Kraftledningsstolpers sannsynlige råtehastighet i ulike klima og grunnforhold

Transkript

1 Kraftledningsstolpers sannsynlige råtehastighet i ulike klima og grunnforhold Kan vi blinke ut områder og linjer hvor sannsynligheten for råte er størst? 1

2 Sannsynligheten for stolperåte Faktorer som påvirker sannsynligheten for råte og havari Systemarrangement / konstruksjon Pålitelighet Drifts- og miljøpåkjenninger Stolpens egenskaper Last,[ kn ] Mastekonstruksjon -H-mast -H-mast med strever -E-mast -A-mast - Dobbel A-mast (DA) -AA-mast - Komponenter - Sammenføyninger - Avstivninger - Stolpeforsterkninger - Forankring - Fundamentering Klima -Temperatur -Fukt -Is -Vind Grunnforhold -Fjell -Skog -Dyrket mark -Morene -Asfalt Tøyning,[ m m ] Fasthetsegenskaper Evne til å motstå råte - Impregnering - Råtens angrepspunkt - Råtens fordeling Kritiske punkt Levetid i ulike områder Bøyespenning,σ < Fasthet, f m 2

3 Sannsynligheten for stolperåte Nå ser vi kun på sannsynligheten for råte i jordbandet på grunnlag av klima og grunnforhold. 3

4 Sannsynligheten for stolperåte som funksjon av tid Sannsynligheten for råte i kreosotimpregnerte stolper som funksjon av tid. Det statistisk materialet mht. råteutviklingen i trestolper er basert på undersøkelse av ca trestolper i området rundt Oslofjorden. Sannsynligheten for jordbandsråte (p) 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Alder 4

5 Sannsynligheten for stolperåte som funksjon av grunnforhold Erfaring tyder på at nedbrytningshastigheten er dobbelt så rask i dyrket mark som i mose og myrområder. Asfalt og betong inntil stolpen gir forhold som kan gi rask råteutvikling. I skog med næringsrik moldjord er risikoen for råte stor, men mindre enn i dyrket mark, da tilgangen på nitrater og vann er mindre. Stolper som står i vann i myrområder er mindre utsatt for råteangrep. Angrepene kan eventuelt komme ca cm over grunnvannspeilet. Stolper som står i godt drenert morenejord med sand og grus er lite utsatt for råte. Stolper som står på fjell er vanligvis lite utsatt for råte. Ved saging av enden bør snittet eventuelt reimpregneres og stolpen plasseres slik at vann ikke samles under stolpen. 5

6 Treet innstiller seg på et fuktighetsinnhold avhengig av de ytre betingelsene i luft og jord.. Ved likevekt vil bundet vann (w) stå i et visst forhold til luftens relative fuktighet (RF=65%, w=12%, temp=20 o C) I våte somre vil det være vanskelig å få fuktigheten under ca 22% Kravet til råteutvikling er fritt vann (>30%) ved spiring og en trefuktighet > 20% for at soppen skal utvikle seg Soppevekst starter ved ca +5 o C og når maks vekst ved ca +24 o C 6

7 Varmesummen per år bestemmer i stor grad når og hvor raskt råtesoppen kan vokse, Varmesummen per år er basert på døgnmiddeltemperatur der døgnmiddel <5 o C settes lik 0. Døgnmiddel >5 o C. settes lik døgnmiddel minus 5 o C. Størrelsen vil variere fra landsdel til landsdel, men også innenfor samme geografiske område pga avstanden til og høyden over havet Varmesum 7

8 Eksempel på linjeprofil langs en kraftledning. 450 De fleste sopper vokser fra ca 5 o 400 C 350 Temperaturen reduseres ca 1 o C per 100moh, 300 I eksempelet kan 250 stolpene i lavlandet 200 under 200 moh ha råtevekst, mens stolpene 150 i høyereliggende 100 områder ikke har 50 råtevekst i samme tidsperiode. 0 Høyde, moh Mastepunkt Råte 8

