Słupy wysokiego napięcia – rodzaje, wysokość i konstrukcja

Słupy wysokiego napięcia to konstrukcje wsporcze utrzymujące przewody linii elektroenergetycznych na wymaganej wysokości i w odpowiednich odległościach od otoczenia. W Polsce stosuje się przede wszystkim słupy stalowe kratowe, a w wybranych inwestycjach również rurowe. Ich konstrukcja zależy od napięcia linii, rozpiętości przęseł, obciążeń mechanicznych i warunków terenowych. Wyjaśniamy, jakie są rodzaje słupów wysokiego napięcia, czym różnią się poszczególne rozwiązania i od czego zależą ich wymiary.

Jakie są rodzaje słupów wysokiego napięcia?

Rodzaje słupów wysokiego napięcia klasyfikuje się przede wszystkim według funkcji pełnionej w linii, konstrukcji wsporczej oraz poziomu napięcia. Ten sam słup może być jednocześnie kratowy, odporowo-narożny i przeznaczony do linii 400 kV. Poszczególne określenia opisują więc różne cechy konstrukcji.

Ze względu na funkcję w linii wyróżnia się:

• Słupy przelotowe – podtrzymują przewody na prostych odcinkach trasy lub przy niewielkich dopuszczalnych odchyleniach jej kierunku.

• Słupy odporowe – dzielą linię na sekcje odciągowe i są przystosowane do przenoszenia określonych obciążeń wzdłużnych.

• Słupy narożne – pracują w miejscach zmiany kierunku trasy i przenoszą dodatkowe siły wynikające z załamania przebiegu przewodów.

• Słupy odporowo-narożne – łączą funkcję konstrukcji odciągowej i załomowej.

• Słupy krańcowe – znajdują się na końcach odcinków linii, np. przed wejściem do stacji elektroenergetycznej.

W dokumentacji technicznej stosuje się także podział na słupy przelotowe i mocne. Do drugiej grupy zalicza się konstrukcje przeznaczone do przenoszenia większych sił wzdłużnych, w tym słupy odporowe i krańcowe. Tak rozumiane rodzaje słupów energetycznych wynikają z mechaniki pracy linii, a nie wyłącznie z jej napięcia znamionowego.

Słup przelotowy, odporowy i mocny – czym się różnią?

Słup przelotowy

Słup przelotowy stosuje się głównie na prostych odcinkach trasy. Przewody są na nim zwykle zawieszone za pomocą łańcuchów izolatorów przelotowych. Konstrukcja przenosi przede wszystkim obciążenia pionowe od ciężaru przewodów i osprzętu oraz poprzeczne, wywoływane m.in. przez wiatr.

Słup odporowy

Słup odporowy stanowi punkt podziału linii na sekcje odciągowe. Przewody mocuje się do niego za pomocą odpowiednich łańcuchów odciągowych, a konstrukcja jest przystosowana do określonych obciążeń wzdłużnych, również wynikających z przewidzianych w projekcie stanów awaryjnych. W porównaniu ze słupem przelotowym słup odporowy wymaga zazwyczaj mocniejszej konstrukcji i odpowiednio dobranego posadowienia.

Słup mocny

Słup mocny to szersze określenie konstrukcji przeznaczonej do przenoszenia zwiększonych sił mechanicznych. Może pełnić funkcję odporową, narożną lub krańcową, zależnie od przyjętego rozwiązania. Warto odróżnić te pojęcia: nie każdy słup mocny jest słupem odporowym, ale słup odporowy należy do konstrukcji mocnych. Rozróżnienie ma znaczenie przy doborze słupów do załomów trasy i zakończeń linii.

Słup kratowy czy rurowy – jakie konstrukcje stosuje się w energetyce?

Słup kratowy

Słup kratowy jest stalową konstrukcją przestrzenną złożoną z pasów, krzyżulców i innych elementów usztywniających, najczęściej łączonych śrubami. Taka budowa umożliwia przenoszenie znacznych obciążeń przy odpowiednim wykorzystaniu materiału.

Słupy kratowe dominują w polskich liniach najwyższych napięć 220 i 400 kV. Ich konstrukcja umożliwia rozmieszczenie kilku poziomów poprzeczników oraz prowadzenie jednego lub większej liczby torów linii. Poszczególne elementy stalowe można transportować oddzielnie, a następnie scalać na stanowisku montażowym. Ma to znaczenie przy realizacji inwestycji na terenach o utrudnionym dojeździe.

Słup rurowy

Słup rurowy wykonuje się ze stalowych elementów o przekroju zamkniętym, najczęściej okrągłym lub wielobocznym. W odróżnieniu od konstrukcji kratowej ma zwartą bryłę i zwykle zajmuje mniej miejsca w obrębie samego trzonu.

Słupy rurowe wykorzystuje się m.in. w wybranych liniach 110 kV, szczególnie tam, gdzie istotne są ograniczenia przestrzenne lub uwarunkowania krajobrazowe. Nie oznacza to jednak, że słup rurowy zawsze wymaga mniejszego fundamentu albo jest tańszy od kratowego. Ostateczny wybór zależy od obciążeń, warunków gruntowych, wymiarów konstrukcji i kosztów realizacji.

Jaka jest wysokość słupów wysokiego napięcia?

Wysokość słupów wysokiego napięcia nie wynika wyłącznie z wartości napięcia znamionowego. Zależy także od liczby torów, układu przewodów, długości przęsła, ukształtowania terenu i wymaganych odstępów od obiektów znajdujących się pod linią.

W Polsce stosuje się następujące poziomy napięcia:

• 110 kV – linie wysokiego napięcia, wykorzystywane przede wszystkim w sieciach dystrybucyjnych.

• 220 kV – linie najwyższych napięć, należące do infrastruktury przesyłowej.

• 400 kV – linie najwyższych napięć, wykorzystywane do przesyłu dużych ilości energii na znaczne odległości.

Dla linii 400 kV Polskie Sieci Elektroenergetyczne podają typową wysokość konstrukcji wynoszącą około 45–80 m. Niektóre słupy mogą być wyższe, np. gdy przewody trzeba przeprowadzić ponad koronami drzew.

W przypadku linii 110 kV konstrukcje są zazwyczaj niższe. np. wysokości od 29 do 37,2 m. Jest to jednak parametr konkretnej inwestycji, a nie uniwersalny zakres dla wszystkich linii 110 kV. Również dla słupów 220 kV nie obowiązuje jedna wysokość. Wymiary określa się na podstawie projektu i przyjętej serii konstrukcyjnej.

Od czego zależy rozstaw słupów energetycznych?

Odległość pomiędzy sąsiednimi słupami nazywa się rozpiętością przęsła. W liniach 400 kV standardowo wynosi ona około 350–450 m. Na poszczególnych odcinkach może być jednak większa lub mniejsza. Przy projektowaniu przęseł uwzględnia się przede wszystkim zwis przewodów. Zmienia się on pod wpływem temperatury, obciążenia mechanicznego i warunków pracy linii. Im dłuższe przęsło, tym większe znaczenie ma właściwy dobór parametrów przewodu i wysokości jego zawieszenia.

Rozstaw słupów energetycznych musi zapewniać wymagane odległości przewodów od terenu, dróg, zabudowy i innych elementów infrastruktury. W miejscach skrzyżowań lub przy znacznych różnicach wysokości terenu może być konieczne zastosowanie niestandardowych przęseł albo specjalnych konstrukcji wsporczych.

Jak zbudowany jest słup wysokiego napięcia?

Słup wysokiego napięcia składa się z konstrukcji nośnej, elementów służących do zawieszenia przewodów oraz wyposażenia zapewniającego bezpieczną pracę linii.

• Trzon słupa przenosi obciążenia na fundamenty. Poprzeczniki utrzymują przewody fazowe w określonym układzie przestrzennym, natomiast izolatory oddzielają części znajdujące się pod napięciem od uziemionej konstrukcji.
• Nad przewodami fazowymi mogą znajdować się przewody odgromowe. Ich zadaniem jest ograniczanie skutków bezpośrednich wyładowań atmosferycznych w linię. W części inwestycji wykorzystuje się przewody, które łączą funkcję odgromową ze światłowodową transmisją danych.
• Ważnym elementem wyposażenia jest również układ uziemiający, połączony z konstrukcją stalową słupa.

Jak projektuje się fundamenty słupów energetycznych?

Fundamenty słupów energetycznych przenoszą na grunt obciążenia pochodzące od konstrukcji, przewodów oraz oddziaływań środowiskowych. Muszą zapewniać stateczność słupa zarówno podczas normalnej eksploatacji, jak i w stanach obciążenia przewidzianych w projekcie. Rodzaj posadowienia dobiera się na podstawie badań geotechnicznych i obliczeń konstrukcyjnych. Znaczenie mają nośność i odkształcalność gruntu, poziom wód gruntowych, siły wyrywające oraz momenty działające na podstawę konstrukcji.

W zależności od warunków stosuje się fundamenty prefabrykowane, monolityczne żelbetowe lub palowe. W słupach kratowych często wykonuje się oddzielne fundamenty pod poszczególnymi nogami konstrukcji. Fundament palowy może być uzasadniony m.in. przy trudnych warunkach gruntowych lub konieczności przeniesienia obciążeń na głębsze warstwy podłoża.

Jakie obciążenia musi wytrzymać konstrukcja słupa?

Słupy wysokiego napięcia projektuje się z uwzględnieniem oddziaływań stałych, zmiennych i odpowiednich sytuacji wyjątkowych. Oznacza to konieczność sprawdzenia nie tylko ciężaru konstrukcji i przewodów, ale również sił występujących w niekorzystnych warunkach atmosferycznych. Projektant musi uwzględnić także kombinacje obciążeń przewidziane w odpowiednich normach i specyfikacjach.

Podstawą projektowania nowych linii napowietrznych prądu przemiennego o napięciu powyżej 1 kV jest seria norm PN-EN 50341, w tym PN-EN 50341-2-22:2022-06, określająca krajowe warunki normatywne dla Polski.

Projektowanie i budowa linii elektroenergetycznych w ELEKTROTIM

W firmie elektroenergetycznej ELEKTROTIM realizujemy inwestycje związane z infrastrukturą przesyłową i dystrybucyjną. Nasza oferta obejmuje budowę linii elektroenergetycznych, w tym projektowanie tras, dobór konstrukcji wsporczych oraz roboty budowlane i montażowe. W zależności od warunków inwestycji wykonujemy rozwiązania, w których linia napowietrzna wymaga zastosowania różnych typów słupów, fundamentów i osprzętu. Realizujemy także stacje elektroenergetyczne, stanowiące punkty powiązania linii z siecią. Elektroenergetyka jest jednym z głównych obszarów naszej działalności.

Planujesz budowę lub modernizację linii wysokiego napięcia? Skontaktuj się z ELEKTROTIM. Przeanalizujemy wymagania techniczne inwestycji i przygotujemy ofertę odpowiednią do zakresu prac.

FAQ

1. Jaką wysokość mają słupy wysokiego napięcia 110 kV, 220 kV i 400 kV?

Wysokość słupów wysokiego napięcia zależy od projektu i nie jest jednakowa dla wszystkich konstrukcji o tym samym napięciu. Przykładowe słupy rurowe linii 110 kV mogą mieć około 29–37 m, natomiast dla linii 400 kV PSE podają typową wysokość 45–80 m. Słupy 220 kV również osiągają wysokość kilkudziesięciu metrów, lecz ich dokładne wymiary zależą od serii konstrukcyjnej, układu przewodów i warunków terenowych.

2. Czym różni się słup przelotowy od słupa odporowego?

Słup przelotowy służy przede wszystkim do podtrzymywania przewodów na prostych odcinkach linii. Słup odporowy jest przystosowany do przenoszenia określonych sił wzdłużnych i dzieli linię na sekcje odciągowe. Różnica dotyczy więc sposobu mocowania przewodów, charakteru obciążeń i wymagań konstrukcyjnych.

3. Kiedy stosuje się słup rurowy zamiast kratowego?

Słup rurowy stosuje się wtedy, gdy jego parametry techniczne i wymiary lepiej odpowiadają warunkom konkretnej inwestycji. Może być korzystnym rozwiązaniem na terenach o ograniczonej przestrzeni lub przy szczególnych wymaganiach krajobrazowych. Słup kratowy pozostaje częstym wyborem dla linii 220 i 400 kV, gdzie wymagane są duże rozpiętości i odpowiednia wytrzymałość konstrukcji.

4. Co ile metrów stawia się słupy wysokiego napięcia?

Słupy linii 400 kV są standardowo rozmieszczane w odległości około 350–450 m, zgodnie z danymi PSE. W liniach 110 i 220 kV oraz na nietypowych odcinkach trasy rozpiętość przęseł dobiera się indywidualnie. Zależy ona m.in. od zwisu przewodów, ich parametrów mechanicznych, ukształtowania terenu i wymaganych odstępów bezpieczeństwa.

5. Jak posadawia się słupy kratowe?

Słupy kratowe posadawia się na fundamentach zaprojektowanych na podstawie badań geotechnicznych i obciążeń konstrukcji. W zależności od warunków stosuje się fundamenty prefabrykowane, monolityczne lub palowe. Poszczególne nogi słupa mogą mieć oddzielne fundamenty, które muszą przenosić siły ściskające, wyrywające i poziome.

6. Jak często przegląda się i maluje konstrukcje słupów?

Częstotliwość przeglądów słupów wynika z wymagań właściciela infrastruktury, instrukcji eksploatacji i obowiązujących przepisów. Kontrole obejmują m.in. stan elementów stalowych, połączeń, fundamentów i zabezpieczeń antykorozyjnych. Malowanie wykonuje się w zależności od stanu powłoki ochronnej, a nie według jednego terminu obowiązującego wszystkie konstrukcje. PSE prowadzą cykliczne oceny stanu technicznego swoich linii.

7. Czy słupy wysokiego napięcia mogą mieć więcej niż jeden tor?

Tak. Słupy wysokiego napięcia mogą być jedno-, dwu- lub wielotorowe, zależnie od projektu linii. Jeden tor trójfazowej linii prądu przemiennego składa się z trzech faz, przy czym każda faza może być wykonana z jednego przewodu lub wiązki przewodów. Konstrukcja wielotorowa wymaga odpowiedniego rozmieszczenia poprzeczników i zachowania odstępów elektrycznych.