TILSTANDSKONTROLL AV KRAFTNETT HÅNDBOK KRAFTLEDNING PUBLIKASJONSNR.:

Transkript

1 TILSTANDSKONTROLL AV KRAFTNETT HÅNDBOK KRAFTLEDNING PUBLIKASJONSNR.:

2 Energi Norge AS EnergiAkademiet Besøksadresse: Middelthuns gate 27 Postadresse: Postboks 7184 Majorstuen, 0307 OSLO Telefon: Telefaks: Epost: Internett: Publ.nr: ISBN-nr: Energi Norge AS Etter lov om opphavsrett til åndsverk av 12. mai 1961 er det forbudt å mangfoldiggjøre innholdet i denne publikasjonen, helt eller delvis, uten tillatelse av Energi Norge AS. Forbudet gjelder enhver form for mangfoldiggjøring ved trykking, kopiering, stensilering, båndspill, elektronisk o.l.

3 Innledning Innledning Tilstandskontroll av kraftnett - Håndbok er utarbeidet i Energi Norges fellesfinansierte prosjekt Tilstandskontroll og restlevetid for nettkomponenter av en arbeidsgruppe bestående av følgende representanter: Magne Nordnes, HelgelandsKraft Johnny Fløan, Trønderenergi Kjartan Kallekleiv, BKK Nett Steinar Refsnæs, SINTEF Energi Thomas Welte, SINTEF Energi (sekretær) Håndbok omhandler følgende enheter: Strømførende system Tremast Hver av de nevnte enhetene er beskrevet i separate kapitler, og hvert kapittel er delt inn i følgende delkapitler: Komponentbeskrivelse Kapitlet beskriver den aktuelle enhetens oppbygging, virkemåte og primære funksjoner. Beskrivelsen vinkles ut fra et vedlikeholdsperspektiv, dvs. en beskrivelse av karakteristiske trekk ved enheten som medfører et vedlikeholdsbehov, f.eks. tekniske løsninger og materialvalg. Det er ikke mulig å beskrive alle tekniske løsninger i detalj. Beskrivelsen er derfor basert på de kraftledningssystemer som er mest vanlig i Norge. Skadetyper Kapitlet beskriver de skadene som typisk oppstår på enheten. Mulige årsaker, mulige konsekvenser og aktuelle tilstandskontrollmetoder beskrives for hver skadetype. Med skade menes i denne sammenhengen en fysisk tilstand ved en enhet 1) som oppfattes som negativ i forhold til ønsket eller forventet fysisk tilstand. En skade kan ha oppstått som et resultat av en plutselig påkjenning, eller som et resultat av en påkjenning (sviktmekanisme 2) ) som har pågått over lengre tid. Når en skade er så alvorlig at enheten ikke lengre oppfyller en krevd funksjon 3), har enheten en feil 4 ). 1) Enhet Enhver del, komponent, innretning, delsystem, funksjonell enhet, utstyr eller system som kan bli individuelt vurdert. 2) Sviktmekanisme Fysisk, kjemisk eller andre prosesser som fører eller har ført til svikt. 3) Krevd funksjon Funksjon eller en kombinasjon av funksjoner til en enhet som vurderes som nødvendig for å yte en gitt tjeneste. 4) Feil En tilstand for en enhet karakterisert ved en manglende evne til å utføre en krevd funksjon, bortsett fra manglende evne på grunn av forebyggende vedlikehold eller andre planlagte handlinger, eller på grunn av manglende eksterne ressurser. Mai 2011 Side 3 av 93

4

5 Innledning De skadetypene som er mest aktuelle for en kraftledning er: råte korrosjon utmatting deformasjoner / forskyvninger løse/defekte bolteforbindelser og deler forvitring hakkespetthull mekaniske skader og brannskader Tilstandskontrollmetoder Kapitlet beskriver de viktigste tilstandskontrollmetodene (både inspeksjoner og direkte målinger) som kan benyttes for overvåking og diagnostisering av enhetens tilstand. Hvis en tilstandskontrollmetode kan brukes for bedømming av den aktuelle tilstanden til enheten gir dette kapitlet også kriterier for karaktersetting. De tilstandskontrollmetodene som er mest aktuelle for en kraftledning er: visuell inspeksjon termografering deteksjon av partielle utladninger resistansmåling hammermetode råtehund ultralyd (PURL) Poletest POLUX Pilodyn boring (manuelt bor eller momentbor) Kriterier for karaktersetting I noen tilfeller kreves flere tilstandskontrollmetoder og målinger for å kunne karaktersette tilstanden, f.eks. ved kontroll av kraftledningsstolper. I disse tilfellene kan kriteriene for karaktersetting være angitt i et eget kapittel. Tilstandkontrollprogram Kapitlet inneholder et veiledende tilstandskontrollprogram for den aktuelle enheten. Litteraturreferanser Denne håndboka gir mange referanser til rapporter, standarder og veiledninger (f.eks. RENblader) samt annen type litteratur hvor en kan finner fordypende informasjon hvis en skulle være interessert i detaljer om komponenter, konstruksjonsløsninger, skadetyper og tilstandskontrollmetoder. Mai 2011 Side 4 av 93

6

7 Innholdsfortegnelse Innholdsfortegnelse 1 KRAFTLEDING Funksjon Delsystemer Skader og skadeårsak STRØMFØRENDE SYSTEM Komponentbeskrivelse Skadetyper Faseline Kontaktklemmer og skjøter Tilstandskontrollmetoder og karaktersetting Visuell inspeksjon Termografering (IR-termografisk metode) Deteksjon av partielle utladninger Resistansmåling TREMAST Komponentbeskrivelse Skadetyper Tilstandskontrollmetoder Visuell inspeksjon Hammermetode Råtehund Pole Ultrasonic Rot Locator (PURL) Poletest POLUX Pilodyn (Pilodyn-slaghammer og repeterende Pilodyn-slaghammer) Manuelt bor (f.eks. tilvekstbor) Momentbor (f.eks. Resistograph) Tilstandsvurdering og karaktersetting Trestolper (råteskader, hakkespetthull, mekaniske skader, e.l.) Skader på traversfeste (klaver, traversstag og bolter) Løs eller manglende topphette Mast ute av stilling TILSTANDSKONTROLLPROGRAM LITTERATURREFERANSER Mai 2011 Side 5 av 93

8

9 Innholdsfortegnelse Vedlegg A SKADER PÅ STRØMFØRENDE SYSTEM A.1 Skader på liner A.2 Skader på klemmer og skjøter A.3 Korrosjonstyper B TILSTANDSVURDERING AV TREMASTER B.1 Metoder for tilstandsvurdering og karaktersetting B.1.1 Generelt grunnlag for en tilstandsvurdering B.1.2 Metoder for tilstandkontroll av trestolper B.2 Undersøkelse av stolpens tverrsnitt og beregning av stolpens motstandsmoment B.2.1 Beregning av stolpens dimensjonerte motstandsmoment B.2.2 Undersøkelse av tverrsnitt og stolpens resterende motstandsmoment B.3 Trefibrenes karakteristisk fasthet C TILSTANDSKRITERIER OG SKADENIVÅER PÅ FEAL-LINER 6/ Mai 2011 Side 6 av 93

10

11 1 KRAFTLEDING 1.1 Funksjon Den primære funksjonen til en kraftledning er å overføre driftsstrøm og dimensjonerende kortslutningsstrømmer uten overoppheting eller for høye tap holde driftsspenning og dimensjonerende spenninger uten kortslutninger og oversalg til jord 1.2 Delsystemer En kraftledning består av følgende delsystemer: strømførende system lineoppheng mast (tremast, betongmast, stålmast) fundamentering og forankring jordings- og overspenningsavledningssystem tilleggsutstyr Den aktuelle versjonen til håndboka inneholder kun kapitler som handler om disse delsystemene: strømførende system tremast Flere kapitler er planlagt og skal følge senere. 1.3 Skader og skadeårsak I praksis skyldes mange skader design- og montasjefeil samt dårlig prosjektering. Linjen kan være for svak dimensjonert, konstruksjonsløsninger eller komponenter ble valgt feil, skader kan bli initiert gjennom uriktig montasje, mm. Dette kan føre til redusert styrke, økt belastning av andre komponenter, mastehavari og initiering av følgeskader. Det er viktig å sjekke om ikke slike underliggende årsaker (rotårsak) har ført til en skade, fordi den samme skaden igjen vil dukke opp etter kort tid hvis ikke den underliggende årsaken kartlegges og fjernes. Forebyggende tiltak (gode rutiner og nøyaktige kontroller under prosjektering, innkjøp, linjebygging, som f.eks. byggeovervåking og kvalitetskontroller) er meget viktig i denne sammenhengen for å unngå skader og feil i driftsperioden. Mai 2011 Side 7 av 93

12 Strømførende system 2 STRØMFØRENDE SYSTEM 2.1 Komponentbeskrivelse Den primære funksjonen til et strømførende system er å overføre driftsstrøm og dimensjonerende kortslutningsstrømmer uten overoppheting eller for høye tap. Samtidig må deler av det strømførende systemet ha mekaniske egenskaper (sekundærfunksjon), som skal motstå ulike statiske og dynamiske lastvirkninger. Disse er et resultat av samvirket mellom de dimensjonerende klimalastene (is, vind etc.), opphengsystem, mast og linjedesign. Et strømførende system består av følgende komponenter: faseleder eller faseline skjøt kontaktklemme 1) Dessuten er loopen en del av det strømførende systemet. Loopen er imidlertid et systemarrangement bestående av ulike komponenter (line, avspenning, loopskjøter (hylse eller parallellklemme), dempelodd, støtteisolator, ). Loopen blir derfor ikke beskrevet som en egen komponent i tilstandskontrollhåndboka. Skadetyper og tilstandskontrollmetoder som er aktuell for loopen vil imidlertid være beskrevet i kapitlene for de enkle komponentene. Det er viktig å påpeke at design og type komponenter som er brukt på loopen vil ha stor betydning for type skader som oppstår, hvor disse skadene oppstår og hvor rask skadene oppstår. Ulike looparrangementer og deres fordeler og ulemper er beskrevet i referansene [1] og [2]. Faseleder Faselederen overfører den elektriske energien til forbrukerne, og den skal kunne tåle store mekaniske påkjenninger. Faselederen er den viktigste delen i et kraftledningssystem. Dimensjonen til stolper, spennlengder, barduner, traverser og isolatorer bestemmes blant annet ut fra ledertypen. Det finnes mange typer faseledere, både med og uten isolasjon: Isolerte ledere blir brukt både ved lavspenningsanlegg og høyspenningsanlegg opp til 24 kv. Eksempelvis EX- hengeledning, BLL eller BLX. Uisolerte ledere er enten av én tråd eller kombinasjon av flere uisolerte tråder. En line er en flertrådet uisolert eller en XLPE- (PEX-) eller PE-belagt leder. Materialet kan være kopper, aluminium, stål, en kombinasjon av stål og aluminium eller legert aluminium. Kopper er dyrere enn aluminium, men det har bedre ledningsevne. I et korrosivt miljø er kopper det beste materialet. Ellers er det ulike typer aluminiumsliner; det finnes også innfettete liner til bruk i områder som er utsatt for korrosjon. 1) Med kontaktklemme mener vi i hovedsak skruklemmer som kan åpnes. Mai 2011 Side 8 av 93

13 Strømførende system I store overføringslinjer er det vanlig at ledningsmaterialet er en kombinasjon av aluminium og stål (Feral). Stål har forholdsvis dårlig ledningsevne og gir stor overføringstap. Stål blir først og fremst brukt for å gi god mekanisk styrke der det er store spennlengder, og det brukes som oftest i kombinasjon med aluminium, som har god ledningsevne. I lavspenningsanlegg blir det stort sett brukt kopper og aluminium. Den vanligste typen er en isolert Al-hengeledning som har typebetegnelse EX [3]. Skjøt En skjøt defineres som en strekkfast eller ikke strekkfast kontaktovergang. Skjøten kan ha følgende bruksområder: mekanisk og elektrisk forbindelse i et spenn mekanisk og elektrisk forbindelse i en avspenning elektrisk forbindelse i en loop isolerende (EX-hengeledning) Skjøter kan deretter deles inn i grupper etter det prinsippet som benyttes for å oppnå god elektrisk- eller mekanisk holdfasthet. Vanlige skjøtetyper som er brukt i Norge er: presshylse automatskjøt (kileskjøt) vriskjøt detonasjonsskjøt (eksplosjonsskjøt) andre De ulike skjøtetypene er beskrevet i rapporten Tilstandskontroll av klemmer og skjøter i kraftledninger [1]. Kontaktklemme En kontaktklemme skal fungere som en ikke strekkfast kontaktovergang. En kontaktklemme (kort: klemme) kan ha følgende bruksområder: skjøt i loop (parallellklemme) avgrening frakobling ved arbeid på linjen (skruklemme som kan åpnes) isolerende og penetrerende på isolerte ledere (EX-hengeledning) kobling til apparat kombinert koblings- og jordingsklemme midlertidig fra- eller tilkobling, som f.eks. AUS Det finnes to typer kontaktklemmer: Avgreningsklemmer og parallellklemmer (se Figur 2.1 og Figur 2.2). Mai 2011 Side 9 av 93

14 Strømførende system Avgrenings- og parallellklemmer kan deles inn i undergrupper avhengig av hvilke ledere som skal kobles sammen: Avgreningsklemmer kan ha to lederspor med ulik krumningsradius og eventuelt ulike kontaktmaterialer. o Al/Al o Al/Cu (overgangsklemme) o piggklemmer (Al/Al, Al/Cu) En parallellklemme fungerer som en ikke strekkfast skjøt og skiller seg i hovedsak fra avgreningsklemmene ved at de to ledersporene har samme krumningsradius. En sekundærfunksjon er også at den benyttes til frakobling. o Al/Al o Cu/Cu Forskjellige avgrenings- og parallellklemmer er nærmere beskrevet i rapporten Tilstandskontroll av klemmer og skjøter i kraftledninger [1]. Figur 2.1 Avgrening fra en gjennomgående ledning med avgreningsklemmer i loopen. Figur 2.2 Parallellklemmer i loop. Mai 2011 Side 10 av 93

15 Strømførende system 2.2 Skadetyper Faseline Faselinen vil i hovedsak være utsatt for følgende skadetyper: sårskader (hakk, sår, riper, lysbuesår, etc.) slitasje (overflateslitasje, innvendig slitasje og slitasje mellom trådlag) korrosjon deformasjon og forskyvninger (slakke tråder, burdannelse, redusert eller økt pilhøyde, etc.) trådbrudd Disse skadetypene er beskrevet i Tabell 2.1 Tabell 2.5. En nærmere beskrivelse av skadetypene samt bakenforliggende årsaker er gitt i Vedlegg A. Tabell 2.1 Faseline Sårskader. (Se også Tabell A.1 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Hakk, sår, riper: ytre mekaniske påvirkninger - Lysbuesår: overspenninger, kortslutninger, jordslutninger eller serielysbue - Utmatting, korrosjon, trådbrudd, linebrudd - Visuell inspeksjon - Synlige skader og avvik på linens overflate a) b) c) Figur 2.3 Sårskader: a) Tversgående hakk ved kanten av tapen (mulig årsak: bruk av kniv for å kappe tapen). b) Tversgående hakk på linens overflate (mulig årsak: spor etter oppstrekningsverktøy). c) Skade på linens overflate (mulig årsak: slitasje/fretting ved vibrasjon eller linependling). Mai 2011 Side 11 av 93

16 Strømførende system Tabell 2.2 Faseline Slitasje. (Se også Tabell A.2 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Gnidningskorrosjon - Fretting - (Abrasiv) slitasje pga. partikler - Redusert ledningsevne - Redusert bruddstyrke - Trådbrudd - Linebrudd - Kan initiere utmatting - Visuell inspeksjon - Synlige slitasjetegn på linens overflate - Mørkt belegg på eller mellom trådene - Mørkt pulver mellom trådene nær klemmer og hylser Figur 2.4 Slitasje på indre trådlag av aluminium (mulig årsak: vibrasjon og pendling). Mai 2011 Side 12 av 93

17 Strømførende system Tabell 2.3 Faseline Korrosjon. (Se også Tabell A.3 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Ulike korrosjonstyper (som beskrevet i Tabell A.9 i Vedlegg A) - Redusert ledningsevne - Redusert bruddstyrke - Trådbrudd - Linebrudd - Kan initiere utmatting - Visuell inspeksjon - Termografering - Synlige tegn til korrosjon f.eks. hvite korrosjonsbelegg a) b) c) Figur 2.5 Korrosjonsskader: a) Korrosjon i linen utenfor avspenningen på strekksiden (mulig årsak: GaK eller SK). b) Korrosjon i linen (mulig årsak: ACC eller GaK). c) Linebrudd (mulig årsak: GaK mellom stål og aluminium). GaK: Galvanisk korrosjon, SK: Spaltekorrosjon, ACC: Vekselsstrømkorrosjon. Mai 2011 Side 13 av 93

18 Strømførende system Tabell 2.4 Faseline Deformasjoner og forskyvninger. (Se Tabell A.4 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Plastisk tøyning (materialflytning) - Økt linestrekk - Redusert linestrekk - Slitasje - Utmatting - Korrosjon - Trådbrudd - Linebrudd - Visuell inspeksjon - Måling av pilhøyde vha. landmålingsutstyr - Synlige tegn til løse tråder og deformasjoner - Synlig stram eller slakk line Figur 2.6 Eksempel på deformasjoner og forskyvninger: Burdannelse (mulig årsak: uheldig montasje). Mai 2011 Side 14 av 93

19 Strømførende system Tabell 2.5 Faseline Trådbrudd. (Se Tabell A.5 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Kritiske tøyning eller spenning - Kombinert strekk- og bøyespenninger - Utmatting pga. dynamiske påkjenninger - Høy temperatur - Produksjonsfeil - Lysbuer - Vekselstrømkorrosjon eller slitasje mellom trådene - Løse tråder - Redusert ledningsevne - Avsmelting av stålkjernen - Fasebrudd - Visuell inspeksjon - Termografering - Deteksjon av partielle utladninger - Synlige tegn til korrosjon a) b) Figur 2.7 a) Trådbrudd i stålline i fjordspenn. b) Trådbrudd inne i klemmen (mulig årsak: utmatting pga. vibrasjon). Mai 2011 Side 15 av 93

20 Strømførende system Kontaktklemmer og skjøter Kontaktklemmene og skjøtene vil i hovedsak være utsatt for følgende skadetyper: redusert kontaktkraft dårlig kontaktovergang korrosjon Disse skadetypene er beskrevet i Tabell 2.6 Tabell 2.8. En nærmere beskrivelse av skadetypene samt bakenforliggende årsaker er gitt i Vedlegg A. Tabell 2.6 Kontaktklemmer og skjøter Redusert kontaktkraft. (Se Tabell A.6 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Plastisk deformasjon, kryp og sig - Utflatting av leder - Sprekkdannelse og brudd i klemme - Frostsprengning i hylse eller indre hydraulisk trykk i detonasjonsskjøt - Løse bolter - Resistansøkning - Ustabil kontaktovergang - Overtemperatur og avsmelting av linetråder - Redusert mekanisk holdfasthet i strekkfaste skjøter - Utglidning av lina - Fasebrudd - Brannskader - Visuell inspeksjon - Resistansmåling - Termografering - Momentnøkkel (for å kontrollere tiltrekkingsmoment) - Økt resistans - Varmeutvikling - Synlig lederutflating - Synlige sprekker eller brudd - Økt eller sterk varierende hylsediameter - Løs line - Løse bolter eller redusert tiltrekkingsmoment - Trådbrudd Mai 2011 Side 16 av 93

21 Strømførende system Tabell 2.7 Kontaktklemmer og skjøter Dårlig kontaktovergang. (Se Tabell A.7 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Liten kontaktkraft - Dårlig kraftfordeling - Lite kontaktareal - Lite oksid-brytende kontakter - Dårlig forsegling av kontaktflatene - Kortslutning - Resistansøkning - Ustabil kontaktovergang - Dynamiske påkjenninger og mekanisk svikt - Overtemperatur og avsmelting av linetråder - Fasebrudd - Brannskader - Visuell inspeksjon - Resistansmåling - Termografering - Synlige avvik i montasjen - Økt resistans - Varmeutvikling - Mørke klemmer eller liner Mai 2011 Side 17 av 93

22 Strømførende system Tabell 2.8 Kontaktklemmer og skjøter Korrosjon. (Se Tabell A.8 i Vedlegg A.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Galvanisk korrosjon pga. av sammenkobling av ulike materialer - Spaltekorrosjon pga. fuktighet og forurensninger i trange hulrom - Vekselstrømskorrosjon pga. ujevn strømfordeling - Redusert kontaktareal - Resistansøkning - Ustabil kontaktovergang - Overtemperatur og avsmelting av linetråder - Utglidning av line - Fasebrudd - Brannskader - Visuell inspeksjon - Resistansmåling - Termografering - Synlige tegn til korrosjon - Synlige korrosjonsprodukter - Økt resistans - Varmeutvikling - Mørke klemmer eller liner - Trådbrudd Figur 2.8 Korrosjon i en overgangsklemme. Mai 2011 Side 18 av 93

23 Strømførende system 2.3 Tilstandskontrollmetoder og karaktersetting Den mest vanlige måten for tilstandskontroll av liner/strømførende system er visuell vurdering, utført fra bakken av en fotpatrulje eller fra helikopter. Dette er en effektiv metode, men bør brukes sammen med instrumentelle metoder (f.eks. termografering eller deteksjon av partielle utladninger) og eventuelt stikkprøver med påfølgende laboratorie- /skadeanalyser for å danne et riktig bilde av det framtidige vedlikehold - og fornyelsesbehovet. Beskrivelsen i denne håndboka er begrenset til de følgende metodene: visuell inspeksjon stikkprøver med påfølgende laboratorie-/skadeanalyser termografering (IR-termografisk metode) deteksjon av partielle utladninger resistansmåling på klemmer og skjøter Andre metoder som er under utvikling eller som er delvis brukt i utlandet er beskrevet i notatet Informasjon om vanlige tilstandskontrollmetoder for liner [4] Visuell inspeksjon Visuell kontroll er den mest vanlige metoden ved kontroll av liner, skjøter og klemmer. Metoden er ikke destruktiv og kan utføres fra bakken med kikkert og kamera eller speil på isolerstang, gyrostabiliserte kameraer fra helikopter eller ved at kontrolløren klatrer opp i masten og løsner på klemstykket i hengeklemmen for å kunne inspisere liner mht. korrosjon og slitasje. Tilstandsparametrene som registreres er visuelle subjektive inntrykk. Linen kontrolleres mht. mørke skygger eller korrosjon som snor seg langs linen mellom trådene (indikasjon på trådbrudd, dårlig kontakt, begynnende vekselstrømkorrosjon), slitasje på linens overflate, mørkt pulver mellom trådene (vibrasjon), lysbuesår, sprekker eller trådbrudd. Om metoden kan brukes under drift er avhengig av om kontrolløren skal stå på bakken, sitte i helikopter eller om han skal klatre i stolpen. Fordelen med metoden er at den gir på en enkel måte mulighet for å avdekke ytre skader og klarlegge årsakene. Ulempen med metoden er at besiktigelsen kan være tidkrevende og krever en erfaren kontrollør som kan vurdere tilstandsparametrene. Med mindre det er langt framskredne korrosjonsangrep vil metoden ikke kunne gi informasjon om linens indre nedbrytning. Kvaliteten på registreringen avhenger av kontrollørens erfaring, nøyaktighet, kunnskap om utstyret, materialer og skadetyper. Det er vanskelig å inspisere hele faselederen. Det begrenser seg ofte til noen meter fra mastepunkt. Selv grove feil midt i spenn er vanskelig å detektere, men bruk av helikopter kan gi mulighet til å oppdage slike feil. Kriterier for karaktersetting for klemmer og skjøter er gitt i Tabell 2.9. Et forslag på tilstandskriterier for FeAl-liner - 6/1 er gitt i Tabell 2.10 basert på inndelingen i ulike skadenivåer som er presentert i rapporten Tilstandskontroll av liner [5]. I 0 er det vist bilder med eksempler på ulike skadenivåer for korrosjon på FeAl-liner - 6/1. Mai 2011 Side 19 av 93

24 Strømførende system Tabell 2.9 Strømførende system Visuell inspeksjon av klemmer og skjøter. Karakter Kriterier for karaktersetting 1 Ingen synlige tegn til skader eller feilmontasje Kontaktflatene er ikke børstet og innfettet. Klemmen er plassert i loopens 2 laveste punkt. Enkelte linekordeler ligger utenfor klemmen. Klemmen er åpnet og remontert uten børsting og innfetting. Det er benyttet fett 3 som inneholder partikler, i skruklemmer. Bendsling på linens ende ligger under klemmen. Linen har flatet ut. En klemmedel ligger skeivt. Synlige tegn på varmgang (smeltet tråd, fargeforandring, lysbuesår) Kraftige utbulninger eller formvariasjoner i skjøtehylser. Kraftig korrosjon. 4 Kontaktfett er hardt og har kokset seg. Kontakten har synlige sprekker. Kraftige deformasjoner på klemmedeler. Klemmen er løs. 5 Funksjonssvikt har ført til fasebrudd eller utglidning av linen. Tabell 2.10 Strømførende system Visuell inspeksjon av liner 1). Tilsvarende Karakter Kriterier for karaktersetting 1) 2) (se også 0) skadenivå i [5] Ingen synlige tegn til skader eller feilmontasje 0, 1 Blank eller halvblank line 1.1 Uangrepet Al, ingen Al-oksid mellom trådene Lysgrå halvblank line Grå - sort belegg mellom trådene 1.2, 1.3, 1.4, 2.1, Ofte mørke flekker og striper med jevne mellomrom Grå islett og spesielt på undersiden Ingen Al-oksid, eller skimter litt Al-oksid mellom trådene Mellomgrå eller mørkegrå halvblank line eller matt line Mørkegrå belegg på undersiden 3.1, 3.2, 3.3., 4.1, 4.2, Ofte mørke flekker Tydelig Al-oksid mellom trådene, eller skimter ofte Al-oksid mellom trådene Mellomgrå eller mørkegrå matt line Mørkegrå belegg på undersiden 5.1, 6.1, Ser tydelig Al-oksid mellom trådene som sprenges fra hverandre Linen har trådbrudd 5 Funksjonssvikt har ført til fasebrudd - 1) Gjelder kun korrosjon på FeAl-liner - 6/1 2) Observasjoner på linens overflate eller mellom trådene Mai 2011 Side 20 av 93

25 Strømførende system Termografering (IR-termografisk metode) Alle objekter med temperaturer over det absolutte nullpunkt 0 K, har en utstråling av elektromagnetisk energi. Innenfor en avgrenset del av dette bølgespekteret finnes det infrarøde området (IR-området), som også kan betegnes som varmestråler. Registrering av IR-strålers intensitet kan skje ved å benytte en enkel detektor, som er aktiv innenfor et begrenset optisk fokusert område (punktmåler), eller ved bruke en helikoptermontert gyrostabilisert plattform eller håndholdt detektor, som kan gjengi et videobilde og termisk bilde, såkalt termografering. Dataene lagres slik at det kan gjennomføres laboratorieanalyser for å justere de ulike måleparametrene. Ved bruk av nyere IR-følsomme instrumenter er det mulig på sikker avstand å måle temperaturen på spenningssatte komponenter i el-anlegg. Utstyret er brukt til å detektere skader på liner klemmer og skjøter. Metoden gir et synlig varmebilde (Figur 2.9) eller temperaturgradienten. Skadetyper som kan registreres er: trådbrudd kraftig korrosjon ujevn strømfordeling pga. trådbrudd ved eller under opphengsklemmer Fordelen med metoden er at den er praktisk med hensyn til å kontrollere liner, klemmer og skjøter fra et helikopter, et kjøretøy eller fra bakken. Ulempen er at, for å kunne gjennomføre en korrekt temperaturmåling, må brukeren kjenne til alle parametrene som i større eller mindre grad påvirker målingene. Justering av kameraet er kritisk mht. ytre faktorer som vil påvirke måleresultatene. Faktorer som det må tas hensyn til er refleksjoner, strålingsoppvarming, lastavhengig oppvarming og forandring av emisjonsfaktoren. Variasjon i emisjonsfaktoren (f. eks mørke flekker pga. fett og lignende) gir falsk indikasjon på korrosjon. Korrosjon eller annen nedbrytning i et tidlig stadium kan ikke registreres. Å ta hensyn til alle disse faktorene synes derfor ikke å være spesielt praktisk. Pga. nevnte ulemper gjennomføres derfor vanligvis kontrollen på en enklere måte ved at en sammenligner fasene, og dersom en av kontaktforbindelsene er varmere enn de andre, så blir denne skiftet ut. Dette er imidlertid ingen garanti mot at de øvrige kontaktene kan ha forhøyet resistans. Kriterier for karaktersetting er gitt Tabell Tilstanden til kontakten bestemmes av dens registrerte temperaturstigning T reg. Denne størrelsen tilsvarer temperaturdifferansen mellom kontakten T kon og omgivelsestemperaturen T o eller eventuelt linen T L. Det forutsettes at temperaturstigningen er forårsaket av strømbelastningen I L. Begge verdier registreres samtidig, og for å kunne evaluere tilstanden til kontakten, må den registrerte temperaturstigningen T reg omregnes til temperaturstigningen T eva, som ville oppstått ved maks strømbelastning i linen, f.eks. termisk grenselast, I maks. T eva = (I maks / I L ) 2 T reg T reg registrerte temperaturstigning T kon kontaktens temperatur T o omgivelsestemperaturen I L strømbelastning i linen I maks maks strømbelastning, for eksempel termisk grenselast T eva evaluert temperaturstigning i kontakten ved maks strømbelastning Mai 2011 Side 21 av 93

26 Strømførende system Figur 2.9 Termografering: Ujevn strømfordeling i en line nær et tilkoblingspunkt. Tabell 2.11 Strømførende system Termografering av klemmer og skjøter. Karakter Kriterier for karaktersetting Anmerkning Overtemperatur i forhold til omgivelsestemperatur Overtemperatur i forhold til line eller kontakter på Hvis overtemperatur, T eva < 10 o C, kan drift fortsette uten restriksjoner For 10 o C < T eva < 35 o C, kan utskifting være nødvendig i løpet av neste vedlikeholdsperiode For 35 o C < T eva < 70 o C, kan utskifting være nødvendig i løpet av en måned For T eva > 70 o C, kan utskifting være nødvendig straks nabofaser Kontaktens temperatur er lavere enn linas (negativ overtemperatur). Ingen synlige eller målbare tegn til overtemperatur i forhold til lina. Sammenlignet med kontakten i nabofasen kan denne kontakten ha høyere temperatur. Lik eller litt høyere temperatur enn lina og kontakten i nabofasen. Kan ha høy overtemperatur i forhold til lina 5 Funksjonssvikt har ført til fasebrudd eller utglidning av linen. På grunn av maskeringseffekter av vind, konveksjon til lina, solstråling, regn, fukt, tåke, varierende emisjonsfaktorer for lav strømbelastning, så, kan målingene bli usikre Større pålitelighet for å kunne registrere overtemperatur Mai 2011 Side 22 av 93

27 Strømførende system Deteksjon av partielle utladninger Det finnes måleutstyr for å detektere partielle utladninger, bl.a. de følgende to instrumenter: Glim-Tech Glim-Tech konseptet består av et helikoptermontert måle- og registreringsutstyr, som skal detektere utstrålte elektromagnetiske støypulser fra partielle utladninger på skadede komponenter i luftnett. Det har vært utført målinger på kraftledninger opp til 420 kv systemspenning. I tillegg inngår et håndholdt utstyr for deteksjon av akustisk støy fra partielle utladninger. Det akustiske utstyret kan anvendes på spenningsnivå opp til 66 kv. Utstyret bør kun benyttes i tørt vær. Erfaringer har vist at utladninger i mange tilfeller er detektert fra løse topphetter, barduner som ligger an mot travers eller fra løse isolatorfester. Daycor II DayCorII er en bil- eller helikoptermontert, gyrostabilisert, dag - og natt UV/videokamera, for inspeksjon og detektering av korona og lysbuedannelse i kraftledninger og isolatorer på mer en 150 m avstand. UV registreringen foregår i et bølgebånd ( nm) hvor solstrålene absorberes av osonlaget slik at UV stråling i dette bølgebåndet bare kan komme fra andre kilder. Skader som kan detekteres med disse instrumentene er først og fremst trådbrudd. Fordelen med metoden er at den gir en enkel mulighet for å avdekke trådbrudd i ytre lag. Ulempen er at kun skader i linens ytre trådlag registreres, og sannsynligvis ikke under hengeklemmer og avspenningsklemmer. Korrosjon i et tidlig stadium kan ikke registreres. Tabell 2.12 Strømførende system Deteksjon av partielle utladninger. Karakter Kriterier for karaktersetting Utladningsnivået på korrekt utførte bendslinger vil normalt være så små at de 1 ikke medfører forstyrrelser på radio og TV, og vil vanligvis ikke bli detektert fra helikopter. 2 Det er vanskelig å nyansere mer detaljert. 3 Dårlig kontakt i jordforbindelsen mellom travers / isolator og mastejording, sprekker i støtte eller piggisolatorer, skadet overspenningsavleder, dårlig 4 utførte eller skadete bendslinger og trådbrudd i linens ytre lag kan gi kraftige utladninger som kan detekteres. 5 Funksjonssvikt har ført til fasebrudd eller utglidning av linen. Mai 2011 Side 23 av 93

28 Strømførende system Resistansmåling Tilstanden kan angis ved k-verdien. k-verdien beregnes ved: k-verdi = kontaktens resistans / tilsvarende linelengdes resistans Kontaktens kritiske k-verdi defineres som en tilstand hvor differansen mellom linens temperatur like utenfor skjøten og linetemperaturen lenger ute i spennet ( T = T Linetemperatur like utenfor skjøt T Linetemperatur ute i spennet ) er null, se Figur Kontaktsystemet går altså over fra å være kaldere til å bli varmere enn linen. Avhengig av skjøtens dimensjoner kan den kritiske k-verdien for en skjøt erfaringsmessig ligge i området 1,2 1,6. T ΔT 0 k kritisk k Figur 2.10 Kontaktens kritiske k-verdi defineres som en tilstand hvor differansen T mellom linens temperatur like utenfor skjøten og linetemperaturen lenger ute i spennet er null. Konsekvensen av høy k-verdi er: Høyere startverdier ved montasje kan føre til akselerert aldring Strømbanen kan tvinges over i stålkjernen pga. dårlig kontakt mellom linen og aluminiumhylsen. Dette kan føre til overoppheting og avsmelting av stålkjernen inne i skjøten eller lysbuer og avsmelting av stål og aluminiumtråder like utenfor skjøten. Skjøtenes tilstand kontrolleres ved en resistansmåling over hele skjøten og over hver halvdel, se måleoppsettet i Figur 2.11 og Figur Følgende målinger utføres: L r = referanselinens lengde [m] L a = linelengde på side 1 av skjøten [m] L b = linelengde på side 2 av skjøten [m] L j = skjøtens lengde [m] (hele eller halve skjøten) R r = referanselinens resistans [μωω] (fra tabell) R j = skjøtens resistans [μω] (hele eller halve skjøten). R = R a + R j + R b R a eller R b = linetampenes resistans Mai 2011 Side 24 av 93

29 Strømførende system Referanseline Lr Rr Skjøt La Lj Lb Ra Rj Rb Figur 2.11 Måleoppsett for k-verdimåling over hele skjøter. La Lj Ra Rj Figur 2.12 Måleoppsett for k-verdimåling over den ene halvdelen av skjøten. Den hele eller halve skjøtens resistans R j beregnes iht. IEC på følgende måte: La + Lb R = j R Rr Lr k-verdien beregnes da som: k = R L j r r R L j Tabell 2.13 Strømførende system Resistansmåling. Karakter Kriterier for karaktersetting 1 k < 0,4 Kontakten har lavere temperatur enn lina. 2 0,4< k < < k < 1,6 Kontakten har samme temperatur, som lina ved k 1,5-1,6 4 k > 1,6 Kontakten har høyere temperatur enn lina. 5 Funksjonssvikt har ført til fasebrudd eller utglidning av lina. Mai 2011 Side 25 av 93

30 Tremast 3 TREMAST 3.1 Komponentbeskrivelse Primærfunksjonen til en mast er å bære faselinen og å holde linen i en posisjon over bakken slik at kravene på forskrifter om minsteavstander (faseavstand og avstand over bakken, til hus, vei, vegetasjon etc.) er oppfylt. Samtidig skal en mast motstå en dimensjonerende klimalast som avhenger av linjetype og spenningsnivå (sekundærfunksjon). En tremast kan bestå av følgende komponenter: trestolpe travers klave for traversfeste topphette traversstag lineoppheng (skal beskrives i eget kapittel) fundamentering, forankring og avstivning (skal beskrives i eget kapittel) o fundament o fjellstag (=forankringsstag) o fotbolt o bardun o strever o diverse andre; bolter, skruer, dybler, labanker, diverse andre komponenter (for eksempel driftsmerking) I dette kapittelet ser vi imidlertid kun på de følgende tremastkomponentene: trestolpe travers klave for traversfeste traversstag topphette En prinsippskisse av en tremast er vist i Figur 3.1. Tremaster kan deles inn i seks ulike konstruksjoner som vist i Figur 3.2. Mai 2011 Side 26 av 93

31 Tremast topphette klave travers isolator pinneskruer traversstag bardunholder strever bardun gjennomgående jordline jordleder fjellstag fundament Figur 3.1 Tremast med angivelse av utstyr og sammenføyninger. (Konstruksjonen er neppe reell, men tegningen brukes her som anskueliggjøring.) E-mast H-mast H-mast med strev (N-mast) A-mast dobbel A-mast (DA) AA-mast Figur 3.2 Forskjellige konstruksjonsløsninger for tremaster. Figuren viser også potensielle angrepspunkter for råte som er markert med sirkler. Mai 2011 Side 27 av 93

32 Tremast 3.2 Skadetyper På en tremast vil i hovedsak følgende skadetyper kunne oppstå: råteskader hakkespetthull mekanisk skade brannskade forvitring ute av stilling korrosjon på bolter, stag og klaver deformasjon av bolter, stag og klaver utmatting av klaver og bolter for traversfeste løse bolter og klaver Disse skadetypene er nærmere beskrevet i Tabell Tabell Tabell 3.1 Tremast Råteskade (gjelder både trestolper og tretravers). Årsaker - Mastekonstruksjon (Figur 3.2, Figur 3.3, Figur 3.4) - Manglende topphette - Tildekning av trevirke (f.eks. skilt, eller asfalt inntil stolpe) - Dårlige råtebeskyttende egenskaper (f.eks. dårlig eller feil impregnering) - Klima (kombinasjon av høy temperatur og fukt) - Grunnforhold (fjell, skog, dyrket mark, ) Mulige konsekvenser - Mekanisk svekkelse som fører til redusert evne til å motstå ytre påkjenninger - Brudd eller mastehavari - Stolpen eller traversen gir etter slik at de forskriftsmessige avstandene ikke overholdes Tilstandskontrollmetoder 1) - Visuell inspeksjon - Hammermetoden - Pole Ultrasonic Rot Locator (PURL) - Poletest - POLUX - Manuelt bor - Momentbor (f.eks. Resistograph) - Pilodyn (på saltimpregnerte stolper) - Råtehund Påvisning - Visuell kontroll: Synlige tegn på råte - Hammer: Klangen i stolpen og tilbakespretten av hammeren - PURL: Positiv utslag på råte (lyssignal) og motstandsmoment av et råteskadet tverrsnitt i % av det opprinnelige motstandsmomentet - Poletest: Bøyefasthet (fiberstyrke) - POLUX: Bøyefasthet (fiberstyrke) - Momentbor: Skalltykkelse og relativ materialfasthet - Manuelt bor: Skalltykkelse - Pilodyn: Relativ materialfasthet - Hund: Råtelukt 1) Metodene er nærmere beskrevet i [6] og [7]; flere tilstandskontrollmetoder er listet opp i [8] Mai 2011 Side 28 av 93

33 Tremast Råte i stolpetopp pga. manglende topphette Råte i spettsmie Råte i boltehullene for stagfestene Råte i hullene for hakeboltenes festekramper Råte i skråskjært fuktsugende stolpeende Figur 3.3 Råteutsatte områder i kreosotimpregnerte stolper med fjellstag og bolting av mastefot. Figur 3.4 Råteutsatte områder i kreosotimpregnerte limtrestolper. Mai 2011 Side 29 av 93

34 Tremast Det skilles mellom innvendig og utvendig råte (se Figur 3.6). Utvendig råte har størst innvirkning på stolpens styrke, fordi det er i det ytre skallet hvor spenningene er høyest under bøyebelastning. Tabell 3.1 viser de mest vanlige tilstandskontrollmetodene. Disse metodene, samt flere andre metoder, er nærmere beskrevet i rapporten Metoder som kan benyttes til registrering av råte i trestolper [6]. Noen utvalgte tilstandskontrollmetoder (visuell kontroll, hammermetoden, PURL, Poletest og boring) ble testet ut i en undersøkelse som ble gjennomført Resultatene er beskrevet i rapporten Uttesting av kontrollmetoder for trestolper [7]. En mer omfattende beskrivelse av råteproblematikken finnes i rapporten Sannsynlighet for råteangrep i trestolper [9]. Denne rapporten analyserer hvordan blant annet mastekonstruksjon, montasje, alder, grunnforhold og klima påvirker sannsynligheten for råteangrep. a) b) c) d) Figur 3.5 Råteutvikling innvendig råte: a) Begynnende råte i uimpregnerte lommer i overgangen mellom kjernen og det kreosotimpregnerte skallet. b) Råten sprer seg langs kreosotskallet. c) Kjernen er omsluttet av råte og bidrar ikke lenger til styrken ved bøyepåkjenninger. d) Kraftig kjerneråte i en kreosotimpregnert stolpe. Mai 2011 Side 30 av 93

35 Tremast a) b) c) Figur 3.6 Innvendig og utvendig råte: a) Innvendig råte i kjernen av en kreosotimpregnert stolpe. b) Utvendig råte. c) Utvendig råte i og like under jordbåndet. Tabell 3.2 Tremast Hakkespetthull. (Se Figur 3.7a og Figur 3.7b.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Hakkespettangrep pga. behov for reirplass, soveplass, matsøk, matfat osv. - Frittstående stolper på høydedrag som tilfredsstiller spettens krav til sikker sove- og reirplass - Mekanisk svekkelse som fører til redusert evne til å motstå ytre påkjenninger - Initiering av råte - Brudd eller mastehavari - Visuell inspeksjon - Bor eller annet utstyr (f.eks. PURL) for å kvantifisere skadeomfanget og hullets posisjon (for å kunne bedømme stolpens reststyrke) - Synlige tegn til hakkespettskader og hakkespetthull Rapporten Hakkespettskader på trestolper [10] kartlegger årsaken til hakkespettangrep i trestolper og kommer med anbefalinger om hensiktsmessige tiltak. Tabell 3.3 Tremast Mekanisk skade. (Se Figur 3.7c.) Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Ytre påkjenninger (påkjørsel med traktor eller brøytebil, trefall på mastene og linjen, ) - Svekkelser som fører til avskallinger, tverrsnittsreduksjon og dermed en styrkereduksjon - Skadepunkt kan være utgangspunkter for andre skader, f.eks. råte - Visuell inspeksjon - Synlige tegn til ytre mekaniske skader Mai 2011 Side 31 av 93

36 Tremast a) b) c) Figur 3.7 Hakkespetthull og mekaniske skader: a) Hakkespetthull b) Såkalt spettsmie med kongle c) Avskalling ved brøyting Tabell 3.4 Tremast Brannskade. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Brann eller lynnedslag - Jordslutning pga. fasebrudd eller loopbrudd - Mekanisk svekkelse som fører til redusert evne til å motstå ytre påkjenninger - Brudd eller mastehavari - Skadepunkt kan være utgangspunkter for andre skader, f.eks. råte - Visuell inspeksjon - Synlige tegn til brannskader Tabell 3.5 Tremast Forvitring. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Sol og værpåkjenninger - Mekanisk svekkelse som fører til redusert styrke - Trevirke kan bli fliset og splintret - Sprekkdannelse og avskallinger - Mastehavari - Visuell inspeksjon - Diametermåling - Synlige tegn til forvitring Mai 2011 Side 32 av 93

37 Tremast Figur 3.8 Forvitring på stolpens overflate pga. sol og værpåkjenninger. Tabell 3.6 Tremast Ute av stilling. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Svikt i forankring som vanligvis skyldes feil i forankringen, f.eks. fundamentskader eller feil utført fundamentering, bardunskader, forankringsskader, (se kapittel 8) - Feil dimensjonering eller feil montasje - Ekstraordinære værpåkjenninger (vind, is) - Vridning ved fasebrudd eller skjev islast - Økt belastning på mastekonstruksjonen, nabomaster og andre komponenter - Mastehavari - Visuell inspeksjon - Måling av forskyvning med lodd - Tegn til skjev mast, eller målt forskyvning i mastetoppen Skadetypen Ute av stilling skyldes egentlig skader eller svikt på andre enheter i kraftledningssystemet (se Tabell 3.6, årsaker). Derfor hører denne skadetypen egentlig hjem i andre kapitler i denne håndboka. Likevel nevnes denne skadetypen her i tremastkapittelet, fordi den skjeve stillingen av masten gjør først og fremst en kontrollør oppmerksom på at det er en skade. Tabell 3.7 Tremast Korrosjon på bolter, stag og klaver. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Korrosjon: Fukt, korrosivt miljø (f.eks. kystklima), - Saltimpregnerte stolper med CCA-impregnering (CCA: kobber, krom, arsen) eller annen kopperholdig impregnering kan gi korrosjon på metalliske komponenter - Redusert styrke, kan føre til brudd - Kan utløse utmatting (korrosjonsutmatting) - Økte belastninger på andre komponenter - Mastehavari - Initiering av følgeskader - Visuell inspeksjon - Synlige tegn til korrosjon, slakke barduner, skeive master Mai 2011 Side 33 av 93

38 Tremast Fotbolter er mest utsatt for korrosjon. Fotboltene kan være tildekket. For å kunne gjennomføre kontroll må disse blottlegges. a) b) Figur 3.9 a) Fotbolt og fjellstag. b) Brudd i forankringsstag pga. korrosjon (karakter 5). Tabell 3.8 Tremast Deformasjon på traversstag og bolter (traversbolter). Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Løse klaver eller andre feil som fører til større påkjenninger på traversstag og bolter - Ekstreme klimapåkjenninger - Underdimensjonering - Økte belastninger på andre komponenter - Mastehavari - Kan føre til ujevn lastfordeling på stolpene - Initiering av følgeskader - Visuell inspeksjon - Synlige tegn til deformasjon Tabell 3.9 Tremast Utmatting på klaver og bolter (traversbolter). Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Bevegelser i master pga. påkjenninger (f.eks. vind) - Dårlig konstruksjon (mast er ikke stiv nok) kan ofte være årsak - Design og produksjonsmetode av klave kan utløse utmatting (f.eks. kornvekst av kaldbearbeidet område i sinkbad) - Økte belastninger på andre komponenter - Kan føre til ujevn lastfordeling på stolpene - Traversen løsner og kan falle ned - Initiering av følgeskader - Visuell inspeksjon (toppbefaring, kamera på isolerstang, helikopter) - Synlige tegn til sprekkdannelse i klavene - Traversen bikker fremover Mai 2011 Side 34 av 93

39 Tremast a) b) Figur 3.10 Utmatting på klaver og bolter: a) Sprekkdannelse i klave (karakter 4). b) Klavebrudd (karakter 5). Tabell 3.10 Tremast Løse bolter og klaver. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Deformasjon av trevirket reduksjon av forspenning - Korrosjon - Bevegelser i masten, vibrasjoner - Økte belastninger på andre komponenter - Mastehavari - Initiering av følgeskader - Visuell inspeksjon - Synlige tegn til løse deler, for eksempel traversen bikker fremover - Kontroll av forspenning Tabell 3.11 Tremast Manglende beskyttelse av stolpetopp. Årsaker Mulige konsekvenser Tilstandskontrollmetoder Påvisning - Glemt under montasje - Slitasje i festehull pga. vind og værpåkjenninger - Manglende fasthet pga. vanninntrengning og råte i mastetoppen - Vanninntrenging med fare for råte - Styrke i stolpetoppen blir redusert med fare for at traversen løsner - Visuell inspeksjon - Manglende eller løs topphette - For liten topphette Mai 2011 Side 35 av 93

40 Tremast Figur 3.11 Topphette mangler (karakter 5) i mastetoppen slik at fuktighet kan trenge inn fra enden. Mai 2011 Side 36 av 93

41 Tremast 3.3 Tilstandskontrollmetoder En tilstandskontroll skal gi svar på ett eller flere av følgende spørsmål: 1. Er det en skade? 2. Hvilken skadetype er det? 3. Hvor er skaden? 4. Hvor stort er skadeomfanget? De fleste tilstandskontrollmetodene som er beskrevet i dette kapitelet svarer samtidig på flere spørsmål, f.eks. når en skade oppdages vet vi samtidig hvor den er og hvilken skadetype det er. Det kreves imidlertid ofte mer nøyaktige eller mer omfattende tilleggskontroller for å fastslå skadeomfanget. En tilstandskontroll av tremaster kan vanligvis deles inn i to faser: 1. Lokalisering I lokaliseringsfasen ønsker vi å finne ut om og hvor det er skader (f.eks. en råtelomme). 2. Kvantifisering I kvantifiseringsfasen ønsker vi å fastlå skadeomfanget (f.eks. hvor stor er råtelommen). For deteksjon av råteskader og hulrom samt bedømming av stolpens reststyrke brukes ulike kontrollmetoder som er beskrevet i de etterfølgende kapitlene. Ulike kontrollmetoder er beskrevet i rapporten Uttesting av kontrollmetoder for trestolper [7]. Denne rapporten diskuterer også fordeler og ulemper inkludert tidsbruk for forskjellige kontrollmetoder. De fleste kontroller bør gjennomføres i frostfri del av året Visuell inspeksjon Visuell kontroll er en ikke-destruktiv metode som kan utføres ifra bakken med eller uten kikkert, ved at kontrolløren klatrer opp i stolpen eller fra helikopter. Oversiden av en tretravers kan kontrolleres med speil montert på stang. Visuell inspeksjon av en tremast skal primært avdekke ytre skader som (store) sprekker, ytre råteangrep, hakkespetthull, mekaniske skader eller brannskader, eller skader på bolter, stag og klaver. Fordelen med metoden er at den er rimelig også om kontrolløren må klatre opp i stolpen. Ulempen er at metoden vil kun avdekke ytre skader. Detaljert visuell kontroll er tidkrevende og selv for en erfaren kontrollør kan det være vanskelig å vurdere resultatet. Metoden vil ikke kunne detektere starten av ytre nedbrytning som ennå ikke har nådd råteprosessen, og vil ikke gi informasjon om indre nedbrytning av trevirke. Om metoden kan benyttes under drift er avhengig av om kontrolløren skal stå på bakken og utføre kontrollen, eller om han skal klatre i stolpen. Hvis oversiden av en tretravers skal kontrolleres uten speil på isolerstang, må linjen være spenningsløs. Tilstandsparametrene som registreres er visuelle subjektive inntrykk. Kvaliteten på registreringen er avhengig av kontrollørens erfaring og nøyaktighet. Potensielle angrepspunkter for råte for forskjellige konstruksjonsløsninger er markert med sirkler i Figur 3.2. Mai 2011 Side 37 av 93

42 Tremast Hammermetode Denne tilstandskontrollmetoden er ikke-destruktiv og skal avdekke råte og hulrom ved å slå på en stolpe med en øksehammer og høre på klangen i stolpen samt registrere tilbakespretten av hammeren. Øksehammeren skal slås mot stolpen rundt stolpens omkrets. Metoden gir en indikasjon på råte og må etterfølges av en metode som kan kvantifisere råteangrepet eller styrken i stolpen. Fordelen med metoden er at den er billig og rask, og at den ikke skader stolpen. Metoden kan gi indikasjon på ytre eller indre råte. Metoden blir betegnet som meget pålitelig til å avdekke stolper uten råteangrep. Ulempen med denne metoden er at den kan være lite effektiv til å detektere tidlige faser av råteangrep. Det kan ta tid å lære opp personell til gjenkjenning av lyd og tilbakesprett. Siden metoden bare gir en indikasjon på råteangrep må den følges opp av en tilleggsprøve (boring, etc). Kontrollen kan utføres med linjen i drift så lenge kravet til sikkerhetsavstander overholdes. Undersøkelsen bør utføres spesielt grundig ved jordbandet, men fordi metoden er relativt rask kan den benyttes på både nederste del av stolpen og videre oppover mot toppen. Tilstandsparameteren som registreres er ingen målbar parameter, men et subjektivt hørselsinntrykk av klangen i stolpen og et subjektivt inntrykk av lengden av tilbakespretten på hammeren. For en frisk stolpe er klangen massiv og hammeren kan sprette litt tilbake. For en stolpe med innvendig hulrom blir det en hul klang og hammeren spretter tilbake. Ved innvendig råte blir det en hul klang og hammeren spretter lenger tilbake enn for en frisk stolpe. Ved ytre råte er lyden bløt. Kvaliteten på registreringene er avhengig av kontrollørens erfaring og nøyaktighet. Metoden kan være vanskelig å gjennomføre i regnvær når stolpen er våt Råtehund Metoden er ikke-destruktiv og går ut på å benytte en hund til å lukte etter råte. Med denne metoden kan det detekteres råteangrep ved jordbandet. Hvis hunden ikke reagerer antar en at stolpen er OK. Hvis hunden reagerer er det behov for å gjennomføre tilleggsmålinger for å kvantifisere råteomfang. Metoden er enkel og forholdsvis hurtig med akseptabel pålitelighet. Hunden lokaliserer råte, men det må benyttes en tilleggsmetode for å bestemme omfanget av råteangrep på stolpen, eller råteangrep andre steder enn ved jordbandet. Kontrollen kan utføres med stolpen under spenning Pole Ultrasonic Rot Locator (PURL) Instrumentet består både av en ultralydsender som skrues inn i stolpen, og en håndholdt mottaker. Instrumentet gir indikasjon på råte og kvantitativt omfang og plassering av indre råte. Resultatet kan også framstilles som et bilde av stolpetverrsnittet med angivelse av råteområder. Mai 2011 Side 38 av 93

43 Tremast Instrumentet kan i prinsippet brukes i to faser: 1. Lokalisering av råte Lampen på mottageren viser om det er detektert råte. Hvis det ikke er råte blinker lyset, og hvis det er råte slukner lyset. 2. Kvantifisering av råteomfang Det må gjennomføres flere målinger på ulike posisjoner i omkretsen rundt stolpen. Måleresultatene mates inn i et dataprogram som genererer et bilde av tverrsnittet. Dette bildet viser størrelse og beliggenhet av råtelommer og hulrom. I tillegg beregner dataprogrammet stolpens prosentvise motstandsmoment i forhold til teoretisk motstandsmoment for ny stolpe (w 1 ). Denne verdien kan brukes for å klassifisere tilstanden; se avsnitt 3.4. Det er vanlig praksis å bruke hammer eller råtehund istedenfor PURL for å lokalisere råte. PURL blir først brukt når hammer eller hund gir indikasjon på råte når en ønsker en nøyaktig kartlegging av råteskaden. Fordelen med instrumentet er at det gis en nøyaktig oversikt over råtefordelingen i et stolpetverrsnittet. Enkeltmåling for indikasjon på råte eller ikke, kan gjennomføres hurtig. Ulempen er at en nøyaktig kartlegging av råteomfanget tar tid fordi det kreves mange målinger. Kontrollen kan utføres med stolpen under spenning Poletest Metoden er ikke destruktiv og går ut på å estimere stolpens bøyefasthet (N/mm 2 ) ut i fra registreringer av mekaniske svingninger og tekniske opplysninger om stolpen. Instrumentet består av en pendelhammer som slår på stolpen med en bestemt kraft slik at stolpen settes i svingninger. Svingningene måles av to sensorer, og ved hjelp av mål og tekniske opplysninger om stolpen, som treslag, diameter, støttestag, lineoppheng estimerer en mikroprosessor stolpens styrke. Metoden forutsetter at det er etablert en korrelasjon (kalibrering) mellom de registrerte svingningene og bøyestyrkene til stolpene, dvs. at det er etablert en database (denne følger med instrumentet). Resultatet fra en prøve gir bøyefastheten til stolpen. Instrumentet indikerer ytre og indre råteangrep uten å skille mellom de to. Fordelen er at det er et lite instrument. Metoden er relativt rask da en tilrigging og måling tar ca. 4 minutter. Råteangrep kan avdekkes på et tidlig stadium. Kontroll kan også utføres på nye stolper (også stolper som ligger) for å finne svake eller spesielt sterke stolper. Kontrollen kan utføres med linjen under spenning. Ulempen er at metoden bare gir en angivelse av råte/styrken i det området det blir foretatt målinger. Dersom det er store hulrom vil ikke signalene gå gjennom stolpen, og en annen metode må benyttes for kvantitativt vurdering av råteomfanget. En del erfaringsrapporter viste at instrumentet er unøyaktig, dvs. at for stolper som instrumentet har beregnet en bestemt bøyekraft for, så viser destruktive bøyeprøver at den virkelige bøyekraften varierer mellom 50 % og 150 % av den beregnede. Dette kan resultere i feilklassifisering av stolper, det vil si at stolper som burde kasseres blir beholdt, og at stolper som burde beholdes blir kassert [6][7]. Mai 2011 Side 39 av 93