Total 4731 registered members
Top
Comment
sep
sep
sep
Email It!

Mogućnosti nastanka kvarova kod podzemnih kablovskih vodova

6,919 views

Stručni tekst autora Dardan Klimenta, Viktor Kuč i Jordan Radosavljevic

Stručni tekst autora Dardan Klimenta, Viktor Kuč i Jordan Radosavljevic

U ovom radu su predstavljene mogućnosti nastanka kvarova kod podzemnih kablovskih vodova usled radova na uklanjanju korenja okolnog visokog rastinja i ukazano je na potrebu da se tehnički propisi koji se trenutno koriste u Republici Srbiji i Republici Crnoj Gori moraju dopuniti regulativama koje bi propisale načine polaganja kablova u blizini visokog rastinja.

Razmatrana problematika je ilustrovana na autentičnom primeru kvara koji se dogodio 14. novembra 2007. godine na podzemnom 0.4 kV-om kablovskom vodu instaliranom u Bijelom Polju u Republici Crnoj Gori. Simulacija nelinearne tranzijentne raspodele temperaturnog polja izvršena je pomoću softvera baziranog na metodi konačnih elemenata.

1. UVOD

Pojedina poglavlja kablovske tehnike postaju interesantna tek onda kada se u distributivnoj mreži ili u nekom od industrijskih ili elektroenergetskih postrojenja dogodi kvar. Tako je ovom prilikom u prvi plan izbio međusobni odnos podzemnih energetskih kablova i korenja visokog rastinja. U odsustvu domaćih propisa koji bi uredili ovu problematiku, bilo je pitanje vremena kada će se na nekom podzemnom kablovskom vodu dogoditi kvar izazvan dejstvom korenja. Kvar te vrste dogodio se 14. novembra 2007. godine na podzemnom 0.4 kV-nom kablovskom vodu koji povezuje transformatorsku stanicu 10/0.4 kV/kV ′′Bjelasica′′ i industrijsko postrojenje za proizvodnju mleka i mlečnih proizvoda A. D. Krisma Milk – Bijelo Polje u R. Crnoj Gori. Uticaj vegetacije na podzemne energetske kablove do sada nije značajnije diskutovan u domaćim i inostranim naučno- tehničkim krugovima. Ukoliko se to i događalo pokušaji su se svodili na merenje i izračunavanje specifičnog toplotnog otpora zemljišta duž kablovske trase radi konstatacije isušivanja zemljišta u blizini visokog rastinja [1,2].

Veliki broj IEEE publikacija kao što je [3] bavi se raspodelom temperaturnog polja i kretanjem vlage u okolini podzemnih kablovskih vodova ali ne i problematikom polaganja kablova u blizini visokog rastinja. IEC standardi koji propisuju postupke izračunavanja strujnih opterećenja kablova za različite uslove polaganja kablova takođe ne dotiču ovu problematiku [4-6]. Propisi EPS-a takođe ne regulišu način polaganja energetskih kablova u blizini visokog rastinja [7], ali se isti u domaćoj praksi polažu na najmanje 2 m od visokog rastinja, tj. od stabala drveća. Navedeno rastojanje je preuzeto iz internih propisa gradskog zelenila grada Beograda [9,10]. Međutim, propisi preduzeća koja se bave održavanjem gradskog zelenila mogu važiti samo za uslove izvođenja radova iz domena njihove delatnosti ali ne i za projektovanje kablovskih vodova zbog postojanja niza tehničkih faktora koji bi trebali biti obuhvaćeni njima a nisu.

U svetu nije retko iskustvo i da vlada neke države donese paket propisa koji u celosti uređuje ovu problematiku kao što je to učinilo Ministarstvo ekonomskog razvoja Novog Zelanda [8]. Tako prema [8] odstojanje korenja visokog rastinja od podzemnih kablovskih vodova ne može biti manje od 0.5 m. Ovo se u biti razlikuje od onoga što se radi u našoj praksi gde se može dogoditi da podzemni kablovski vod prođe i kroz gust splet korenja.
Nemački standardi nalažu da se kablovi polažu na 2.5 m od stabala drveća [10]. Ako se pomenuto rastojanje ne može ispoštovati onda se kablovi provlače kroz cevi koje se polažu bušenjem ili utiskivanjem [10]. Prema ruskoj literaturi predviđa se da ovo rastojanje iznosi 2 m, ali se ostavlja mogućnost da se u dogovoru sa nadležnom kompanijom ono može i smanjiti [10]. Nepostojanje domaćih propisa u ovoj oblasti, okolnosti nastanka razmatranog kvara i minoran broj publikacija na ovu temu u svetu, bili su povod za pisanje ovog rada i iniciranje dopune tehničkih propisa koji se koriste u elektroprivredama R. Srbije i R. Crne Gore.

2. FORMULACIJA PROBLEMA

Proboj jedne od faza podzemnog 0.4 kV- nog kablovskog voda koji je trasiran između TS 10/0.4 kV/kV ′′Bjelasica′′ i industrijskog postrojenja za proizvodnju mleka i mlečnih proizvoda A. D. Krisma Milk – Bijelo Polje dogodio se 14. novembra 2007. u 3 h i 15 min. Nastanku ovog kvara prethodili su neadekvatni ambijentni uslovi u zemljištu oko kabla i mehaničko oštećenje izolacije kabla. Razmatrani kabl je tipa PP 00-AS 4×120 mm2 i nazivnog napona 0.6/1 kV. Uzroke za loše ambijentne uslove u zemljištu i mehaničko oštećenje kabla ovom prilikom treba tražiti u: (i) nepostojanju propisa koji bi uredili problematiku polaganja kablova u blizini visokog rastinja, (ii) nepostojanju propisa koji bi definisali postupke uklanjanja visokog rastinja u blizini podzemnih instalacija i (iii) višednevnim padavinama koje su prethodile nastanku kvara.

Poznato je da visoko rastinje isušuje zemljište i otežava zadržavanje vlage u njemu. Prema vrednostima specifičnih toplotnih otpora zemljišta izmerenim na mestima gde kablovski vodovi prolaze pored visokog rastinja i gde nema vegetacije proizilazi da se ova prva mogu smatrati toplotno kritičnim već u nominalnim režimima eksploatacije kablova. Za delove trase u blizini visokog rastinja vrednosti specifičnih toplotnih otpora kablovske posteljice i okolnog zemljišta dostižu 2 °C⋅m/W i 4 °C⋅m/W, respektivno [1]. One su bile dvostruko veće od njima odgovarajućih vrednosti u oblastima bez vegetacije [1].

Slika 1. Raspored stabala topole u odnosu na položaj trase podzemnog 0.4 kV-nog kablovskog voda, mesto kvara i zgradu postrojenja za proizvodnju mleka i mlečnih proizvoda A. D. Krisma Milk – Bijelo Polje. EK – energetski kabl tipa PP 00-AS 4×120 mm2, nazivnog napona 0.6/1 kV i ukupne dužine 293.5 m (sa rezervom); T – stabla topole; K – mesto kvara; R – rezerva kabla dužine 5 m i dozvoljenog poluprečnika savijanja 0.8 m.

Slika 1. Raspored stabala topole u odnosu na položaj trase podzemnog 0.4 kV-nog kablovskog voda, mesto kvara i zgradu postrojenja za proizvodnju mleka i mlečnih proizvoda A. D. Krisma Milk – Bijelo Polje. EK – energetski kabl tipa PP 00-AS 4×120 mm2, nazivnog napona 0.6/1 kV i ukupne dužine 293.5 m (sa rezervom); T – stabla topole; K – mesto kvara; R – rezerva kabla dužine 5 m i dozvoljenog poluprečnika savijanja 0.8 m.

Porast vrednosti specifičnog toplotnog otpora zemljišta jeste bitan termički aspekt eksploatacije podzemnih kablovskih vodova u blizini visokog rastinja ali ne i jedan od uzroka kvara na posmatranom 0.4 kV-nom kablovskom vodu. Ovom prilikom je interesantnije osvrnuti se na mehanička naprezanja i oštećenja kablova usled dejstva korenja visokog rastinja.

Pojedine vrste drveća imaju vrlo snažno i „agresivno“ (brzorastuće) korenje tako da se o tome mora voditi računa još u fazi projektovanja podzemnih kablovskih vodova. Izraziti predstavnici takvog drveća su topole koje su i uzrok ovde razmatranog kvara. Žile korena topole po horizontali se od svojih stabala udaljavaju i po više od 30 m [11]. Veličina i razvijenost korena topole zavise od faktora kao što su njena vrsta, starost, geografska zona i sl.

