Bachelor's Thesis

Reconstruction of Medium Voltage Overhead Line

Final Thesis 17.33 MB Appendix 1.28 MB

Author of thesis: Miroslav Podolínský

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Ptáček, Ph.D.

Reviewer: Ing. Viktor Jurák

Abstract:

This thesis deals with the reconstruction of 22 kV medium voltage overhead line including an analysis of mechanical influences and loading conditions according to current standards. The thesis covers primary motivation for the reconstruction, an introduction to the project assignment and a description of used components of overhead lines (such as insulators, utility poles and conductors) and the effect of external influence on the overhead lines in theoretical section. In the practical part, the thesis covers manual design of supports and mains, the calculations of conductor tensions (including wind and ice loading) and the calculation of conductor sag using an asymmetric catenary curve. The project additionally includes the design of a fiber optic cable placed beneath the overhead line crossarms. The verification of the design is performed in the SpiderEN software tool. During the verification, the primary focus is on ultimate loads, minimum distances of conductors and evaluating the design of the support structures. The design also includes mounting tables, which can contribute to increasing safety and simplifying the implementation phase of the medium-voltage overhead line reconstruction.

Keywords:

22 kV overhead line; medium voltage; mechanical load of overhead line; reconstruction of overhead line; utility pole; ADSS; SpiderEN

Date of defence

18.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své závěrečné práce. Dr. Ptáček představil komisi posudek vedoucího a požádal studenta o zodpovězení otázek. Student odpověděl správně. Oponent Ing. Jurák seznámil komisi s posudkem a požádal studenta o zodpovězení otázek a doplňujících dotazů. Student odpověděl správně. Rozpravu otevřela doc. Orságová s dotazem na minimální výšku a nesouměrné závěsy, student odpověděl s pomocí tazatele.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (předseda)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Škoda, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Valíček, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Ptáček, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Michal Ptáček, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá obnovou venkovního vedení vysokého napětí 22 kV v okolí transformovny Čebín se zaměřením na mechanický návrh rekonstrukce v souladu s platnými normami a ověřením návrhu v profesním softwaru. Teoretická část nejprve představuje stávající stav a plán rekonstrukce, včetně rozdělení na kabelizaci části trasy a rekonstrukci úseku metodou „bod za bod“, což dobře zasazuje řešený úsek do širšího kontextu projektu. Dále přehledně popisuje podpěrné body a jejich komponenty (sloupy, konzole, izolátory, armatury, vodiče, SDOK) a věnuje se zatěžovacím stavům venkovních vedení – charakteristickým hodnotám zatížení, mezním stavům únosnosti, zatížení námrazou, větrem, teplotním účinkům a kombinovaným zatěžovacím stavům – v návaznosti na požadavky PNE 33 3301 a souvisejících technických norem.
V praktické části je zpracován kompletní mechanický návrh rekonstrukce řešeného úseku venkovního vedení. Autor vychází z klimatických zatěžovacích podmínek dané lokality, provádí výpočty zatížení vodičů a optického kabelu pro různé zatěžovací stavy (námraza, vítr, teplota) a stanovuje průhyby a tahová namáhání. Na základě těchto výpočtů jsou zvoleny konkrétní typy vodičů, podpěrných bodů, konzol a izolátorů tak, aby byly splněny normové požadavky na mezní stavy a minimální vzdálenosti. Výsledky jsou přehledně shrnuty v tabulkách zatížení, tahů a průhybů, což dokládá, že praktická část zadání (mechanický návrh, návrh podpěrných bodů a výstroje, analýza zatížení a sestavení montážních tabulek) je zpracována v odpovídající hloubce a detailu.
Důležitou součástí práce je ověření návrhu v softwaru SpiderEN, kde je rekonstruovaný úsek vedení modelován, jsou zadány parametry podpěrných bodů, vodičů a výstroje a je provedena kontrola mezních stavů, minimálních vzdáleností vodičů a tahových sil v podpěrných bodech. Výsledky softwarového výpočtu jsou konfrontovány s ručními výpočty a na základě této konfrontace je návrh dále zpřesněn, což jednoznačně potvrzuje splnění požadavku na ověření a porovnání návrhu pomocí simulačního nástroje. Součástí návrhu jsou i montážní tabulky, které jsou prakticky využitelné v realizační fázi rekonstrukce a zvyšují aplikační hodnotu práce.
Po formální i obsahové stránce je práce velmi dobře strukturovaná, logicky přechází od popisu zadání a normových východisek přes podrobný mechanický návrh až po ověření v softwaru. Autor prokazuje dobrou orientaci v normách, v problematice mechanického návrhu venkovních vedení i v použití profesního nástroje pro jejich výpočet. Případné dílčí připomínky by mohly směřovat maximálně k možnosti ještě více rozvinout závěrečnou diskusi nad alternativními variantami výstroje nebo dlouhodobým rozvojem trasy, nejde však o nedostatky, které by snižovaly hodnotu práce.
Zadání práce bylo podle mého názoru splněno ve všech bodech a práce má jednoznačný praktický přínos pro rekonstrukci daného úseku vedení. Bakalářskou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou A (95 b.).

