Belgie jako první použila vysokoteplotní vodiče s nízkým průvěsem za účelem navýšení kapacity své přenosové soustavy

• Foto

Umístěna v srdci Evropy, je belgická rozvodová soustava součástí vzájemně propojeného systému Evropské sítě provozovatelů soustav elektřiny ENSTO-E (European Network of Transmission System Operators for Electricity). Pro společnost Elia je proto nezbytné navýšit své importy a exporty a současně poskytnout kapacity s plánovaným uzavřením všech jaderných elektráren do roku 2025. Aby společnost dosáhla tohoto cíle, zřídila pracovní skupinu s cílem navýšit přenosové kapacity některých okruhů stávajícího přenosového nadzemního vedení 380 kV z přibližně 2 000 A na 4 000 A.

Do roku 2012, poté, co byly porovnány různé možnosti, schválil management společnosti použití vodiče HTSL za účelem navýšení kapacity na několika linkách s upřednostněním linek o kapacitě 380 kV v horizontu 2020-2022. Akční plán byl definován tak, aby se zmírnila rizika spojená s použitím nové technologie. Byla přijata zvláštní kontrolní opatření, aby belgické úřady klasifikovaly technologii jako bezpečnou. Vodiče byly podrobeny důkladným testům a prošly schvalovacím procesem. Hlavním problémem bylo pro úřady zajištění uspokojivé světlé výšky vodiče za jakýchkoli provozních situací.

Technické výzvy

Společnost Elia potřebovala navýšit přenosovou kapacitu vybraných přenosových okruhů za těchto daných podmínek:

• možné zpevnění základového systému věže s omezenou výměnou úhlové věže,
• na linkách s dvojitým okruhem možnost vyměnit jeden okruh, zatímco druhý je pod napětím,
• potřeba omezit dopady na životní prostředí.

V rámci těchto tří podmínek, nabízí systém několik dalších klíčových výhod:

• dvojnásobný nárůst přenosové kapacity pro každý z okruhů při použití vodiče jen s o něco větším průměrem a maximální provozní teplotě 150 °C,
• maximální dovolené změny pro mechanické zatížení pro stávající sloupy a snížení celkových nákladů na jejich zpevnění,
• méně času potřebného na výměnu stávajících vodičů novými, mající za následek nejnižší celkové náklady v porovnání s ostatními technickými řešeními.

Tab. 1 – Klíčové charakteristiky projektu Stevin 380 kV

Předběžné zhodnocení projektu

Během přípravy Elia analyzovala veškeré potenciální technologie, včetně návštěv u výrobců. Proběhla jednání s ostatními poskytovateli a montážními společnostmi, které dané technologie nabízejí. Toto předběžné zhodnocení projektu se zabývalo všemi možnými problémy, které byly předem zváženy, pochopeny a vyřešeny již v této počáteční fázi.

Společnost podepsala předběžnou dohodu se dvěma výrobci vodičů na období 2013 - 2017 s opcí na prodloužení kontraktu na dodávky vodičů HTLS. Kontrakt na dodávku vodičů pro tento projekt byl podepsán s dvěma belgickými výrobci. Jedná se o společnosti Lamifil, dodávající vodiče s ACCC jádrem, a společností Nexans, dodávající vysokokapacitní vodiče s nízkým průvěsem (ACPR).

Aby bylo možné splnit požadavky studie vypracované společností Elia, musely být splněny též specifikace týkající se odolnosti vůči větru o vysoké rychlosti, proto musely vodiče mít nízký koeficient odporu. Belgie má dlouholetou tradici v instalaci nadzemního vedení o vysoké kvalitě s prameny do tvaru Z na vnější vrstvě, aby nedocházelo k velké zátěži samotných stožárů při větru o vysoké rychlosti. Nové vodiče pro výměnu stávajícího vedení byly společností Elia vybrány, aby se minimalizovaly náklady na zesílení stožárů a jejich základů.

Před samotným zahájením projektu realizovala společnost Elia rozsáhlý testovací program zaměřený na vodiče HTLS a jejich příslušenství. Testy byly provedeny nezávislými testovacími laboratořemi a jejich program zahrnoval různé elektrické, mechanické a termální testy dle mezinárodních standardů, stejně tak jako technických specifikací společnosti Elia, týkajících se vodičů HTLS a jejich příslušenství.

Instalace vodiče v projektu Stevin

Aktuální 150 kV síť na belgickém pobřeží se ukázala být jako nedostatečná pro pokrytí všech budoucích potřeb. Projekt Stevin poskytne nové 380 kV propojení mezi pobřežím a stávající 380 kV páteřní sítí. Projekt řeší čtyři hlavní potřeby, kde tou hlavní je propojení rostoucích farem větrných elektráren umístěných na pobřeží Severního moře a propojovací možnosti s Velkou Británií.

Před instalací uspořádala společnost Elia jednodenní kurz za účasti obou výrobců vodičů typu HTLS. Školení se skládalo z teoretické prezentace následované praktickým výcvikem s cílem ukázat a vyzkoušet si zhotovení upínacích svorek a spojů.

Na začátku samotné instalace bylo zajištěno další proškolení pro více jako 40 dalších montážních pracovníků z firem zajištujících montáž nadzemního vedení. Každý obdržel individuální certifikaci platnou na dobu 3 let. Poté, co si montážní pracovníci řádně osvojili potřebné dovednosti týkající se práce s vodiči, napínání a zakončování vodičů, bylo zapotřebí pouze obnovovací školení. Během napínání vodičů pro každý okruh byli na místě instalace přítomni pracovníci výrobců HTLS vodičů, aby dohlíželi na průběh instalačních prací a mohli pomoci, bude-li potřeba. 

Projekt na pobřeží Belgie řeší čtyři hlavní potřeby připojení.

• Vedení Stevin je základní propojení pro dodávky el. energie v západních a východních Flandrech, speciálně pro přístav Zeebrugge.
• Stevin umožňuje dodatečnou decentralizaci výroby el. energie v pobřežní oblasti (větrné el. a solární panely).
• Stevin propojuje 2 000 MW pobřežní větrné elektrárny a pomáhá s dosažením evropského cíle 20-20-20.
• Stevin vytváří budoucí propojení belgické energetické sítě prostřednictvím podmořského propojení s Velkou Británií.

Přenosové vedení

Design upínacích svorek a spojek je poměrně odlišný od těch používaných pro konvenční vodiče, ale zajišťuje, aby instalace vodičů HTLS byla relativně snadná. Hlavní, na co si je při samotné instalaci HTLS vodičů dávat pozor, je respektování minimálního průměru pro ohyb a aplikace adekvátního zpětného tahu během napínání vodiče. Během napínání vodiče používaly instalační firmy jednoduché kovové kladky, které musely být řádně pravidelně kontrolovány, aby neobsahovaly žádná abraziva, kousky ani vrypy na kolečkách, kvůli kterým by se mohl poškodit vnější měkký povrch HTLS hliníkového vodiče. Tyto kovové kladky mají větší průměr a tím i větší průměr ohybu než kola kladek, která se běžně používají.

Zástupci výrobců HTLS vodičů během samotné instalace dohlíželi na proceduru napínání vodičů, kontrolovali instalaci nástrojů a kontrolovali kvalitu práce. Všechny komprese vodičů byly před uvedením do provozu a okamžitě po uvedení do provozu podrobeny vizuální kontrole týmů údržby společnosti Elia. Přenosová linka byla také zkontrolována termo-vizuálními kamerami. Aby byla zajištěna potřebná úroveň znalostí a dovedností týkající se technologií vodičů HTLS, vyškolila společnost Elia několik týmů montérů ve své divizi údržby elektrického vedení.

Program projektu

Do dnešního dne společnost Elia úspěšně dokončila následující projekty zaměřené na posílení vedení:

• V roce 2009 byl realizován pilotní projekt navýšení kapacity 150 kV dvouokruhové linky nadzemního vedení mezi městy Mol a Beringen o délce 18,8 km za použití vodičů ACCC Lisbon 325.
• V roce 2013 byl realizován projekt na posílení jednookruhové linky spojující dvě holandská města Zutendaal a Van Eyck odélce 30,7km za použití vodiče ACCC Antwerp.
• Další projekt byl realizován mezi lety 2015-2016 na posílení dvouokruhové nadzemní linky 380 kV mezi městy Horta a Eeko o délce 13 km za použití vodiče ACCC Antwerp a hliníkového vodiče, který je zesílený polymerem (ACPR) Lo-Sag, který byl součástí projektu Stevin.
• V letech 2016-2017 byl realizování projekt na posílení linky a přidání dalšího okruhu pro existující 380 kV vedení mezi městy Lixhe a Herderen o délce 10,1 km za použití vodiče ACCC Antwerp a vodiče ACPR Lo- Sag, jako příprava na projekt ALEGRO, první vysokonapěťový projekt stejnosměrného proudu s použitím podzemního kabelu spojujícího Belgii a Německo.

Společnost Elia také plánuje realizovat následující projekty:

• V letech 2017-2022 navýšení kapacity na dvouokruhovém 380 kV nadzemním vedení, které bude propojovat Holandsko a Francii mezi městy Mercator a Avelin o délce 115 km.
• V letech 2018-2019 instalace nové linky – přemostění řeky – v antverpském přístavu za použití speciálního vodiče ZTAGSR. TDW.

Autor: Jean-Francois Goffinet, Elia Engineering

Autor pracuje jako senior expert na primárních systémech ve společnosti Elia Engeneering a je členem organizace International Council on Large Electric Systems (CIGRE), dále International Electrotechnical Commision (IEC) a komise European Committee for Electrotechnical Standardization (CENELEC).

Více info naleznete:
CTC Cable / www.ctccable.com 
Elia Engineering / www.elia.be 
Lamifil / www.lamifil.be 
Nexans / www.nexans.be 

Autor

• Goffinet Jean-Francois