Raspored stabala topole u odnosu na položaj trase podzemnog 0.4 kV-nog kablovskog voda, mesto kvara i zgradu postrojenja prikazan je na slici 1. Današnja zgrada postrojenja do 1980. godine služila je drugoj nameni a električnom energijom je snabdevana preko danas nepostojećeg nadzemnog voda. Sa prilagođavanjem zgrade današnjim potrebama rešeno je da se pređe na napajanje preko podzemnog kablovskog voda koji bi po prenosnoj moći odgovarao potrošnji postrojenja.

Osnovni razlog zašto je ovaj kabl 1980. položen u zemljište gde se prepliće korenje topola starih po 41 godinu bilo je nepostojanje propisa koji bi to tada sprečio ili naložio da se to izvede na tehnički valjan način. Izuzev dubine polaganja na pojedinim mestima, svi ostali tehnički propisi, kao što su rezerva, vijuganje, poluprečnik savijanja, upozoravajuća traka i sl., ispoštovani su i prema danas vežećim propisima [4-7]. U prilog lošem izboru trase kabla tada je išla i činjenica da je ondašnji plan uređenja zelene površine ispred zgrade postrojenja predviđao i zadržavanje postojećeg drvoreda što se svakako pokazalo pogrešnim.

Slika 2. Hronološki prikaz radova i uslova koji su prethodili nastanku kvara na podzemnom 0.4 kV-nom kablovskom vodu. a) polaganje kabla; b) ambijentni uslovi u zemljištu tokom perioda eksploatacije kabla bez oštećenja izolacije; c) radovi na uklanjanju vegetacije: sečenje stabala, vađenje panjeva i izravnanje terena; d) ambijentni uslovi u zemljištu tokom perioda eksploatacije kabla sa oštećenjem izolacije; e) periodične padavine.

Slika 2. Hronološki prikaz radova i uslova koji su prethodili nastanku kvara na podzemnom 0.4 kV-nom kablovskom vodu. a) polaganje kabla; b) ambijentni uslovi u zemljištu tokom perioda eksploatacije kabla bez oštećenja izolacije; c) radovi na uklanjanju vegetacije: sečenje stabala, vađenje panjeva i izravnanje terena; d) ambijentni uslovi u zemljištu tokom perioda eksploatacije kabla sa oštećenjem izolacije; e) periodične padavine.

Na slici 2 dat je hronološki prikaz radova i uslova koji su prethodili nastanku kvara na podzemnom 0.4 kV-nom kablovskom vodu. Odstupanje od propisa na mestu kvara dogodilo se još u fazi polaganja kabla kada je isti položen direktno u zemlju na dubini od 0.5 m umesto na propisanih 0.7 m (slika 2a). Kabl je na ostatku trase položen na 0.7 m. Razlog za polaganje kabla na dubini različitoj od propisane bio je gust splet korenja na koji se tada naišlo prilikom iskopavanja rova.
Brz razvoj korenja doveo je do toga da je zemljište u kablovskom rovu već posle godinu dve bilo prožeto žilama korenja a kabl izložen mehaničkom naprezanju od strane njih (slika 2b).
Do mehaničkog oštećenja izolacije kabla dolazi 17. juna 2007. za vreme radova na uklanjanju vegetacije (slika 2c). Vađenje panjeva je izvršeno pomoću bagera i definitivno je uzrok oštećenja kabla. Prilikom izvlačenja jednog od panjeva čije je korenje obavijalo kabl neizbežno je došlo do zatezanja jedne žile korena, njenog usecanja u izolaciju kabla i konačno njenog kidanja.
Po vađenju panjeva, izravnavanju terena i nabijanju zemljišta, u periodu od 17. juna do 10. novembra 2007., imala se eksploatacija kabla sa mehanički oštećenom izolacijom u zemljištu gde je preostalo dosta pokidanih žila korenja (slika 3d). U tom periodu uticaj ionako malih padavina bio je zanemarljiv iz sledećih razloga: (i) u periodu od 01. juna do 30. septembra 2007. vršena je rekonstrukcija objekta i remont opreme tako da je postrojenje bilo van funkcije a kabl opterećen samo snagom osvetljenja objekta i električnih alata korišćenih tom prilikom i (ii) u periodu pogona postrojenja od 01. oktobra do 10. novembra 2007. nije bilo značajnijih padavina.
Period količinski značajnijih padavina počinje 10. novembra 2007. i nastavlja se sve do nastanka kvara na kablu 14. novembra 2007. (slika 2e).

3. MODELIRANJE I SIMULACIJA KVARA

Priprema modela konačnih elemenata za jedan nelinearni termodinamički sistem kao što je podzemni kabl pogođen jednofaznim zemljospojem nije nimalo lak zadatak. Za diskusiju u ovom radu od značaja će biti samo temperature provodnika i izolacije kabla ali ne i raspodela temperature u okolnom zemljištu tako da bi rešavani domen većih dimenzija bio suvišan. Izborom domena trakastog oblika koji bi obuhvatio poprečni presek kabla na mestu kvara i površinu zemlje kao granicu sa definisanim graničnim uslovom konvekcije otvara se mogućnost da se za proračun upotrebi nekomercijalna verzija softverskog paketa QuickField 5.5.

Naime, ovaj softverski alat ima ograničenje (postavljeno od strane proizvođača) i njime se unutar rešavanog domena ne može generisati mreža koja bi imala više od 255 čvorova. Umrežena geometrija rešavanog domena prikazana je na slici 3.

Slika 3. Umrežena geometrija poprečnog preseka rešavanog domena.

Slika 3. Umrežena geometrija poprečnog preseka rešavanog domena.

Za model konačnih elemenata sa slike 3 važi: (i) njegove spoljašnje dimenzije su 100 mm × 526 mm; (ii) sastoji se od 7 blokova: okolno zemljište, PVC izolacija, četiri aluminijumska provodnika i deo mehanički oštećene PVC izolacije; (iii) mreža ima ukupno 227 čvorova; (iv) poprečni preseci sektorskih provodnika kabla zamenjeni su njima ekvivalentnim okruglim provodnicima prečnika 12.4 mm; (v) konstruktivni podaci kabla sa ekvivalentnim provodnicima kružnog preseka su: debljina izolacije provodnik-provodnik 3.2 mm, debljina spoljašnjeg plašta 2.4 mm i spoljašnji prečnik kabla 41.5 mm; (vi) raspored provodnika u kablu izvršen je u smeru kretanja kazaljke na časovniku na sledeći način: faza A – faza B – faza C – neutralni provodnik, počevši sa provodnikom koji je najudaljeniji od površine zemlje; (vii) pretpostavljeno je da se mehaničko oštećenje izolacije dogodilo uz provodnik faze A; (viii) blok kojim je modelirano mesto mehaničkog oštećenja izolacije zasenčen je na slici i ima termofizičke karakteristike okolnog zemljišta.
Termofizičke karakteristike materijala date su u tabeli 1. Deo ovih karakteristika je nelinearan, odnosno zavisi od temperature.

“]Tabela 1. Termofizičke karakteristike materijala. * Temperaturna zavisnost specifične električne otpornosti aluminijuma u Ω⋅m-1 definisana je izrazom (1). Ova kriva predstavlja aproksimaciju realne temperaturne zavisnosti toplotne provodnosti za materijal okolnog zemljišta. Aproksimacija ove krive izvršena je na osnovu samo dve poznate vrednosti toplotne provodnosti, i to za 2.5 i 1.429 W⋅°C-1⋅m-1 koje odgovaraju temperaturama 10 i 50 °C, respektivno [12]

Tabela 1. Termofizičke karakteristike materijala. * Temperaturna zavisnost specifične električne otpornosti aluminijuma u Ω⋅m-1 definisana je izrazom (1). Ova kriva predstavlja aproksimaciju realne temperaturne zavisnosti toplotne provodnosti za materijal okolnog zemljišta. Aproksimacija ove krive izvršena je na osnovu samo dve poznate vrednosti toplotne provodnosti, i to za 2.5 i 1.429 W⋅°C-1⋅m-1 koje odgovaraju temperaturama 10 i 50 °C, respektivno [12

Specifična električna otpornost aluminijuma koja je u tabeli 1 označena sa NL-1 linearno se menja sa temperaturom θ prema izrazu:

Rp(θ)=Rp20(1+αAl(θ −20)) (1)

gde su

- Rp20 specifična električna otpornost aluminijuma na 20°C i

- αAl=0.004031 °C-1 temperaturni koeficijent promene električne otpornosti aluminijuma.

Za kabl tipa PP 00- AS 4×120 mm2, 0.6/1 kV , specifična električna otpornost Al-provodnika na 20 °C iznosi Rp20= 0.2547293 ⋅ 10-3 Ω⋅m-1.

Slika 4. Zavisnost toplotne provodnosti okolnog zemljišta normalne vlažnosti od temperature

Slika 4. Zavisnost toplotne provodnosti okolnog zemljišta normalne vlažnosti od temperature

U periodu obuhvaćenom simulacijom razmena toplote zračenjem na površini zemlje može se zanemariti jer je to bio period sa visokom relativnom vlažnošću vazduha. Takođe, u tom periodu nije bilo ni dejstva vetra pa se razmena toplote između površine zemlje i vazduha odvijala samo putem prirodne konvekcije. Prema [17] koeficijent razmene toplote konvekcijom je
h = 7.382 W/°C⋅m2, a srednja vrednost temperature vazduha u periodu simulacije bila je θe = 1.42 °C.
U postupku pripreme modela konačnih elemenata za nelinearnu tranzijentnu analizu procesa razmene toplote kod podzemnog kabla pogođenog jednofaznim zemljospojem poseban izazov predstavlja modeliranje izvora toplote lociranih u provodnicima kabla. Zbog složenosti termodinamike analiziranog problema ovde se uvodi niz pretpostavki koje će značajno pojednostaviti modeliranje izvora toplote. To su:

  1. početak simulacije odnosno početni trenutak numeričke integracije se poklapa sa početkom četvorodnevnog perioda sa periodičnim padavinama – u ponoć 09. novembra 2007. ili 0 s;
  2. u periodu pre početka simulacije kao i u trenutku t=0 s vrednost specifične električne otpornosti okolnog zemljišta Rz(θ) bila je dovoljno velika tako da na mestu kvara nije bilo struje kvara;
  3. tokom perioda pokrivenog simulacijom od 99 h i 19 min ili 357540 s smatra se da nije dolazilo do potpunog isušivanja okolnog zemljišta zbog padavina;
  4. vrednost specifične električne otpornosti okolnog normalno vlažnog zemljišta na mestu kvara Rz(θ) opada sa porastom temperature a njena maksimalna vrednost je Rz max = 20Ω⋅m i ima se za θ = 0 °C;
  5. kada je Rz(θ)=Rz max na mestu kvara protiče minimalna vrednost struje kvara Ik min ;
  6. minimalna vrednost specifične električne otpornosti okolnog normalno vlažnog zemljišta na mestu kvara Rz min je nepoznata a ima se za temperature θ ≥ θtd , gde je θtd = 160 °C dozvoljena temperatura PVC izolacije pri kratkom spoju za 0.6/1 kV-ne kablove sa provodnicima preseka do 300 mm2 [16];
  7. kada je Rz(θ)=Rzmin na mestu kvara protiče maksimalna vrednost struje kvara Ik max ;
  8. sistem trofaznih struja u kablovskom vodu pre kvara bio je simetričan a stvarni dnevni dijagrami opterećenja kabla tokom perioda numeričke integracije ekvivalentirani su srednjim dnevnim opterećenjem Idsr = 130.04 A;
  9. struja kvara se na mestu kvara u opsegu temperatura 0 ≤ θ ≤ θtd prema

Formula-1(2)

gde je θtp= 658°C temperatura topljenja aluminijuma, dok se za θ > θtd ima struja kvara:

Ik (θ) = Ik max (3)

gde je vrednost Ik max= 1272.632 A dobijena putem klasičnog proračuna struje kvara na osnovu podataka o industrijskom postrojenju instalisane snage 110 kW i faktora snage cosφ = 0.88 (postrojenje čini 31 asinhroni motor sa namotajima vezanim u trougao ukupne snage 106.1 kW dok ostatak instalisane snage ide na elektrootporne potrošače [13]), podataka o transformatoru (tipska oklopljena transformatorska stanica 10/0.4 kV/kV nazivne snage 630 kVA [7,14]) i kataloških podataka o kablu [2,10,15,16].

(x) na osnovu proračuna raspodele struje kvara po faznim provodnicima kabla od transformatora ka mestu kvara za vreme kvara proticale su struje čiji su moduli:

IAk =0.965⋅Ik max

IBk =ICk =0.023⋅Ik max (4)

na osnovu čega se, a s obzirom na (2) i (3), mogu proceniti struje merodavne za zagrevanje faznih provodnika za vreme trajanja kvara kao:

IAk(θ )=0.965 ⋅ Ik(θ ) + Idsr

IBk(θ )=ICk(θ )=0 .023 ⋅ Ik(θ ) + Idsr ( 5 )

Na osnovu prethodno uvedenih pretpostavki i izraza (1) zapreminske snage toplotnih izvora (u W/m3) lociranih u faznim provodnicima kabla postaju:

QAV(θ)=RP(θ)⋅IAK2(θ)/SP
QBV(θ)=RP(θ)⋅IBK2(θ)/SP
QCV(θ)=RP(θ)⋅ICK2(θ)/SP

gde je Sp površina poprečnog preseka jednog provodnika u m2. Džulovih gubitaka u neutralnom provodniku praktično nema zato što su na strani postrojenja svi asinhroni motori vezani u trougao. Dielektrični gubici u PVC izolaciji kabla su zanemarljivi iz razloga što je nazivni napon mreže 0.4 kV.

Da bi se zaključila priča o izvorima toplote u provodnicima kabla neophodno je još definisati postupak za procenu minimalne vrednosti specifične električne otpornosti okolnog normalno vlažnog zemljišta na mestu kvara Rz min. Procena vrednosti za Rz min vrši se iz razloga što ne postoji način da se na mestu kvara za vreme trajanja kvara utvrdi sadržaj vlage od kojeg Rz min zavisi. Takođe, za Rz min ne može se uzeti bilo koja vrednost otpornosti koja je znatno manja od 20 Ω⋅m iz razloga što bi se onda proboj provodnika faze A dogodio u nekom trenutku različitom od 3 h i 15 min koji je snimljen 14. novembra 2007.
Procena vrednosti za Rz min izvedena je pod pretpostavkom da je struja kvara na mestu kvara dostigla vrednost Ik max tek pri temperaturi provodnika faze A jednakoj θtd . Ova pretpostavka je fizički neverovatna zbog toga što je PVC izolacija u nužnom pogonu praktično termički nepreopteretljiva [10] ali u korist nje ide činjenica da se tokom posmatranog četvorodnevnog perioda imalo obnavljanje vlage u okolnom zemljištu pa se i moglo pretpostaviti da je kabl mogao raditi na temperaturama većim od trajno dozvoljene koja za ovaj kabl iznosi 70 °C.

Slika 5. Stacionarna raspodela temperature za režim rada neposredno pre početka perioda sa padavinama – početni uslovi za potrebe nelinearne tranzijentne analize.

Slika 5. Stacionarna raspodela temperature za režim rada neposredno pre početka perioda sa padavinama – početni uslovi za potrebe nelinearne tranzijentne analize.

Za procenu Rz min najpre treba odrediti početne uslove, tj. stacionarnu raspodelu temperature za režim rada neposredno pre početka perioda sa padavinama. Stacionarna raspodela temperature sa slike 5 izračunata je za simetričan sistem trofaznih struja IA, IB , IC kojima respektivno odgovaraju snage QAV = QBV = QCV = 40237.4 W/m3. Zatim se u prvom koraku proizvoljno izabira vrednost Rz min = 1 Ω⋅m za koju se dobija temperatura provodnika faze A θAtd ; ovo znači da u drugom koraku treba izabrati vrednost veću od 1 Ω⋅m. U drugom koraku izabira se vrednost Rz min = 2 Ω⋅m za koju se dobija θA >>θtd ; ovo znači da u trećem koraku treba izabrati vrednost između 1 i 2 Ω⋅m. Treći korak se započinje sa Rz min = 1.5 Ω⋅m i na isti način se (po principu metode polovljenja intervala) u 11. koraku dolazi do konačne vrednosti od Rz min = 1.205 Ω⋅m za koju temperatura provodnika faze A postaje θAtd .

Rezultati nelinearne tranzijentne analize dati su na slikama 6, 7, 8, 9 i 10. Na slikama 6, 7, 8 i 9 prikazani su tranzijenti zagrevanja provodnika faza A, B, C i neutralnog provodnika, respektivno. Svi prikazani tranzijenti zagrevanja provodnika kabla snimljeni su u centrima njima odgovarajućih kružnica. Na slici 10 prikazan je tranzijent zagrevanja PVC izolacije u toplotno najkritičnijoj tački izolacije kabla, tj. centru kružnice kojom je predstavljena spoljašnja površina kabla.

Slike 6, 7, 8, 9 i 10

Slike 6, 7, 8, 9 i 10 (klikni da uvećaš)

Interesantno je pogledati i raspodelu temperature po rešavanom domenu koja se dobija posle 5959. koraka nelinearne tranzijentne analize.

Ovaj korak numeričke integracije odgovara 5959. minutu u kojem temperatura provodnika faze A premašila temperaturu topljenja aluminijuma (prekid provodnika faze A), tj. 14. novembru 2007. u 3 h i 19 min.

Zapaža se da se numerički dobijen trenutak prekida faze A razlikuje za nešto manje od 4 minuta u plusu u odnosu na registrovani.

Raspodela temperature posle 5959. koraka numeričke integracije u vremenu prikazana je na slici 11.

4. NACRT TEHNIČKE PREPORUKE

Tehnička preporuka na osnovu koje bi se ubuduće mogla vršiti prevencija nastanka štete na podzemnim kablovskim vodovima usled dejstva vegetacije ili usled radova na njenom održavanju i uklanjanju treba prepoznavati subjekte kao što su:

  • vlasnik drveta,
  • preduzeće zaduženo za održavanje gradskog zelenila,
  • elektrodistributivno preduzeće zaduženo za održavanje energetskih vodova,
  • preduzeća zadužena za postavljanje i održavanje podzemnih instalacija druge vrste (vodovoda, gasovoda, toplovoda, kanalizacije i dr.), i
  • nadzorni organ zadužen za implementaciju tehničkih preporuka pri radovima bilo koje vrste na i u blizini podzemnih energetskih kablova.

Za imenovanjem subjekata (fizičkih i pravnih lica) koji bi se mogli naći u eventualnom sporu oko naknade štete nastale na podzemnom kablovskom vodu usled dejstva vegetacije ili usled radova na njenom održavanju i uklanjanju u ovoj tehničkoj preporuci treba definisati ili obuhvatiti:

  • najmanja dozvoljena odstojanja podzemnih kablova od korenja drveća s aspekta termičkih (isušivanje zemljišta) i
    mehaničkih naprezanja,
  • metode polaganja kablova u zemljište za slučaj kada nije moguće izbeći korenje drveća ili ukloniti ga (skučen gradski prostor),
  • metodu detekcije korenja pomoću zemno-dubinskog radara radi njihovog zaobilaženja još u fazi projektovanja trase kabla ili radi zaštite biljke od eventualnog presecanja vitalnih žila korena [18],
  • obaveze, poslove i odgovornost vlasnika drveta,
  • nadležnost, poslove, procedure izvođenja poslova i odgovornost preduzeća zaduženog za održavanje gradskog zelenila,
  • nadležnost, poslove, procedure izvođenja poslova i odgovornost elektrodistribu- tivnog preduzeća,
  • nadležnost, poslove, procedure izvođenja poslova i odgovornost preduzeća zaduženog za postavljanje i održavanje podzemnih instalacija druge vrste, i
  • nadležnost i metode nadgledanja od strane nadzornog organa.

Od ispred navedenog, u tehničkom pogledu najznačajnije su stavke koje se odnose na projektovanje delova trase kabla koji bi mogli proći blizu visokog rastinja. Da bi se ove stavke usaglasile sa već postojećim u svetu potrebno je definisati pojas zabranjenog rasta (PZR) za korenje drveća. PZR je najmanje dozvoljeno rastojanje nekog drveta ili njegovog dela od nadzemnog voda ili podzemnog kabla [8].

Na osnovu domaće i strane prakse, u fazi projektovanja podzemnih kablovskih vodova treba se pridržavati sledećih preporuka:

  • najveći nedostatak vlage u zemljištu se ima u zoni korenja visokog rastinja [2]; zona do koje dopiru žile korena nekog drveta je oblika kružnice sa centrom u njegovom stablu i poluprečnikom koji je jednak visini tog stabla [2]; vrednosti specifičnog toplotnog otpora u ovim zonama su i do dva puta veće od njima odgovarajućih vrednosti u oblastima bez vegetacije [1];
  • PZR za korenje drveća u blizini podzemnih energetskih kablova iznosi 0.5 m [8];
  • ukoliko trasa kabla mora proći kroz sistem korena nekog drveta onda u kablovskom rovu, i sa leve i sa desne strane projektovane trase, u zoni jednakoj 2⋅PZR, treba preseći i ukloniti sve delove korena [8]; u takvoj zoni kabl treba provući i kroz plastičnu cev zadovoljavajuće debljine zida cevi kako rast korena u budućnosti ne bi mehanički oštetio kabl (zaključak izveden na osnovu analize kvara razmatranog u ovom radu);
  • ukoliko bi iskopavanje kablovskog rova moglo ugroziti neko drvo kidanjem vitalnih delova njegovog korena, a kabl mora proći upravo tuda, onda treba izvršiti precizno lociranje korenja pomoću radara za zemno-dubinsko snimanje i kabl provući kroz cev (zadovoljavajuće debljine zida cevi);
  • ukoliko se ne poseduje radar za zemno- dubinsko snimanje, a kabl opet mora proći kroz splet korenja i najverovatnije ugroziti drvo, onda kabl treba položiti u cev (zadovoljavajuće debljine zida cevi) koja se polaže bušenjem ili utiskivanjem na 2-2.5 m od stabla drveta.
5. ZAKLJUČAK

Uz nacrt tehničke preporuke koja bi trebala postati sastavni deo propisa elektrodistributivnih preduzeća R. Srbije i R. Crne Gore, ovde je predstavljen i jedan novi pristup u modeliranju zagrevanja elemenata konstrukcije podzemnih energetskih kablova tokom zemljospojeva. Predloženi model možda i nije dao rezultate koji najvernije oslikavaju termodinamiku razmatranog kvara ali je zacelo novitet u odnosu na dosadašnju praksu proračuna baziranu na pretpostavci adijabatskog zagrevanja provodnika kabla pogođenog kvarom.

Posebno je značajna činjenica da bi ovde razrađeni model mogao dati još verniju sliku analizirane termodinamike kvara kada bi se znale tačne temperaturne zavisnosti termofizičkih karakteristika materijala zastupljenih u modelu.

AUTORI STRUČNOG TEKSTA: Dardan Klimenta, Viktor Kuč i Jordan Radosavljevic

.

Related articles

  • No related posts found

Be nice and share this article with others! How to use all these nice buttons?

Del.icio.us Digg Mixx Reddit Technorati Linkedin Email this post Save to Google bookmarks Save to Yahoo Buzz Save to Reddit Save to Technorati
Tell us what you're thinking about article you just read.

Turn Your Thoughts Into Words

Tell us what you're thinking... we care about your opinion!
and oh, not to forget - if you want a picture to show with your comment, go get a free Gravatar!

*



Comments

4 Responses to “Mogućnosti nastanka kvarova kod podzemnih kablovskih vodova”
  1. Edvard says:

    Excellent study, congratulations to authors!

  2. Kemo says:

    Hvala na ovome!!! :D

    thanks :) )))

Trackbacks

Check out what others are saying about this post...
  1. linke.rs says:

    Mogućnosti nastanka kvarova kod podzemnih kablovskih vodova | CsanyiGroup…

    Stručni tekst autora Dardan Klimenta, Viktor Kuč i Jordan Radosavljevic U ovom radu su predstavljene mogućnosti nastanka kvarova kod podzemnih kablovskih vodova usled radova na uklanjanju korenja okolnog visokog rastinja i ukazano je na potrebu da se t…

  2. Mogućnosti nastanka kvarova kod podzemnih kablovskih vodova | CsanyiGroup…

    U ovom radu su predstavljene mogućnosti nastanka kvarova kod podzemnih kablovskih vodova usled radova na uklanjanju korenja okolnog visokog rastinja i ukazano je na potrebu da se tehnički propisi koji se trenutno koriste u Republici Srbiji i Republici …