nov združen evropski standard za projektiranje in gradnjo
10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK B2 - 13 NOV ZDRUŽEN EVROPSKI STANDARD ZA PROJEKTIRANJE IN GRADNJO NADZEMNIH VODOV Krešimir Bakič Elektro Slovenija - ELES E-mail: kresimir.bakic@eles.si, Povzetek – Zadnjih deset let se razvija v Evropski uniji (EU) nov standard za projektiranje in gradnjo nadzemnih elektroenergetskih vodov izmenične napetosti nad 1 kV. Namen standarda je izdelava skupnih tehničnih normativov za skupen evropski trg izdelkov in storitev, ki bo omogočil večjo konkurenčnost. V začetku je bil pripravljen terminski plan, ki je predvideval, da se v obdobju desetih let (2002-2012) harmonizirajo nacionalni tehnični normativi za gradnjo distribucijskih (do vključno 45 kV) in prenosnih nadzemnih vodov (nad 45 kV)ter izdela enoten združen standard z nacionalnimi posebnostmi. V okrilju evropske organizacije za standardizacijo na področju elektrotehnike (CENELEC) je tako v letu 2002 objavljen prvi standard EN 50341-1, kasneje v letu 2006 tudi distribucijski standard EN 50423-1. Nacionalne posebnosti so se sproti dodajale vsakemu od teh dveh evropskih standardov. Združevanje obeh evropskih standardov je zadnja faza tega razvoja. Nov združen standard, ki združuje distribuciji in prenosni del ter v veliki meri tudi nacionalne posebnosti je predmet tega referata. Referat obravnava posamezne dele tega novega standarda njegove prednosti in slabosti. Nov evropski standard bo stopil v veljavo v letu 2012. NEW JOINT EUROPEAN STANDARD FOR DESIGNING AND CONSTRUCTION OF OVERHEAD LINES Krešimir Bakič Elektro Slovenija - ELES E-mail: kresimir.bakic@eles.si ABSTRACT – The last ten years inside European Community (EU) there is ongoing project of developing a new standard for the design and construction of the overhead electricity AC lines with voltages above 1 kV. Purpose of the standard is greater competitiveness of internal European market of products and services based on Treaties of Roma. In the beginning of work strategy of activities were made, which anticipated that during a period of 10 years (2002-2012) should be harmonized national technical norms for designing and construction of distribution (up to 45 kV) and transmission overhead lines (over 45 kV) and established a single common standard with national particularities. In 2002 the European electro technical commission (CENELEC) have been published the first standard EN 50341-1, and later in the year 2006 also the distribution standard EN 50423-1. The national particularities are kept from being added to each of these two European standards. The last phase of this development is combining both European standards. New joint European standard also very largely incorporating the national NNA's (national normative aspects), what are addresses of this paper. The report deals with the individual parts of this new standard, its strengths and weaknesses. The new European standard will be stepped in to take effect in 2012. 10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK B2 - 13 I. UVOD Oblikovanje in gradnja elektroenergetskih nadzemnih vodov je kompleksno interdisciplinarno delo elektroenergetikov, gradbenikov, statikov, geologov, meteorologov, ekonomistov, krajinskih arhitektov in drugih strokovnjakov. Čeprav je v stotih letih elektrotehnike bilo zgrajenih več sto tisoč kilometrov nadzemnih vodov vseh napetostnih nivojev se tehnologije, standardi in pravila oblikovanja in gradnje stalno nadgrajujejo. V različnih državah so se razvila različna pravila in prakse, ki so bile pogojene s tradicijo, okoljem in tehnološkimi dosežki. Evropska unija (EU) je skladno z direktivo o skupnem trgu naložila evropski organizaciji za standardizacijo na področju elektrotehnike CENELEC (CLC), da pripravi skupen evropski standard za oblikovanje in gradnjo nadzemnih elektroenergetskih vodov. Tehnični odbor, ki je zadolžen za nadzemne vode je TC 11. Koncept evropskega standarda za gradnjo nadzemnih vodov je ilustrativno prikazan na sliki 1. nivo EU EN 50341-1 s popravkom v letu 2008 in distribucijski EN 504231:2005. V novem skupnem standardu naj bi izboljšali konsistentnost z Eurokodi in IEC 60826, vključili čim več nacionalnih posebnosti (NNA) iz tretjih nacionalnih delov in vpeljali vse relevantne novosti pri projektiranju, ki so se razvile v zadnjih letih. Oblikovana je skupina ekspertov CLC TC 11 – WG 09, katere je član tudi avtor tega članka, ki ima za nalogo v nekaj razvojnih korakov izdelati nov standard. Do novembra 2010 so bila izdelana tri načrta novega standarda. V juniju bo objavljena četrta verzija in zadnja peta v novembru 2011, ki bo osnova za predlog novega standarda. EN 50423-1 Slika 2: Koncept novega skupnega evropskega standarda Evropski standard za projektiranje in gradnjo nadzemnih vodov vsebuje naslednja poglavja: nacionalni nivo EN 50341-3 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Področje uporabe, Definicije, simboli, Osnove projektiranja, Vplivi na nadzemne vode, Električne zahteve, Ozemljitveni sistemi, Podpore, Temelji, Vodniki in zaščitni vodniki s telekomunikacijskimi tokokrogi, 10. Izolatorji, 11. Pribor za nadzemne vode in 12. Zagotavljanje kakovosti, pregledi in prevzemi. EN 50423-3 Slika 1: Koncept evropskega standarda Temeljni standard je EN 50341-1, ki je izdelan 2001 in izdan prvič v juniju 2002 [1] obravnava tehnične normative za projektiranje in gradnjo nadzemnega voda izmenične napetosti nad 45 kV ter predstavlja izhodiščni normativni akt (del 1= main body (MB)). Naslednji standard, ki je bil izdan leta 2005 se nanaša na prvega in obravnava distribucijsko področje napetosti od 1 kV do vključno 45 kV. Za oba standarda so po posameznih evropskih državah (članicah EU, Norveška in Švica) izdelali nacionalne posebnosti (t.i. NNA – national normative aspects) oz. tretji del standarda. Drugi del standarda vsebuje seznam držav, ki so izdelale NNA. Ta del je sedaj ukinjen oz. prestavljen v uvod za tretji del (seznam). Slovenija je dobila številko 21 za tretji del, in je potemtakem pravilno označevanje standarda za projektiranje nadzemnih vodov nad 45 kV na območju Slovenije, ki je bil sprejet v Sloveniji: SIST EN 50341-3-21:2009. Letnica sprejetja tega standarda je 2009. (Sprejet je bil v aprilu). V juniju 2009 je nadrejeno tehnično telo CLC BT (Board Technical), ki upravlja vse tehnične odbore naročilo TC 11, da do 28. februarja 2012 naredi predlog novega skupnega standarda prEN5xxxx-1, ki mora združevati sedaj veljavne EN 50341-1:2001 - V dodatku so obdelani normativni deli, kot so: Dodatek E (električne zahteve) Dodatek G (ozemljitveni sistemi), Dodatek J (jekleni palični stebri) in Dodatek K (Jekleni drogovi). in informativni deli, kot so: Dodatek A (uskladitev nosilnosti), Dodatek B (Ekstremne hitrosti vetra in obtežbe žleda), Dodatek C (posebne sile), Dodatek D (statistični podatki o Gumbelovi porazdelitvi ekstremnih vrednosti), Dodatek F (električne zahteve), Dodatek H (ozemljitveni sistemi), Dodatek L (projektne zahteve za podpore in temelje), Dodatek M (značilne vrednosti za geotehničine parametre zemljin), Dodatek N (linijski in zaščitni vodniki), Dodatek P (preizkusi izolatorjev …), Dodatek Q (izolatorji) in Dodatek R (pribor za nadzemne vode). 10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK B2 - 13 V Sloveniji veljavna standarda SIST EN 503411:2001 in SIST EN 50423-1:2005 sta s svojim tretjim delom (SIST EN 50341-3-21:2009 in SIST EN 50423-3-21:2009) razpoložljiva v slovenski in angleški verziji. Nov skupen standard bo verjetno imel novo označbo EN 5XXXX-1:2012. Novo številko bo določil CLC BT (Board Technical) pred začetkom glasovanja v februarju 2012. Tema tega referata je opis novosti skupnega standarda, ki je v fazi izdelave četrte verzije drafta (načrta). Upoštevajoč dejstvo, da je v Sloveniji že sprejet podzakonski akt, ki definira obstoječe standarde za merodajne pri projektiranju nadzemnih vodov na teritoriju Slovenije, je pomembno, da se pravočasno ugotovijo nadgradnje novih pravil in novih metod ter se ustrezne komisije pripravijo za proučitev in dopolnitve slovenskih standardov za projektiranje in gradnjo nadzemnih vodov. To je glavni namen tega referata. II. NOVOSTI V SKUPNEM DELU STANDARDA Načrt novega skupnega evropskega standarda za projektiranje in gradnjo nadzemnih vodov nad 1 kV ima kar nekaj novosti in sprememb v primerjavi s prejšnjim osnovnim standardom EN 50341-1. Naslovi poglavij so sicer ostali nespremenjeni, vsebine pa so spremenjene oz. dopolnjene. V prvem poglavju pri področju uporabe je to seveda razširjeno na vse nove nadzemne vode nad 1 kV (prej je bilo nad 45 kV). Vključeni so tudi izolirani in polizolirani vodniki (cover conductors) za napetostni nivo do 45 kV. Glede veljavnosti standarda tudi za nadgrajene stare nadzemne vode je komisija prepustila odločitev na nacionalne dodatke (NNA). Ugotovljeno je namreč, da se v različnih državah novi vod ali obnova starega voda oz. samo zamenjave vodnikov, definirajo zelo različno. Zato je bila sprejeta odločitev, da se v okvirju nacionalnih posebnosti definira za katere nadzemne vode je standard merodajen: samo nove ali tudi za stare, ki se prenavljajo. V drugem poglavju so sistematično predstavljene povezave z drugimi standardi: 13 standardov Evrocode, 43 Euro standardov in še 30 drugih mednarodnih standardov IEC in CISPR. Skupaj je 86 standardov, ki so povezani z novim standardom. Definicije izrazov so sedaj v podpoglavju 2.2 in je dodanih še nekaj novih definicij, kot so polizoliran vodnik, izoliran vodnik, kompozitni izolator, antikaskadni steber in drugi. Skupaj je 113 definicij. V tretjem poglavju, ki obravnava osnove projektiranja je kar nekaj sprememb. Skladno s postavljeno zahtevo delovni skupini WG09 o izboljšanju obravnave in upoštevanja Eurocodov in IEC 60826, je izpuščen del, ki dopušča tudi empirični pristop (skrajšano poglavje 3.1). Tako se v nadaljevanju obravnava samo splošna metoda, kar ne pomeni, da se pri novem pristopu ne upoštevajo tudi bonitete stoletnih izkušenj projektiranja nadzemnih vodov. Pri zahtevah (pog. 3.2) se mora definirati povratna doba podnebnih vplivov, ki določajo stopnjo zanesljivosti nadzemnega voda. Minimalna doba je 50 let, kar preračunano pomeni zanesljivost 0,98. Višje stopnje so še 150 let in najvišja tretja stopnja 500 let (pri zadnji je zanesljivost 0,999). Stebri se varnostno uvrščajo glede na EN 1990 v razred ena v smislu kakovosti storitve (continuity of service), in so pravzaprav te tri zanesljivostne stopnje vezane za podnebne pogoje za nadzemni vod podstopnje tega razreda iz EN 1990. Uporabe povratnih dob so detajlno opisane v informativnem delu standarda B.2.1. Standard komentira tudi razlike med neprekinjenostjo storitve (continuity of service) in varnostjo za prebivalce pri izbiri zanesljivostne stopnje. V četrtem poglavju, ki obravnava vplive (vetrne, žledne) na nadzemne vode je tudi več sprememb. Ni več empiričnega pristopa (podpoglavje 4.3) pri vplivih. Od nacionalnih komisij za standardizacijo nadzemnih vodov se pričakuje, da v svojem NNA v podpoglavju 4.2 definirajo klimatske pogoje na svojem teritoriju upoštevajoč 3 načelna pristopa: 1) uporaba evropskih ali nacionalnih standardov, ki podajajo podatke za hitrost vetra skladno z EN 1991-1-4, 2) uporaba statističnih in eksperimentalnih podatkov na osnovi opazovanja objekta. Te podatke je potrebno oblikovati tako, da so uporabni za podpoglavje 4.2. V dodatku B je navodilo kako se pripravljajo ti podatki na osnovi statistike, 3) uporaba kalibriranih podatkov z upoštevanjem zadosti dolge zgodovine projektiranja nadzemnih vodov na nekem območju, in so tudi del nacionalnih standardov. Ti podatki so: hitrost vetra, pritisk vetra, žled… Podatki morajo ustrezati vsaj zanesljivostni stopnji 1 (50letna povratna doba). V nadaljevanju je bistveno spremenjena prejšnja verzija in pregledno predstavljena uporaba parametrov vetra na elemente nadzemnega voda, vse skladno z EN 1991-1-4. V podpoglavju 4.2.3 so pojasnjeni vplivi žleda in podpoglavju 4.2.4 kombinacije vetra in žleda. Ostali deli tega poglavja kot so temperaturni vplivi, obtežbe med gradnjo in vzdrževanjem, obtežbe v zvezi z obratovalno sigurnostjo, obtežbe zaradi kratkostičnih tokov, plazovi, potresi in standardni primeri obtežb so bili popravljeni že v corrigendum-u EN 50341-1 v zadnji verziji v letu 2008. Največ sprememb je doživelo peto poglavje, ki obravnava električne zahteve projektiranja in gradnje. Do sprememb je prišlo zaradi zahtev iz več držav glede nejasnosti in koncepta prikazovanja pravil. Popravljene so interne nedoslednosti z dodatkoma E in F. In zunanje nedoslednosti glede 10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK B2 - 13 strukturalnih in mehanskih zahtev s poglavji 3 in 4. Ni več nedoslednosti glede definicij notranje in zunanje varnostne razdalje. Odpravljene so vse odvečne informacije v tem poglavju, ki nimajo praktičnih podlag. Glede nedoslednosti s 3. in 4. poglavjem ter dodatkom B je dogovorjeno, da se striktno upoštevajo navodila po študiji CIGRE brošura št. 348 »Tower top geometry and mid span clearances« iz junija 2008, ki sta jo bila pripravila dr. Kiessling iz Nemčije in Koji Fukami iz Sendaija na Japonskem. Popravljena je tudi tabela, ki definira nazivne napetosti sistema in največje napetosti opreme. V prejšnji verziji so bile navedene nekatere nazivne napetosti, ki niso mednarodno standardizirane (po IEC 60038 ali prEN 60038) ampak samo v določenih državah. V nacionalnih posebnostih pa se lahko navedejo nazivne napetosti, ki so nacionalno standardizirane. V dodatku E, ki je povezan s petim poglavjem so jasneje definirani določeni izrazi in simboli. Predlog je, da se izraz minimalna zračna razdalja (minimum air clearances) zamenja za osnovna varnostna razdalja (basic clearances). Podpoglavje 5.1 ima popolnoma nov tekst. Podpoglavje 5.2, ki obravnava koordinacijo izolacije pa je delno spremenjeno. Stari člen 5.2 o tokovih je v celoti prestavljen v poglavje 9, ki obravnava vodnike. Nova struktura petega poglavja je sedaj kot sledi s priložene slike 3. Slika 3: Spremenjena struktura petega poglavja Po mnenju avtorja tega teksta bo do konca leta pred dokončnim predlogom za glasovanje to poglavje doživelo še nekaj sprememb. Šesto poglavje (ozemljitveni sistemi) je še vedno v razpravi glede dopolnitev. Nemški predstavnik v komisiji je obljubil v junijski četrti verziji načrta standarda, da bo predložil nov predlog popravkov in uskladitev za distribucijske in prenosne vode, od 1kV do najvišjih napetosti. Sedmo poglavje (podpore) je tudi prenovljeno. Dodano je več harmoniziranih nacionalnih določil. V razpravi o lesenih drogovih ni bilo doseženo soglasje kako naj se upošteva staranje. Osmo poglavje obravnava temeljenje in je poenostavljeno in prenovljeno. Osnova za geotehnično projektiranje je drugo poglavje standarda EN 1997-1. Dodana je preglednica s parcialnimi faktorji za parametre zemlje skladno z dodatkom A standarda EN 1997-1. Deveto poglavje o vodnikih je še vedno v razpravi med člani komisije. Ostala tri poglavja so ostala enaka. Možno je, da bo nekaj poenostavitev do izida zadnje verzije za glasovanje v februarju 2012. Informativni dodatek B – ekstremne hitrosti vetra in obtežbe žleda je dopolnjen zlasti podpoglavje B2, ki obravnava vrednotenje ekstremnih hitrosti vetra v povezavi s povratno dobo. Izdelan je tudi primer obravnave vetrnih obtežb pri srednje napetostnem vodu 24 kV z lesenimi drogovi. Obseg celotnega standarda je nekoliko večji ampak bolj jasno predstavljen zlasti povezava z Evrokodi. V zadnji verziji je dodano tudi poglavje o začasnih nadzemnih vodih (temporary lines). Predlaga se povratno obdobje za podnebne vplive s trajanjem kot sledi v preglednici: Trajanje začasnega voda do 3 dni od 3 dni do 3 mesece od 3 mesece do 1 leta Povratna doba (leta) 2 5 10 Za vode s trajanjem začasnosti manj kot 3 meseca se upošteva tudi sezonska značilnost skladno z EN 1991-1-4. V četrti verziji drafta bodo dodane tudi električne zahteve za začasne daljnovode. Iz prikazanega je razvidno, da slovensko komisijo za standardizacijo nadzemnih vodov NVN čaka veliko dela do konca leta 2011. Pri sprejemanju novega skupnega dokumenta t.i. prvega dela ali main body za EU, bo potrebno uskladiti predloge z ostalimi državami in izdelati slovensko verzijo standarda. V nadaljevanju pa v celoti prenoviti nacionalne posebnosti. Pri tem bo treba spremeniti metode za žledne in vetrne obtežbe. III. PRAVILA ZA SPREJEMANJE NACIONALNIH POSEBNOSTI (TRETJIH DELOV STANDARDA) Komisija TC 11 (Nadzemni vodi) pri CENELECU je v aprilu letos naredila tudi natančna navodila za sprejemanje nacionalnih posebnosti (NNA). Ta so znatno dopolnjena in izboljšana stara pravila. Ostanejo pa tri možnosti za vsak nacionalni pogoj: • A-dev … (deviation) pomeni, da za določbo velja nacionalna zakonodaja, ki je v času priprave standarda ni mogoče spremeniti. • Snc… (special national condition) je posebna nacionalna značilnost ali praksa, ki je ni možno spremeniti niti v daljšem času (npr. podnebni pogoji, upornost zemljišča…). • Ncpt… (national complements) pomeni nacionalno dopolnilo, ki odraža prakso. Ta pogoj pa se lahko s časom prilagodi evropski glavnini standarda. 10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK B2 - 13 Odgovornost za vse navedene nacionalne posebnosti nosi nacionalna komisija. Nacionalne posebnosti morajo jasno izražati vse informacije potrebne za domačega ali tujega kontraktorja za projektiranje in gradnjo nadzemnih vodov. Ker so Finci naredili zelo dober uvodni del oz. predgovor se svetuje drugim državam, da se povzame finski vzorec (dodatek C v navodilih). Končni predlog nacionalnih posebnosti (NNA) naj bi bili v angleškem jeziku. V navodilih so natančno predvidene pozicije po shemi glavnega standarda, kje so nacionalna določila (NNA) in kje specifikacije projekta in kje razširitve, kot npr. drugačne notranje ali zunanje razdalje. Samo navodila imajo 17 strani. Združen evropski del standarda pa bo imel več kot 220 strani. IV. SLOVENSKI PRAVILNIK ZA NADZEMNE VODE 1 - 400 KV V marcu 2011 je bil izdelan in usklajen Pravilnik o tehničnih pogojih za nadzemne visokonapetostne elektroenergetske vode izmenične napetosti 1 kV do 400 kV, ki je v proceduri sprejemanja. Pravilnik kot podzakonski akt v celoti sloni na opisanem evropskem standardu in slovenskimi nacionalnimi posebnostmi. Pri projektiranju in graditvi nadzemnih vodov v Sloveniji so vsi investitorji in graditelji zavezani upoštevati novo tehnično zakonodajo. S tem pravilnikom je Slovenija tudi definirala, da je najvišja nazivna napetost v državi 400 kV. V. SKLEPI IN NOVE NALOGE 1. Po desetletnem delu je evropska komisija za standardizacijo nadzemnih vodov CLC TC 11 pripravila skupen evropski standard za projektiranje in gradnjo nadzemnih vodov nad 1 kV. Ta je nadgrajena verzija standardov EN 50341-1 in EN 50 423-1, ki bosta združena. 2. Tretji del tega standarda bodo nacionalne posebnosti (NNA), ki pa morajo ustrezati po strukturi glavnini standarda in po zahtevanih določbah navodilom za sprejemanje nacionalnih posebnosti. Slovenija ima številko tretjega dela 21. 3. Številka skupnega standarda bo določena v februarju 2012. Ker gre za originalni evropski standard se bo začela s številko 5 (EN 5xxxx-1). 4. V novem standardu se upošteva samo splošna statistična metoda določanja podnebnih vplivov, kar pomeni, da bomo v Sloveniji morali poskrbeti za ustrezno spremembo metodologije in določanja zahtevane zanesljivosti grajenega nadzemnega voda. 5. Nadalje to zahteva tudi pripravo ustrezne metodologije zajemanja in obdelave podnebnih podatkov za omrežna podjetja, ki imajo ali bodo gradila nadzemne vode. V konkretnem primeru slovenskega operaterja prenosnega omrežja to pomeni, da bo moral razširiti mrežo meteoroloških postaj in sprejeti metodologijo zbiranja vremenskih podatkov za potrebe daljnovodne tehnike. 6. Slovenska nacionalna komisija za standardizacijo nadzemnih vodov bo morala v naslednjem letu uskladiti slovenske standarde z predloženimi evropskimi. To je pomembno zlasti sedaj, ko je slovenski pravilnik za projektiranje in gradnjo nadzemnih vodov enak evropskem standardu na katerega se sklicuje. 7. Nov združen evropski standard bo pripravljen za glasovanje v februarju 2012. VI. REFERENCE [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] SIST EN 50341-1 Nadzemni električni vodi za izmenične napetosti nad 45 kV – 1. del: Skupna določila, junij 2002 (angleščina, slovenščina), Bruselj, 2002, Ljubljana, 2005. SIST EN 50423-1 Nadzemni električni vodi za izmenične napetosti od 1 kV do vključno 45 kV – 1. del: Skupna določila, 2005 (angleščina, slovenščina), Bruselj, 2005, Ljubljana, 2006. SIST EN 50341-3-21 Električni nadzemni vodi za izmenično napetost nad 45 kV. 3. del: Nacionalna normativna določila (NNA) za Slovenijo, Lju bljana, 2009. SIST EN 50423-3-21 Električni nadzemni vodi za izmenično napetost nad 1 kV do vključno 45 kV. 3. del: Nacionalna normativna določila (NNA) za Slovenijo, Ljubljana, 2009. K. Bakič: Kako do predpisov za gradnjo nadzemnih vodov v Sloveniji?, 8. konferenca slovenskih elektroenergetikov, ref CIGRE B2-9. Čatež, 2007. F. Jakl, K. Bakič, B. Zadnik: Novi slovenski standard SIST EN 50341-3 za električne nadzemne vode nad 45 kV, 7. konferenca slovenskih elektroenergetikov, ref CIGRE B2-6. Velenje, 2005. Draft 3 – prEN 5xxxx:2010-11-08. Delovno gradivo TC 11 – WG09, Bruselj, 2010.
© Copyright 2024