Otázka 1: Jaké zatěžovací stavy považujete u navrhovaného úseku vedení za rozhodující pro dimenzování vodičů a podpěrných bodů a proč právě tyto kombinace zatížení?

Otázka 2: V čem vidíte hlavní výhodu použití programu SpiderEN oproti čistě ručnímu výpočtu a jak konkrétně jste využil porovnání výsledků ze softwaru s vlastními výpočty při ladění návrhu?

Otázka 3: Jaké technické nebo normové podmínky by se podle vašeho názoru musely změnit, aby se v řešeném úseku uvažovalo jiné uspořádání vedení (například jiný typ sloupů, jiná konfigurace konzol nebo jiný průřez vodičů)? Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Viktor Jurák

Bakalářská práce studenta Miroslava Podolínského se zabývá problematikou obnovy venkovního vedení vysokého napětí. Práce je strukturována logicky a jednotlivé části na sebe plynule navazují, což čtenáři usnadňuje orientaci v textu. Autor se věnuje mechanickému návrhu rekonstrukce vedení, díky čemuž má vytvořený dokument jasné praktické využití jako konkrétní podklad pro realizaci dané obnovy.

Zadání práce bylo splněno, avšak u prvního bodu spatřuji určité rezervy. V zadání práce je psáno, že autor má prostudovat legislativní a technické normy vztahující se k návrhu a rekonstrukci venkovních vedení v České republice, zejména ČSN EN a PNE 33 3301. Je nutné vyzdvihnout, že podniková norma PNE 33 3301 byla autorem vyčerpána naprosto dokonale. V seznamu použité literatury však žádná kmenová norma ČSN EN přímo citována není a pro stoprocentní naplnění prvního bodu zadání bych v tomto ohledu očekával hlubší rešerši. Výběr a využití ostatních studijních pramenů je jinak adekvátní řešené problematice.

Formální stránka textu je na velmi dobré úrovni. Drobné formální nedostatky v podobě místy neseřazených referencí či nepřesných odkazů na obrázky a tabulky v textu nijak zásadně nesnižují celkový dojem z práce. Větší pozornost by však měla být věnována jazykové korektuře. V textu se objevují pravopisné chyby, a to včetně nesprávného psaní i/y. Lze narazit i na dílčí přehlédnutí a překlepy, jako je oddělené psaní slova nad mořská nebo užití slova hospodářsky místo hospodárně.

V teoretické části je nutné upozornit na chyby ve vztazích 4.16 a 4.17 pro řešení rovnice, které jsou uvedeny nesprávně. Na druhou stranu je třeba vyzdvihnout, že v doprovodném excelovém souboru v příloze D1 je již totožný výpočet implementován zcela bezchybně. U některých vztahů, konkrétně u rovnice 3.1, pak chybí uvedení příslušných jednotek. Další odborná nepřesnost se objevuje u popisu výdržného napětí při atmosférickém impulsu, kde autor uvádí trvání s jednotkou sekundy, přičemž v tomto kontextu se o sekundy pochopitelně nejedná.

I přes tyto výtky student v textu prokázal, že se v dané problematice velmi dobře orientuje. Z předloženého textu je navíc jasně patrný velký objem práce, kterou student odvedl. Předloženou bakalářskou práci určitě doporučuji k obhajobě. Vzhledem k hlavním nedostatkům, kterými jsou neúplné splnění prvního bodu zadání v kombinaci s ostatními spíše formálními chybami, ji hodnotím 88 body a navrhuji klasifikační stupeň B. Pokud autor řádně odpoví na dotazy při obhajobě, přimlouval bych se za celkové hodnocení stupněm A. Topics for thesis defence:
  1. 1. V zadání práce byly zmíněny normy ČSN EN, které však v literatuře necitujete. Jaký je legislativní vztah mezi normami ČSN EN a PNE a jaké jsou obecné rozdíly mezi předpisy ČSN, PNE a TNI?
  2. 2. Vztahy 4.16 a 4.17 v textu obsahují chyby, ačkoliv v přiloženém Excelu počítáte správně. Můžete tyto rovnice uvést na pravou míru?
  3. 3. V textu píšete, že u vodičů bez zatížení se počítá s teplotou +40 °C, ale u fázového vodiče najednou počítáte s 80 °C. Kde se tato hodnota vzala a na základě čeho byla stanovena?
  4. 4. V práci uvádíte, že při volbě konzol je dnes nutné dbát na majetkoprávní vztahy a ekologii. Jak přesně spolu tvar konzoly, majetkoprávní vztahy a ekologická stanoviska souvisí?
  5. 5. Z jakých zdrojů jste čerpal hodnoty součinitele teplotní roztažnosti a modulu pružnosti pro SDOK, když v přehledové tabulce v příloze C.2 tyto údaje chybí?
Points proposed by reviewer: 88

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová