A2 1,0
* Tuule- ja jäitekoormused võib arvesse võtta sellistena nagu nad hoolduse ja
ehituse ajal tõenäoliselt esinevad. Sageli võib nad jätta arvestamata.
4.3.5 Koormusjuhtumid Nagu õhuliini juhtmed, nii tuleb ka mastid ja vundamendid arvutada erinevatel
koormusjuhtumitel mitmesuguste koormuskombinatsioonide puhul.
Arvutada tuleb nii normaal- kui avariitalitluse
juhtumitel (madalpingeliinide
mastid ainult normaaltalitlusel).
Täiendavalt tuleb arvutada ka arvestades ehitus- ja hooldustingimusi.
Koormusjuhtumid sätestatakse standardite ja eeskirjadega.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 41 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4.4 NORMAALTALITLUS EEE kohaselt vaadeldakse normaaltalitluses (juhtmed pole katkenud)
järg -
misi
koormusjuhtumeid (koormuskombinatsioone):
• tuule normkoormus (piirkoormus), temperatuur t = -5 ºC, jäide puudub
Tuule suunana tuleb arvestada liiniga risti olevat suunda ja vajadusel muid
võimalikke dimensioneerimise seisukohalt kriitilisi suundi.
Enamiku mastide jaoks on määravaks liiniga risti või 45º nurga all puhuv
tuul. Sõltuvalt juhtmete konfiguratsioonist, liini nurgast jne võivad kriitilisteks
olla ka muud suunad.
Teatud mastide projekteerimisel võib olla asjakohane ühe juhtumina vaa-
delda kõigis visangutes mastidele
ühelt poolt mõjuvat liinisuunalist tuule-
koormust, mis põhjustab pikikoormusi mastidele, kui selliseid tingimusi pole
adekvaatselt arvesse võetud teistel määratletud koormusjuhtumitel.
• normjäide, mõõdukas tuulekoormus (Ψ
Q = 0,25), temperatuur t = -5 ºC
• pingutus- ka nurgakandemastide puhul veel miinimumtemperatuuri juh-
tum tuule ja jäite puudumisel
Eurostandard EN 50341-1 sätestab standardsete koormusjuhtumitena veel
järgmised:
• Ühtlane jäitekoormus, põikpaine − vaadelda tuleb juhtu, kus kõigile liini
telje suhtes ühel pool masti paiknevatele juhtmetele toimib vähendatud
jäitekoormus, mis saadakse normjäitekoormuse korrutamisel vähendus-
teguriga α . Kui seda koormusjuhtumit võib ignoreerida, võetakse α = 1.
Ι
αΙ
Põhiplaan
αΙ
Ι
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 42 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE •
Ebaühtlane jäitekoormus, pikipaine − normjäitekoormus tuleb korrutada
kõigil juhtmetel ühel pool masti kõiki traaverseid vähendusteguriga α1,
juhtmetel teisel pool traaversit aga vähendusteguriga α2.
α
2Ι
α
1Ι
Põhiplaan
α
1Ι
α
2Ι
• Ebaühtlane jäitekoormus, väändepaine
−
normjäitekoormus tuleb korru-
tada kõigil ühel pool masti pikitelge ja ühel pool masti traaversit paikne-
vatel juhtmetel vähendusteguriga α3, kõigil ülejäänud juhtmetel aga vä-
hendusteguriga α4. Sellega
saavutatakse maksimaalne
vääne .
α
4I α
3I Põhiplaan
α
3I α
4I Asümmeetrilise jäitega juhtmete arvu võib kindlaks määrata teisiti SEN-
ga. Kui seda koormusjuhtumit võib ignoreerida või on vastavad tingimu-
sed arvesse võetud teisiti SEN-ga määratletud muudel koormusjuhtumi-
tel, võetakse α3 ja α4 võrdseks 1-ga.
Ebaühtlast jäitekoormust rakendatakse tavaliselt kolme järjestikuse visangu
ulatuses. Siiski võivad SEN nõuda vähendatud koormuste arvestamist
kõi -
gis ühele poole masti jäävates visangutes.
Kui mainitud vähendustegurid pole sätestatud SEN-ga, võib nende
väärtu -
sed võtta järgnevalt: α = 0,5; α1 = 0,3; α2 = 0,7; α3 = 0,3; α4 = 0,7.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 43 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Teatud mastide projekteerimisel võib olla asjakohane vaadelda asümmeet-
riliste tuule- ja jäitekoormuste koostoimet, kui vastavaid tingimusi on mõistlik
antud kohas eeldada ja neid pole arvestatud teistel koormusjuhtumitel. Jäite
ja/või tuulekoormused rakendatakse kõigile juhtmetele ühel pool masti kõiki
traaverseid, mille tulemuseks on liinisuunalised koormused.
Kõigil koormusjuhtumitel tuleb arvestada püsikoormuste püstkomponenti.
Kui püsikoormused vähendavad teiste koormuste toimet(nt vundamentidele
mõjuv üleslükkejõud) tuleb rakendada püsikoormuse minimaalväärtust, nt
kasutades ühest väiksemat osavarutegurit
Vajaduse korral tuleb analüüsida lühisvooludest tingitud ja muid erandlikke
koormusi hõlmavaid koormusjuhtumeid, kui see on sätestatud projekti spet-
sifikatsiooniga.
Nurga- ja
lõpumastide puhul tuleb arvestada ka
tõmbejõude juhtmeis
ülalmainitud koormusjuhtumitel
Lõpumastide arvutamisel tuleb lähtuda tingimusest, et kõikide juhtmete ja
trosside tõmme on ühepoolne (juhtmed ja trossid on kas alajaama või liini-
poolsel küljel paigaldamata)
Ankrumastide arvutamisel tuleb arvestada juhtmete ja trosside tõmmete
erinevusi tänu kummalgi pool masti paiknevate taandatud visanguta pikkus-
te erinevusele
4.5 AVARIITALITLUS Madalpinge liinide
maste avariitalitluses ei arvutata.
Eurostandard EN 50341-1 avariitalitlusi (avariikoormusjuhtumeid) detailselt ei
sätesta
EEE kohaselt määratakse avariikoormused teatud
osana juhtme
maksimaal -
sest tõmbest aasta keskmisel temperatuuril tuule ja jäite puudumisel
EEE sätestab avariilised koormusjuhtumid sõltuvalt masti tüübist − kas kan-
de- või pingutusmast − ja juhtmete kinnitusviisist.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 44 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Jäikklemmidega kandemastid arvutatakse järgmistel koormusjuhtumitel:
• suurima
paindemomendi andva ühe faasi juhtme katkemine
• suurima väändemomendi andva ühe faasi juhtme katkemine
• ühe trossi katkemine
Ühe faasijuhtme katkemisel visangus vähenevad tänu isolaatorketi kõrvale-
kalletele ja kandemastide paindele tõmbed ja pinged sama faasi juhtmes
vaadeldava ankrupiirkonna ülejäänud visangutes.
Suurim tõmme tekib juhtme katkemisel ankrumastiga külgnevas visangus.
Selle tõmbe
TK av võtab vastu avariilise visanguga
piirnev ankrumast.
Avariilise visanguga piirnev ankrumast võtab vastu tõmbe
TA av = σ
t kesk A σ
t kesk − pinge juhtmes aasta keskmisel temperatuuril
A − juhtme ristlõige
TA avTK av Tõmbe
TK av normväärtused võib leida eelpool mainitud seosega
TK av = β·
T0 ,
kus vähendusteguri väärtused erinevat tüüpi mastidele annavad EEE.
Osavarutegurina avariikoormustele
soovitab Eurostandard EN 50341-1 (ja si-
suliselt ka EEE) võtta 1,0.
Kui on soov normtõmbed määrata täpsemini, tuleb kasutada spetsiaalset nn
redutseeritud
tõmbejõu arvutusmetoodikat (siin ei vaatle).
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 45 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Juhtmete kinnitamisel kandemastidele
koormust piiravate tarvikutega (liugklemmid, vabastavad
klemmid , plokid) määratakse tõmbe
TK av norm-
väärtused tarvikute passiandmete alusel, kuid mitte suurematena eeltoodud
valemiga arvutatud väärtustest.
Juhtmete kinnitamisel kandemastide
tõirisolaatoritele traatsidemete abil
võetakse normkoormuseks pinge juhtmes aasta keskmisel temperatuuril
tuule ja jäite puudumisel kuid mitte alla 15 kN.
Pingutusmastid arvutatakse järgmistel koormusjuhtumitel:
• Alumiiniumjuhtmete ja kuni 150 mm2 terasalumiiniumjuhtmete puhul
− normaalsete ankrumastide puhul sõltumata ahelate arvust− katkenud
on ühe visangu kaks faasijuhet
− kergete ankrumastide puhul sõltumata ahelate arvust− katkenud on
üks
faasijuhe • 185 mm2 või suurema ristlõikega terasalumiiniumjuhtmete puhul −
katke -
nud on üks faasijuhe
• Mistahes juhtmete puhul − katkenud on üks tross
Käsitada tuleb neid katkemisjuhtumeid, mis põhjustavad suurimaid koormu-
si masti vaadeldavatele osadele.
Juhtmete ja/või trosside tõmbe normväärtusteks võetakse raskem järgne-
vast kahest koormuskooslusest (vaadeldud juhtmete arvutamisel)
• jäide tuule puudumisel ja temperatuuril –5 ºC või
• minimaalne temperatuur jäite ja tuule puudumisel
Pingutusmastid tuleb kontrollida EEE-s sätestatud
paigaldustingimuste suhtes. Vajadusel tuleb mastielemente tugevdada või ette näha ajutisi
tõmmitsaid või tugesid.
EEE sätestab lisanõuded
ristumis-, s.h
suurüleviikude mastidele.
Üle 1000 V õhuliinide mastid tuleb kontrollida mitmesuguste
paigaldus-
koormuste suhtes (sõltuvalt paigaldusviisist) − sätestatud EEE-s.
110 kV ja kõrgema pingega mastidel tuleb ette näha
tarindid paigaldus-,
hoolde- ja remonditöödeks − vt EEE. Arvestada tuleb juurdepääsu vaja-
dust juhtmeid mööda visangus olevaile tarvikutele (nt distantshoidikutele või
nähtavusmärgistele).
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 46 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 4.6 MASTIDE KONSTRUKTIIVNE KUJUNDUS: TÜÜBID JA KASUTUS Mastide tüübid ja kujundus, faasijuhtmete paigutus,
faaside vahekaugused,
isoleerõhkvahemikud ja piksekaitsetrosside paigutus peavad vastama projekti
spetsifikatsioonis sätestatule.
Juhindumiseks soovitab eurostandard kasutada järgnevaid tabeleid.
Mastide tüübid ja kasutus Liini suuna muutuse või Isolaatorite Masti tüüp Kirjeldus pealejooksu tüüp nurk …… …… …… …… Valida tulevad kõigi asjakohaste mastide (kande-, ankru-, ja lõpumastide,
vajadusel ka nurga-, transpositsiooni-, ristumis- ja harumastide) tüübid läh-
tuvalt liini nimipingest, masti valitud materjalist, juhtmete ristlõikest, ahelate
arvust, juhtmete kinnitusviisist, juhtmemargist jms.
15 või 20 mm jäitekihiga või juhtmete hüplemise ohtlikes piirkondades on
soovitav kasutada juhtmete horisontaalpaigutust (töökindluse huvides).
Eesti loetakse üldiselt harva esineva hüplemise alaks.
Kaheahelalise liini puhul tuleb arvestada
järgnevat :
• Juhtmete nn “kuusekujulise” paigutuse korral on mastid kõige odavamad
(mastile toimivad paindemomendid on vähimad). Raskendatud on aga
juhtmete paigaldamine mastile ja juhtmete katkemisel on avarii laienemi-
se oht suurem.
• Juhtmete paigutusel “tagurpidi kuusena” on vastupidi juhtmete paigal-
damine lihtsam ja
töökindlus suurem, mastid aga tulevad kallimad.
• Juhtmete “tünnpaigutuse” korral on olukord kahe eelmise vahepealne.
Tõmmitsmastid on üldiselt ökonoomsemad väiksema materjali kulu tõttu.
Eriti soovitavad on nad soise pinnase korral ja liigendatud maastikul.
Tõmmitsmaste pole soovitav kasutada intensiivse põllumajandusliku tege-
vusega piirkondades.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 47 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Vabalt seisvaid maste:
Tõmmitsmaste:
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 48 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Peale masti valikut tuleb kontrollida tema sobivust vastavalt konkreetsetele il-
mastiku ja muudele tingimustele.
Masti gabariidid. Masti põhimõõtude määramise põhimõtteid illustreerib
kõrvalolev joonis
hg − nn liini
gabariit − on sätestatud
standardiga või EEE-ga sõltuvalt liini
htrnimipingest ja asukohast − asustatud,
asustamata või raskesti ligipääsetav
?alal. Eritingimused on sätestatud ristu-
λ
mistele teede ja raudteedega, teiste lii-
nidega jms.
hf vfmax − juhtmete arvutusel määratud
fmax maksimaalne ripe
dt hfv − faaside vaheline püstkaugus
Hdt − traaversi laius − määratud lubatud
vahekauguste ja rõhtnihetega − vt EEE
λ − isolaatorketi pikkus
hhtr − trossi paigutuskõrgus
hgh − juhtme riputuskõrgus
hv − pinna ebatasasuse varu (0,25-0,3 m)
H − masti kõrgus
Peale tüüpmasti valikut saab leida
lubatud rippe
flub flub =
H – htr – λ
– hfv – hg – hv hhvv ja vajadusel
korrigeerida gabariitvisan-
gu pikkust (vt p 3.6).
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 49 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Mastile lubatud visangute pikkused ei tohi olla väiksemad arvutuslikest.
Piksekaitsetrossi paigutuskõr-
gus peab tagama vajaliku kait-
senurga
htr?α
o
α ≤ 30
?H?trα
Kahe trossi puhul (portaalmastid)
tr?λ
o
Dα ≤ 20
Piksekaitsetrosside arv on määra-
tud masti tüübiga, tüüp ja ristlõige
aga põhiliselt liini pingega ja kõrg-
?λ
sagedusside vajadustega.
D Kontrollida tuleb ka lubatud
vahekaugusi.
Kontrolli
põhimõtet
illustreerib
järgnev joonis.
Siin
y = D - λ ·sin
α
D on määratud traaversi mõõtu-
dega ja
Qγ
Al +
Q4
tW instan α =
Gγ
Al1
kQ − tuulesurve juhtmele tuule-
Q ?λ
Pvisangus ja isolaatorkomplektile
?α
yG − juhtme kaal kaaluvisangus
?α
GA − juhtme ristlõige
Kui
lt = lk, siis
Dγ 4
tan α ≈
γ1
Kaugus
y ei tohi olla väiksem lubatust.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 50 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 400 kV liini kandemast ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 51 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 400 kV liini kandemast ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 52 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Liini kujunduse üksikasjad Osajuhtmete arv faasi kohta
Osajuhtmete ristlõige ja tüüp
Osajuhtmete paigutus
Osajuhtmete vahekaugused (
horisontaalselt ja vertikaalselt)
Piksekaitsetrosside arv ja tüüp
Piksekaitsetrosside ristlõige
Standardne visangu pikkus
standardse kõrgusega mastile
Masti standardne kõrgus
Piksekaitsetrossi maksimaalne kaitsenurk
tipus /äärmise faasijuhtme suhtes,
liikumatu õhk (º)
Üksikvisangu maksimaalne pikkus
Külgnevate visangute maksimaalne kogupikkus
Maksimaalne kaaluvisang normaaltingimustel
Maksimaalne kaaluvisang mittetasakaalustatud olukorras
Minimaalne kaaluvisang normaaltingimustel koos maksimaalse tuulevisanguga
Minimaalne kaaluvisang mittetasakaalustatud olukorras
Maksimaalne kaaluvisang lõpumastidele
Osajuhtmete arv faasi kohta, paigutus ja vahekaugused määratakse lähtuvalt
koroona tingimustest.
Ruumiline paigutus Faasijuhtmete vertikaalpaigutus
Faasijuhtmete horisontaalpaigutus
Faasijuhtmete kolmnurkpaigutus
Faasijuhtmete minimaalne kõrgus standardkõrgusega …. tüüpi mastidel
Piksekaitsetrosside maksimaalne kõrvalekalle vertikaalasendist (º)
Ühe ahela naaberjuhtmete vaheline minimaalne kaugus vertikaalsuunal
Ühe ahela naaberjuhtmete vaheline minimaalne kaugus horisontaalsuunal
Minimaalne vertikaalne kaugus faasijuhtme ja piksekaitsetrossi vahel
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 53 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE Isolaatorketi üksikasjad Isolaatorkomplektide minimaalsed ja maksimaalsed pikkused
Kandeisolaatorkomplekt
Tugiisolaatorkomplekt
Abikandekomplekt
Pingutusisolaatorkomplekti sisemine kett
Pingutusisolaatorkomplekti välimine kett
Kettide arv faasi kohta
Kandekomplekt
Pingutuskomplekt
Minimaalne õhkvahemik pinge all
olevast metallosadest masti terasosadeni või
maandatud tarvikuteni
Kandeisolaatorkomplekti eeldatud maksimaalne kõrvalekalle (º)
Kandeisolaatorketid:
(a) Kõrvalekalle 0 kuni .... kraadi vertikaalasendist
(b) Kõrvalekalle .... kuni maksimaalne kalle vertikaalasendist
Pingutusisolaatorkett:
(a)
Looga silmus ripub vertikaalselt
(b) Looga silmus on kõrvale kaldunud .... kraadi vertikaalasendist
Raskendatud abikandekett:
(a) Eeldatud algkõrvalekalle liikumatus õhus …. kraadi
(b) Maksimaalne kõrvalekalle .... kraadi looga suurima kõrvalekalde
asendis
Soovitav on lisada joonis isolaatorkomplektist koos kaitsetarvikutega, rippe
häälestuse ja mastile kinnituse detailidega.
V-kettide kasutamisel tuleb näidata kinnituspunktide vaheline keti pikkus või
kettide vaheline nurk ning kas V-kett peab taluma survekoormust.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 54 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 5. VUNDAMENTIDE ARVUTUSEST 5.1 ÜLDPÕHIMÕTTED Vundamentide ülesandeks on mehaaniliste koormuste ülekandmine alus-
pinnasele ja samuti masti kaitsmine aluspinnase kriitiliste liikumiste eest.
Vundamentidele toimivate koormustena tuleb kasutada mastide arvutusest
saadud kõige kriitilisemaid mehaanilisi koormusi, mis peavad vastama nõu-
tavatele koormuskombinatsioonidele.
Põhjavee
olemasolul tuleb arvestada vundamendi kandevõime vähenemist,
eeldades kõige ebasoodsamat põhjaveepinda.
Üldjuhul kasutatakse tüüpvundamente vastavalt valitud mastitüüpidele.
Metallmastid paigaldatakse raudbetoonvundamentidele või vaiadele.
Vundamendid võivad olla kujundatud ühtse vundamendina või lahusvun-
damendina eraldi vundamendiga mastitüvese iga jala jaoks.
Ühtse vundamendi koormusteks on eelkõige ümberlükkemoment, millele
tavaliselt töötab vastu pinnase
külgsurve , ja sellele lisanduvad nihke- ja ver-
tikaaljõud, millele töötab vastu pinnase üles suunatud surve.
Ühtse vundamendi
tüüpideks on monoplokkvundament,
taldmik - või
laus -
vundament ,
kessoon - või
postvundament ja üksik- või mitmikvaivundament
Kui tüvese igale
jalale nähakse ette eraldi vundament, on peamisteks koor-
musteks
vertikaalsed allapoole suunatud ja üleslükkejõud. Üleslükkele töö-
tab tavaliselt vastu vundamendi omakaal, ülespoole jääva pinnase koormus
ja/või nihkejõud pinnases. Sama kehtib ka tõmmitsavundamentidele. Sur-
vekoormustele töötab vastu pinnase vastupanu.
Tavalisteks lahusvundamendi tüüpideks on (astmeline) plokkvundament
sisselõikega (kannuga) või ilma (“taldmikvundament”, jaotav vundament),
tigupuuriga puuritud vundament laiendatud sokliga või ilma selleta, post- või
kessoonvundament, rostvärkvundament ja püst- või kaldvaivundament.
Raudbetoonmastide jalandid paigaldatakse 2,0-3,5 m sügavuselt pinnases-
se. Püsivuse
suurendamiseks võidakse kasutada raudbetoonriigleid.
Puitmastide puhul võib kasutada puit- või raudbetoonjalandeid. Puitmastid
(või nende jalandid) paigaldatakse pinnasesse 2-3 m sügavuselt.
Tugevas
pinnases
võib
paigaldussügavust
vähendada
väärtuseni
1,4+0,05
L meetrit , kus
L on masti kogupikkus.
Nõrgas pinnases ja eriti kõrgetel mastidel tuleb paigaldussügavust suuren-
dada või kasutada püsivust suurendavaid riigleid.
ELAKTRIRAJATISTE PROJEKTEERIMINE 55 © TTÜ ELEKTROENERGEETIKA INSTITUUT, PEETER RAESAAR ÕHULIINIDE KONSTRUKTIIVOSA PROJEKTEERIMINE 5.2 PINNASE UURING Vundamendi tüübi, kuju ja mõõtmete määramiseks tuleb hinnata arvutustes
kasutatavad geotehnilised parameetrid kas otseselt pinnase uuringute põh-
jal või vastavalt eeldatud pinnase
tüübile .
Uurida tuleb piisava detailsusega aluspinnase struktuuri, arvestades vun-
damendi tüüpi ja tema projekteerimiseks vajalikke parameetreid.
Pinnast tuleb uurida vähemalt vundamendi efektiivse
laiuse sügavuselt, vai-
vundamendi korral aga
sügavamalt vaiade pikkusest.
Uuringu sügavus peab hõlmama kõiki pinnase kihte, mis võivad oluliselt
mõjutada vundamendi tugevust. Uuringu
ulatuse ja sügavuse määramisel
tuleks arvesse võtta
olemasolevat informatsiooni pinnase tüübi, ühtlikkuse
ja üksikute kihtide karakteristikute kohta. Kui see on õigustatud, võib edasi-
sest pinnase uuringust
loobuda .
Kui kättesaadavad andmed pole piisavad, tuleb pinnase kihistumist, kihtide
tüüpi, seisukorda, ulatust ja sügavust ning põhjavee olukorda uurida
puuri -
mise teel, rakendades pinnase penetratsioonikatset, penetromeetrit, pinna-
seteimikuid või muid standardiseeritud katseid. Uuringu tulemused tuleb
protokollida vastavalt asjakohastele standarditele või praktilistele juhistele.
Parema informatsiooni puudumisel pinnase kohta võib esialgseteks arvu-
tusteks kasutada õhuliinide standardis EN 50341-1
lisas M toodud pinnaste
parameetreid. Sellisel juhul tuleb ehituse käigus tehtavate uuringute või kat-
setega veenduda kasutatud pinnase parameetrite sobivuses.
Pinnase tagasitäitmisel tuleb kindlustada piisav tihendamine, kui kasutatak-
se
tabelite andmeid. Teatud tingimustel tuleb arvutustes arvestada sidus-
pinnaste püdeluse võimalikku vähenemist. Kui siduspinnase korral kasuta-
takse tagasitäiteks sõmerat pinnast, tuleb arvesse võtta vee kogunemise
tendentsi tagasitäites. Teatud tingimustel, kui pole võimalik kindlustada pii-
savat tihendamist, tuleb kasutada vähendatud väärtusi.
Pinnaste liigitus sõltuvalt osakeste
suurusest Osakeste suurus, mm Määratlus d > 200
Rahnud 200 >
d > 20
Veerised , munakivid
20 >
d > 2
Kruus
2 >
d > 0,2
Jämeliiv
0,2 >
d > 0,06
Peenliiv
0,06 >
d > 0,002
Liivsavi d
Kõik kommentaarid