Nadzemni vodovi

Prenosne i distributivne mreže dominantno su sastavljene od nadzemnih (vazdušnih) vodova. Razlog je ekonomske prirode. Kablovski vodovi iste propusne moći su i do deset puta skuplji od nadzemnih vodova. Zato se kablovski vodovi koriste za kraća rastojanja, uglavnom na ulazu u gradove (prenosne mreže) ili za razvod mreže po gradovima (distributivne mreže).

Nadzemni vod čine:

• •Provodnici.
• •Izolatori.
• •Oprema za pričvršćivanje izolatora za stub i provodnika za izolator.
• •Stubovi.

Uslovi za projektovanje i izgradnju nadzemnih vodova definisani su Pravilnikom o tehničkim normativima za izgradnju nadzemnih elektroenergetskih vodova nazivnog napona od 1 kV do 400 kV.

Provodnici nadzemnih vodova

Koriste se goli ili neizolovani provodnici, koji se zbog toga postavljaju van domašaja ljudi i životinja.

Za stubove se pričvršćuju pomoću izolatora.

Provodnici mogu biti fazni i zaštitni. Zaštitni nisu pod naponom i direktno su vezani za stub i uzemljivač. Koriste se za napone ≥ 35 kV.

Prethodno ilustrovati.

Materijali za provodnike

Bakar (Cu), aluminijum (Al), čelik (Če) i njihove legure: bronza (legura bakra, cinka i silicijuma), aldrej (legura aluminijuma sa 0,5 % magnezijuma, 0,5 % silicijuma i 0,3 % gvožđa).

Konstrukcijski oblici provodnika

Do preseka od 16 mm$^2$ provodnici se grade od jedne žice, i ne koriste se za nadzemne vodove, pa se dalje neće analizirati.

Za veće preseke koriste se provodnici u vidu užadi. Ona mogu biti:

• 1) homogena (formiraju se od jednog materijala).
• 2) kombinovana (formiraju se od dva materijala).

Ako se užad konstruišu od žica istog poprečnog preseka, onda je broj žica u jednom sloju dat izrazom:

gde je:

• s – broj slojeva u užetu;
• n – ukupan broj žica u užetu.

Primer primene prethodnog izraza:

1. Za broj slojeva $s = 1$, ukupan broj žica je $n = 1$.
2. Za broj slojeva $s = 2$, ukupan broj žica je $n = 7$.
3. Za broj slojeva $s = 3$, ukupan broj žica je $n = 19$.
4. Za broj slojeva $s = 4$, ukupan broj žica je $n = 37$, i tako dalje.

U praksi su mnogo više u upotrebi kombinovana užad. Grade se tako što se formira uže od čelika koje se zatim oblaže slojevima od aluminijumskih žica. Primeri za kombinovane provodnike su:

Provodnik	Sloj – $s$	Broj žica u sloju	Materijal	Prečnik žice [mm]
Al-Fe 50/8	1	1	Fe	3,2
	2	6	Al	3,2
Al-Fe 240/40	1	1	Fe	2,7
	2	6	Fe	2,7
	3	10	Al	3,4
	4	16	Al	3,4
Al-Fe 360/60	1	1	Fe	1,96
	2	6	Fe	1,96
	3	12	Fe	1,96
	4	10	Al	4,2
	5	16	Al	4,2

Brojevi žica u trećoj koloni u tabeli ne odgovaraju eksplicitno gornjoj formuli, pošto sve žice nisu istog poprečnog preseka.

Nazivni preseci homogenih i kombinovanih užadi definisani su propisima. Stvarni preseci mogu malo da odstupaju, što se daje u katalozima.

Nazivni preseci za homogenu i kombinovanu užad su:

Kod 400 kV dalekovoda koristi se snop od dva provodnika po fazi, da bi se sprečila korona. Provodnici su na 40 cm sa odstojnicima na 50 m.

Izolatori

Za izolatore se koriste porcelan i staklo. Na višim naponskim nivoima dominiraju stakleni izolatori. Brže se proizvode (izrada porcelanskih izolatora traje nekoliko nedelja). Mana staklenih izolatora je što usled nehomogenosti stakla (ostaci kvarcnog peska) oko 1 % puca. Zato moraju da odlože oko šest meseci. Staklo je manje otporno na više temperature (oko 70° C).

Porcelanski izolatori istih dimenzija imaju manju nosivost od staklenih izolatora (10 : 16).

Podela prema položaju provodnika prema izolatoru:

• •potporni (trpi manja naprezanja od visećih (do jedne tone)).
• •viseći (trpi veća naprezanja od potpornih (do deset tone)).

Podela izolatora prema funkciji stuba:

• •noseći.
• •zatezni.

Podela izolatora prema obliku:

• •potporni (za napone do 35 kV).
• •viseći ili kapasti izolatori (tipično je K H/D = 175/280).

• 35 kV – 3 članka
• 110 kV – 6 do 7 članaka
• 220 kV – 11 do 13 članaka
• 400 kV – 17 do 19 članaka

Ovi izolatori se najviše koriste. Traže dosta metala za izradu kape.

• •štapni izolatori.

Mehaničko dimenzionisanje izolatora

Dimenzionisanje na bazi mehaničke prekidne sile vrši se prema izrazima:

• $G_{p+l}$ – težina provodnika i dodatnog leda u gravitacionom rasponu:

• $s$ – poprečni presek provodnika vezanog za izolator;
• $k = 2{,}5$ – potporni izolatori;
• $k = 3$ – štapni izolatori;
• $\sigma_{nd}$ – normalno dozvoljeno horizontalno naprezanje.

Dimenzionisanje na bazi elektromehaničke prekidne sile vrši se prema izrazima:

Električno dimenzionisanje izolatora

Montiran izolator, ili izolatorski lanac mora da izdrži napone prema tabeli:

• $U_i$ – standardni udarni naponski talas;
• $U_{rM}$ – maksimalni radni napon (najviši napon opreme);
• $U_{i,min,50\ \text{Hz}}$ – jednominutni napon 50 Hz koji izolator mora izdržati.

Pun stepen izolacije važi za mreže koje nisu efikasno uzemljene (pojam efikasno uzemljenog uzemljenja zvezdišta obrađuje se u kratkim spojevima).

Snižen stepen izolacije važi za efikasno uzemljene mreže.

Stubovi

Stubovi se dele prema mestu na vodu:

• •Zatezne (ugaoni, krajnji, rasteretni) na rastojanjima oko 8 km, ili reda 30 raspona.
• •Noseće.

Noseći stubovi su opterećeni vertikalnim silama (težinama provodnika, izolatora i leda) i momentima koji potiču od sile vetra.

Zatezni stubovi su opterećeni vertikalnim silama (težinama), momentima usled sila vetra na stub i provodnike i momentima koji potiču od sile zatezanja provodnika.

Podela stubova prema materijalu:

• •Drveni (sve manje se koriste).
• •Armirano-betonski (koriste se do 35 kV; dosta teški i teška montaža).
• •Čelično-rešetkasti (za napone veće od 35 kV, ili za neka ukrštanja).

Određivanje visine stuba

Visina stubova nadzemnog voda mora da obezbedi da pri maksimalnim ugibima minimalno vertikalno rastojanje provodnika od tla ili objekta preko koga vod prelazi bude jednako ili veće od sigurnosne visine:

Položaj stubova nadzemnog voda mora obezbediti da minimalno rastojanje provodnika od okolnih objekata bude jednako ili veće od sigurnosne udaljenosti: