1. Úvod

Zvyšujúca sa kvalita prístupu k environmentálnemu cíteniu a zodpovednejší vzťah k životnému prostrediu sú hybnými silami, ktoré i v prostredí distribúcie elektrickej energie iniciovali práce spojené s nižším vplyvom nevyhnutných rozvodných zariadení na faunu a flóru

Konzola ANTIBIRD

Slovenska. Potreba celoplošného zásobovania elektrickou energiou vedie k výstavbe a prevádzke rozvodných zariadení a distribučných sietí na rôznych napäťových úrovniach. Minimalizácia vplyvu týchto zariadení vedie realizátorov, ale i prevádzkovateľov k prijímaniu opatrení pri stavbe, ale v súčasnosti i pri prevádzke. Zvýšenú pozornosť venuje tomuto problému i Západoslovenská energetika, a.s. K riešeniu problému má prispieť i spolupráca Západoslovenskej energetiky, a.s. a Fakulty elektrotechniky a informatiky, STU Bratislava. V zmysle zmluvy uzatvorenej medzi objednávateľom Západoslovenskou energetikou, a.s. Bratislava a Fakultou elektrotechniky a informatiky, STU, Bratislava s názvom „Zhodnotenie ekologickej ochrany dravého vtáctva pre distribučné vedenia vn z hľadiska izolačnej bezpečnosti ich prevádzky“ boli posúdené a prevedené

• Základné definície jednotlivých variantov spôsobu ochrany dravých vtákov pred úrazom elektrickým prúdom predložené Združením ochrany dravých vtákov na Slovensku.
• Skúšky a merania normou predpísaných parametrov pre preukázanie vhodnosti riešenia z hľadiska prevádzky distribučných vedení 22 kV s priloženými protokolmi.
• Zhodnotenie jednotlivých variantov riešenia z hľadiska bezpečnosti prevádzky distribučných vedení vn.

2. Súčasný stav problematiky ochrany avifauny

Na základe tejto spolupráce boli vykonané práce, merania a hodnotenia navrhnutých spôsobov riešenia ochrany lietajúcej zveri pred účinkami elektrických vedení.
Nutnosť existencie prenosových a distribučných vedení má viacero dôsledkov na prostredie v ktorom sa nachádza. Priestorové rozloženie na území SR je rôznorodé a zasahuje i oblasti s väčším či menším výskytom lietajúcej zveri – vtáctva. Je prirodzené, že dlhodobá existencia týchto stavieb je vtáctvom považovaná za súčasť prírodného prostredia a nie je tu žiaden rušivý vplyv, ktorý by tieto živočíchy od vedení odpudzoval. Konštrukcie stožiarov vedení predstavujú pre vtáctvo miesta pre pozorovanie okolia, oddych a pod. Dôsledkom toho vznikajú úhyny tejto zveri v dôsledku pôsobenia vysokého napätia. Nie je to samozrejme špecifikum SR, ale je to problém týkajúci sa celého civilizovaného sveta.
K riešeniu ochrany vtáctva a vôbec tohto problému sa pristupuje lokálne podľa technických, ekonomických a ekologických kritérií a možností. Základné nebezpečie, ktoré avifaune, ako sa zvykne sumárne lietajúce vtáctvo označovať, z dôvodu existencie vzdušných vedení hrozí, možno zjednodušene rozdeliť do dvoch skupín
1. problém úhynu v dôsledku zrážky s vodičmi v priestore medzi podpornými bodmi – v rozpätí medzi stožiarmi,
2. problém úhynu v dôsledku elektrického úrazu na samotných konštrukciách stožiarov a zariadení.

Obr. 1 Ilustračné zábery spôsobov riešenia vizualizácie vodičov a odstrašovania vtáctva pomocou konzoly ANTIBIRD

Pre lepšiu možnosť posúdenia riešenia ochrany avifauny v SR boli vykonané prieskumné práce, ktoré poukazujú ako sa s týmito nie ľahkými úlohami vysporadúvajú okolité krajiny i celý svet. Je evidentné, že rôzne geografické a klimatické podmienky jednotlivých krajín vedú k diverzifikácii druhov vtáctva. Prímorské krajiny sú vystavené problémom s ochranou rozmerovo väčších druhov vtáctva ako vnútrozemské. Preto i prijímané opatrenia nie je možné jednoducho globalizovať, ale je nutné uvažovať nad ich implementáciou do podmienok našej fauny a flóry.
Prvá skupina problému ochrany vtáctva sa týka hlavne nadzemných vedení 110, 220 a 440 kV i keď nemožno ho vylúčiť ani pri vedeniach 22 kV, 35 kV. Vtáci pri lete v priestore narážajú do vodičov, čím si spôsobujú poranenia, ktoré vedú k ich úhynu. Spôsoby riešenia problému spočívajú hlavne na „odstrašovaní“ lietajúceho vtáctva rôznymi druhmi „vizualizácie“ vodičov a rôznymi výstražnými závesmi. V ponuke producentov týchto zariadení je široká paleta vhodných i menej vhodných výrobkov.
Druhá skupina problémov vyvolaná úhynom vtáctva v dôsledku elektrického úrazu na konštrukciách rozvodní a stožiarov vedení samozrejme viac či menej vypuklá a závisí aj od základnej konfigurácie rozvodne a vedenia. K úrazom elektrinou dochádza jednak premostením fázového vodiča a vodivej konzoly alebo premostením susedných fázových vodičov. Pretože prvoradé určenie tejto práce je prijatie opatrení pre ochranu avifauny při distribučných vedeniach, bude v ďalšom záujem sústredený hlavne na tento problém.
Z principiálneho hľadiska môže byť distribučné vedenie riešené vzdušným, alebo káblovým vedením. Pri káblovom vedení tento problém neexistuje. Pri vzdušných vedeniach podstatnú úlohu zohráva konfigurácia usporiadania vodičov na vedení i stožiaroch. Pokiaľ je vedenie riešené fázovými vodičmi v rôznej horizontálnej polohe je tento problém ľahšie riešiteľný. Ak však horizontálne usporiadanie fázových vodičov je v jednej rovine, problém je väčší.
Značnú úlohu tu tiež zohrávajú izolačné podpery a či závesy. Ak je totiž distribučné vedenie konštrukčne vyzbrojené izolačnými závesmi je problém elektrického úrazu na konzolách opäť ľahšie riešiteľný ako v prípade podperných izolátorov.

Obr. 2 Ilustračné zobrazenie riešení konfigurácie vedení vn

Podstatná väčšina distribučných vedení prevádzkovaných Západoslovenskou energetikou, a.s. je práve konštrukcie s horizontálne usporiadaním fázových vodičov v jednej rovine, je preto potrebné venovať pozornosť práve tejto konfigurácii.
Problém úhynu vtáctva v dôsledku elektrického úrazu pri takýchto vedeniach na samotných konštrukciách stožiarov, je riešiteľný zásadne dvomi spôsobmi:

• rekonštrukciou vedenia s voľbou iného druhu usporiadania vodičov,
• doplnením stávajúcich vedení vhodnými doplnkami, ktoré tento problém pomáhajú riešiť.

Základným kritériom pri voľbe postupu je samozrejme ekonomicko – technická náročnosť riešenia. Pokiaľ nepripadá do úvahy prestavba vedenia napr. na káblové, je principiálne možné riešiť nasledovnými spôsobmi ochrany
a to:

• polohou,
• zábranou,
• izoláciou,
• kombináciou zábrany a izolácie.

V krátkosti bude vhodné rozobrať uvedené spôsoby riešenia v praktickom vydaní a získať tak prehľad a podklad pre správnu voľbu riešenia.

2.1 Ochrana polohou

Obr. 5 Vhodné riešenie konfigurácie vedenia a jeho rozmerov pomocou konzoly ANTIBIRD

Tento spôsob ako vyplýva z názvu, spočíva vo vhodne zvolenej medzifázovej vzdialenosti, ktorá zabezpečuje základnú požiadavku, že vtáci pri pristávaní na konštrukcie stožiarov nemôžu preklenúť medzifázovú vzdialenosť a spôsobiť si tak úraz elektrinou. Pri vtákoch s veľkým rozpätím krídiel môže toto viesť k enormnému zväčšovaniu rozmerov stožiarov.

2.2 Ochrana zábranou

Spôsob ochrany zábranou spočíva v aplikácii vhodných konštrukcií a doplnkov, ktoré majú zabrániť, alebo znemožniť zosadnutiu vtákov na stožiar a jeho konštrukciu tak, aby boli ohrození úrazom elektrinou. Niektoré konštrukcie, ktoré majú plniť túto úlohu a sú používané vo svete možno pre názornosť vidieť na nasledujúcich obrázkoch.

2.3 Ochrana izoláciou

Spôsob ochrany izoláciou spočíva v prekrytí kritických živých častí vedení izolačným krytom v priestore kde môže prísť k mechanickému kontaktu medzi vtákom a živými časťami. Vo svete je samozrejme aplikované aj toto riešenie.

2.4 Kombinácia zábrany a izolácie

Z rôznych dôvodov môže byť aplikovaná pre ochranu vtáctva pred úrazom elektrinou i kombinácia predchádzajúcich dvoch spôsobov. Prichádza do úvahy hlavne pri kovových konštrukciách stožiarov, alebo pri kovovej konzole. Spôsob aplikácie je daný výrobcom jednotlivých komponentov. V poslednej dobe sa zo strany ochrancov prírody a vtáctva začína presadzovať snaha zmeny typu vedenia zo vzdušného na káblové. V tomto prípade riešenia sú vyššie uvedené problémy nepodstatné.

Obr. 4 Kritická vzdialenosť pre dva zásadné druhy usporiadania vedení

3. Ponuka doplnkov výrobcov SR pre zabezpečenie ochrany avifauny

Z výroby podnikov na území SR boli pre riešenie ochrany avifauny pred účinkami elektrických zariadení ponúknuté Západoslovenskej energetike, a.s. nasledovné doplnky.

3.1. Firma KOVEL – Kovoelektro Mierová 911, 908 72 Závod

Ponuka firmy Kovel je širšia a nie je zameraná iba na zábrany, ale aj na rekonštrukciu existujúcich vedení. Výrobky sú zobrazené na nasledujúcich obrázkoch.

1. Zábrana pod firemným označením „Bird ring konsole“
Obr. 6 Princíp navrhnutej ochrany lietajúceho vtáctva pred úrazom elektrinou	Obr. 7 Aplikácia ochrany „Bird ring konsole“ na konzole vedenia vn pri rovinnom usporiadaní vodičov	Obr. 8 Aplikácia ochrany Antibird na konzole vedenia vn pri vertikálne rozloženom usporiadaní vodičov

2. Konzoly pre aplikáciu stromčekového usporiadania vodičov na vedení s betónovými stožiarmi	3. Konzoly pre aplikáciu rovinného usporiadania vodičov na závesných izolátoroch pri vedeniach s betónovými stožiarmi
Obr. 9 Aplikácia nových konzol pre „stromčekové“ usporiadanie závesov	Obr. 10 Nová konzola pre rovinné usporiadanie vodičov so závesnými izolátormi na betónovom stožiari

4. Hodnotenie navrhnutých možností spôsobov riešenia ochrany avifauny na základe ponuky výrobcov zo SR

Ochrana avifauny nie je nový moderný trend súčasnej doby. Prevádzkovatelia rozvodných a distribučných sietí na území SR sa touto témou zaoberajú už dlhšiu dobu. Na istých kritických úsekoch boli a sú namontované rôzne druhy zábran a tieto sa vyhodnocujú.
Terajšia snaha je však motivovaná prijatím systémového riešenia s možnosťou širokoplošného montovania zábran.
Prijatie takéhoto riešenia nie je však jednoduché a vyžaduje komplexné posúdenie možností a dôsledkov. V prvom rade je potrebné si uvedomiť, z ekonomického i technického pohľadu, že nie je možné v krátkej dobe plošne rekonštruovať všetky vedenia. Treba teda vychádzať z reálnych možností, ktoré v reálne „krátkom“ čase a za primeraných ekonomických nákladov, dokážu zmenšiť mortalitu lietajúceho vtáctva na vedeniach. Jedinou možnou cestou je teda, ako už bolo uvedené, dodatočné montovanie vhodných zábran na existujúce vedenia. Otázkou zostáva v naplnení pojmu vhodnej zábrany. Ak sa bude vychádzať z uvedenej ponuky našich výrobcov bude potrebné zvoliť jednotné hodnotiace kritéria a podľa nich uskutočniť voľbu. Hodnotenie by mohlo byť realizované na základe nasledovných kritérií:

• trvalá bezpečnosť prevádzky vedení (vplyv použitého riešenia na vedenia),
• ekonomická náročnosť,
• prácnosť montáže,
• odolnosť voči poveternostným vplyvom,
• časová stálosť a životnosť,
• efektívnosť riešenia z hľadiska účinnosti ochrany.

Spolupráca Západoslovenskej energetiky, a.s. a Fakulty elektrotechniky a informatiky STU Bratislava je zameraná hlavne na zodpovedanie prvého uvedeného kritéria. K hodnoteniu sa pristupuje v zmysle požiadaviek STN na bezpečnosť prevádzky hodnotením jednotlivých komponentov konštrukcie vedení.
Navrhnuté spôsoby ochrán boli teda v Laboratóriu vysokého napätia, FEI STU realizované na konzole všeobecne najpoužívanejšieho spôsobu usporiadania vedení a podrobené výdržným skúškam. Jednotlivé výsledky sú podrobne uvedené v protokoloch o vykonaných skúškach, ktoré tvoria prílohu tejto správy.
Jedným z navrhnutých je riešenie pomocou zábrany voči dotyku fázových vodičov, ktoré je realizované situovaním ochranného kruhu uchyteného za spodok podperného izolátora vedenia („Bird ring konsole“). Hodnotenie navrhnutého riešenia z hľadiska účelu, t.j. zamedzenia dotyku vtákov s fázovým vodičom je mimo hodnotenia elektrických vlastností. Skúšky na takto vyzbrojenej konzole predstavovali preukázanie vplyvu namontovaného kruhového krytu na izolačné vlastnosti vn vedenia.
Podľa normy STN EN 60071-1 bola overená izolačná schopnosť tohto usporiadania dlhodobo odolávať maximálnemu prevádzkovému napätiu a krátkodobému prepätiu

Obr. 11 Pohľad na usporiadanie konzoly pri použití systému „Bird ring konsole“ pri napäťových skúškach

• skúškou priloženým striedavým napätím za sucha,
• skúškou priloženým striedavým napätím za umelého dažďa.

Izolačná schopnosť usporiadania odolávať atmosférickému prepätiu bola overená skúškou atmosférickým impulzným napätím.

Záver

Navrhnuté usporiadanie po izolačnej stránke vyhovelo požiadavkám citovanej normy a je po tejto stránke bezpečné.
Podrobnosti skúšky, viď priložený protokol č. 02 / 03 / 06 / SL – VN.
Ako možno pozorovať, je aplikácia ochranného kruhu „Bird ring konsole“ typickým závitom nakrátko. Bolo potrebné vykonať merania na posúdenie prúdov tečúcich v ochrannom kruhu a ich pôsobenie. V prípade indukovania nepriaznivých prúdov do ochranného kruhu by mohlo dôjsť k jeho ohrevu s následkami, ktoré spôsobuje zvýšená teplota. Meranie sa uskutočnilo v spolupráci s Oddelením špeciálnych meraní Západoslovenskej energetiky, a.s.

Obr. 12 Pohľad na usporiadanie konzoly pri použití systému „Bird ring konsole“ pri prúdových skúškach

Pre meranie bol vytvorený model vedenia vn s podpernými izolátormi a lanom, najväčšieho prierezu, ktoré sa na takýchto typoch izolátorov môže používať (AlFe 120). Pre toto lano je menovitý záťažný prúd 308 A. Sú to teda najnepriaznivejšie podmienky, ktoré sa môžu v trvalej prevádzke vn vedení s podpernými izolátormi typu VHR 22 vyskytnúť. Bola vytvorená slučka cca 10 m a táto bola napojená na zdroj prúdu. Meranie bolo potom vykonané na konzole, vodiči i ochrannom kruhu po 24 hodinovej prevádzke pri maximálnom prevádzkovom prúde v ustálenom stave.

5. Záver

Predložená správa sumarizuje možnosti ochrany avifauny v podmienkach Západoslovenskej energetiky, a.s. ponúknutej výrobcami zo SR. S ohľadom na bezodkladné, rýchle a ekonomicko-prevádzkovo prijateľné riešenia boli brané do úvahy iba riešenia vychádzajúce z doplnenia existujúcich vedení istým spôsobom ochrany v požadovanom smere. Po ich aplikácii na konzole 22 kV vedenia boli podrobené výdržným napäťovým skúškam podľa príslušných noriem. Ako vyplýva zo správy, riešenia, ktoré navrhla firma KOVEL – Bird ring konsola riešenia z hladiska požiadaviek elektrickej bezpečnosti vedenia skúškam vyhovela.