9 Eksempel på råteandel som funksjon av høyde over havet i et forsyningsområde. Diagrammet indikerer at råten halveres ved hver dobling av høyden over havet Resultatspredningen i samme høyde over havet skyldes at stolpene har ulik alder, som varierer fra ca 40-50år, og at de står i ulike klimasoner mht. kyst/innland, 45 % Råteandel i prosent [%] 40 % 35 % 30 % 25 % 20 % 15 % 10 % 5 % 0 % Høyde over havet [m] 9

10 Råteandel i ca 40-50år gamle kreosotimpregnerte stolper i tre grovinndelte klimasoner hos et elverk. Linjene er ikke sortert på alder eller høyde over havet. Indre klimasone er hovedsakelig høyereliggende områder. Den ytre klimasonen er områder nær kysten Råteandel i prosent [%] 10 % 9 % 8 % 7 % 6 % 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % 0 % Indre Midtre ytre Klimasoner 10

11 For å kunne estimere sannsynligheten for stolperåte (påliteligheten) i ulike klimatiske områder og grunnforhold er det laget en foreløpig regnearkmodell, som baserer seg på følgende forutsetninger: Stolpene er kreosotimpregnerte. Kun vurdering av jordbandsråte og ikke råte lenger oppe i stolpen. I det viste eksemplet er det forutsatt at 10 % av de stolpene som har råte, dømmes ut ved vanlig praksis. Verdien varierer avhengig av hvilke eksklusjonsgrenser de enkelte selskap benytter, men i modellen kan verdien tilpasses den gjeldende lokale praksisen. Av forhold som ikke er tatt med i vurderingen nevnes: Mastekonstruksjon. Festeanordning for fjellstag. Sammenføyninger i masten. Furutrærnes vekstforhold. 11

12 Estimert råteutviklingen i to ulike klimaområder hvis ingen stolper skiftes ut. Råteutviklingen sier hvor stor andel av stolpene som kan ha råte ved en gitt alder, men ikke noe om graden av råte Råteutvikling uten utskifting [ %] Kaldt klima Mildt kystklima Alder [ N+i ] N = ca 40 år (origo), N+5år, N+10år, N+15år og 30år 12

13 Ved beregning av utskiftingsbehovet i kreosotimpregnerte stolper, kan en benytte ugunstigste variant (1) av kontrollalternativene og det som gir størst nøyaktighet (2). Disse kan her representere de to ytterlighetene med hensyn til forventet levetid. Opptredende bøyespenning σ γ Målt bøyeholdfasthet, f m f m, t = 0 år σ γ = f målt,k,t σ γ = σ till σ γ f md = f m,k05 / γ m σ γ Levetid, alt.2 Levetid, alt.1 Alder 13

14 Behovet for utskifting av trestolper er forskjellig i ulike klimatiske områder. Utskiftingsbehovet er her vurdert ut i fra alternativ 1 vanlig praksis. De bølgeformede diagrammene gir informasjon om: Hvilke linjer som bør prioriteres mht. vedlikehold. Utskiftingsbehovet framover. Tidspunktet for maksimalt utskiftingsbehov. Hvilke linjer som kan få maksimal utnyttelse av restlevetiden ved hjelp av for eksempel reimpregnering på gunstigste tidspunkt. Anbefalt utskifting [% 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Linje 1 i et mildt kystklima Linje 2 i et kaldt klima N 0 = 40 år Utskiftingstidspunkt (år) N 0 +i, i = 5, 10,15 år. 14

15 Erfaringsmessig er det slik at subjektive metoder fører til at mange stolper skiftes ut for tidelig. I figuren har ca 70 % av de utdømte stolpene høyere bøyeholdfasthet (f m ) enn dimensjonerende bøyespenning σ γ = 30 N/mm 2. Dette betyr at de fleste stolpene har en lengre teknisk og økonomisk levetid, som ikke blir utnyttet ved vanlig praksis. 1,00 Sannsynlighet for svikt, (Pr) 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0, år gamle utdømte stolper Nye stolper 0, f mk05 /γ m =30N/mm 2 Lastvirkning (Q) eller kapasitet - R (N/mm 2 ) 15