Modernizacja stanowisk rozłączników napowietrznych średniego napięcia sterowanych zdalnie

Słowa kluczowe: wymiana łącznika, rozłącznik napowietrzny średniego napięcia, komora próżniowa, konstrukcja trójbiegunowa zamknięta. Keywords: switchgear retrofit, medium voltage outdoor switch disconnector, vacuum interrupter, vacuum chambers closed construction.

Modernizacja słupowych punktów rozłącznikowych za pomocą wymiany przestarzałych konstrukcyjnie, wyeksploatowanych, zużytych moralnie aparatów na nowoczesne z ograniczoną do minimum ingerencją w pozostałe urządzenia znajdujące się na słupie określana jest terminem „retrofitu” rozłączników napowietrznych SN. Nowoczesne rozłączniki próżniowe o konstrukcji zamkniętej charakteryzujące się znacznie wyższymi parametrami technicznymi (zwłaszcza w zakresie zdolności łączeniowej i trwałości mechanicznej) oraz rozszerzoną funkcjonalnością w stosunku do dotychczas stosowanych rozłączników o konstrukcji otwartej lub zamkniętej szczególnie powinny być preferowane do takich zadań. Wymiana aparatu wymaga odpowiedniej organizacji pracy i odłączenia zasilania linii SN na czas prac montażowych. Instytut Energetyki-Zakład Doświadczalny w Białymstoku proponuje zastosowanie rozłącznika typu RPZ-24 (rys. 9) w stanowiskach rozłącznikowych SN sterowanych zdalnie i lokalnie. Rozłącznik RPZ-24 jest aparatem nadającym się do zastosowania przy modernizacji ( retroficie ) stanowisk rozłącznikowych SN. Rozłącznik RPZ-24 z powodzeniem może zastąpić rozłączniki standardowe typu uchylnego jak również rozłączniki zamknięte w izolacji SF6 lub olejowe [1]. Rozłącznikami napowietrznymi sterowanymi o konstrukcji otwartej, uchylnej przewidzianymi do retrofitu są rozłączniki z komorami gaszeniowymi szczelinowymi, zamkniętymi małoolejowymi i próżniowymi. Rozłącznikami napowietrznymi sterowanymi o konstrukcji zamkniętej przewidzianymi do retrofitu są rozłączniki z gazem SF6. Do pierwszej grupy rozłączników ( o konstrukcji otwartej) należy zaliczyć: rozłączniki powietrzne typu RN III 24/4 (produkcji ZPUE Włoszczowa), SRN-24 (produkcji IE-ZD Białystok), NPS-24B1 z komorami K4 lub K5 (produkcji ABB), rozłączniki małoolejowe typu Fla-15 (produkcji ZOE Zgierz), rozłączniki próżniowe typu SRNkp-24/400 (produkcji IE-ZD Białystok), RPN-24 (produkcji ZPUE Włoszczowa). Do drugiej grupy rozłączników ( o konstrukcji zamkniętej ) należy zaliczyć rozłączniki zawierające gaz SF6 typu SECTOS NXB (produkcji ABB) oraz typ THO-24 (produkcji ZPUE Włoszczowa). Na rysunkach 1,2,3 przedstawiono rozłączniki powietrzne o konstrukcji otwartej, na rysunku 4 rozłącznik małoolejowy, na rysunkach 5 i 6 rozłączniki próżniowe, a na rysunkach 7 i 8 rozłączniki z gazem SF6 [1].

Rodzaje rozłączników SN: otwarte uchylne, zamknięte z gazem SF6 i olejowe

Rys.1. Rozłącznik typ RN III-24/4 [5] Rys. 2. Rozłącznik typ SRN-24 [3]

Rys. 3. Rozłącznik typ NPS-24B1 [4]

Rys. 5. Rozłącznik typ SRNkp-24/400 [3] Rys. 4. Rozłącznik typ Fla-15 [6]

Rys. 6. Rozłącznik typ RPN-24 [5]

Rys. 7. Rozłącznik typ SECTOS NXB [4] Rys. 8. Rozłącznik typ THO-24 [5]

Rys. 9. Rozłącznik typ RPZ-24 [3]

Przykłady modernizacji stanowisk rozłączników:

Stanowisko nr 3920 PGE Oddział Białystok Teren

Rys.10. Stanowisko 3920 przed wymianą rozłącznika Rys.11. Stanowisko 3920 po wymianie rozłącznika na rozłącznik RPZ-24

Cechy charakterystyczne aparatu łączeniowego typu RPZ-24

Rozłączniki typu RPZ-24 przeznaczone są do załączania i wyłączania prądów w obwodach sieci rozdzielczych SN w zakresie do 800 A oraz przewodzenia i załączania prądów zwarciowych do 40 kA. Kompletny zestaw rozłącznika składa się z zespołu łączeniowego RPZ-24 i zespołu sterowniczego SIEN. Zespół łączeniowy składa się z trzech zamkniętych biegunów fazowych oraz napędu elektromechanicznego zainstalowanego w obudowie zespolonej z biegunami fazowymi. Każdy biegun zespołu łączeniowego wyposażony jest w wysokiej jakości komorę próżniową, elementy izolacyjne i mechanizm przestawiania styku ruchomego. Bieguny fazowe są sprzężone z wałem napędowym i synchronizującym. Napęd elektromechaniczny zasilany jest energią zgromadzoną w akumulatorach i superkondensatorach. Rozłącznik wyposażony jest w awaryjny napęd ręczny, uruchamiany z poziomu ziemi, przeznaczony do prac montażowych i serwisowych. Stan rozłącznika otwarty „O” lub zamknięty „I” sygnalizowany jest zdalnie za pomocą sterownika oraz wskaźników mechaniczno-optycznych w każdym biegunie fazowym. Zespół sterowniczy SIEN-1.2 wyposażony jest w sterownik lokalny i układ zasilania napędu. Przeznaczony jest do współpracy z sterownikiem zdalnym polowym i modułem komunikacyjnym (w oddzielnej obudowie) dowolnego producenta. Zespół sterowniczy SIEN-1.3 przeznaczony jest do kompleksowej obsługi rozłącznika RPZ-24 i komunikacji z systemem dyspozytorskim poprzez realizację funkcji zabezpieczeniowych, sterowniczych, pomiarowych, telemechaniki i automatyki. W zespole sterowniczym SIEN 1.3 mogą być stosowane zdalne sterowniki polowe i moduły komunikacyjne dowolnego producenta.

Podstawowe parametry rozłącznika RPZ-24 [3]:

y napięcie znamionowe Ur – 24 kV y znamionowy prąd ciągły Ir – 630 A y prąd znamionowy wyłączeniowy w obwodzie o małej indukcyjności Iload – 630 A y prąd znamionowy załączalny zwarciowy Ima – 40 kA y prąd znamionowy krótkotrwały wytrzymywany Ik – 16 kA y trwałość mechaniczna – M2 (5000 cykli CO) y trwałość elektryczna – E3 y znamionowe napięcie zasilania napędu i sterowania – 24 V DC

Stanowisko nr 192 PGE Oddział Mielec

Rys.12. Stanowisko 192 przed wymianą rozłącznika Rys.13. Stanowisko 192 po wymianie rozłącznika na rozłącznik RPZ-24

y aparat przystosowany do instalacji przekładników, dzielników lub sensorów do pomiaru prądówi napięć w sieci y rozłącznik spełnia wymagania norm PN-EN 62271-1:201802 i PN-EN 62271-103:2011,

Zalety rozłącznika RPZ-24:

y wysokie parametry eksploatacyjne (zdolność łączeniowa, wytrzymałość zwarciowa) y aparat posiada szereg funkcjonalności przypisanych reklozerom i wyłącznikom – umożliwia to pracę rozłącznika w cyklach SPZ ( czas cyklu C lub

O poniżej 0,5 s) y zwiększona niezawodność i trwałość w trudnych warunkach środowiskowych (szadź, zapylenie) y zwiększona niezawodność związana z wyposażeniem aparatu w superkondensatory y wyeliminowanie zabiegów eksploatacyjnych i konserwacyjnych (aparat nie wymaga okresowego czyszczenia, smarowania oraz regulacji) y urządzenie przyjazne dla środowiska (w przeciwieństwie do aparatów z SF6 lub olejowych) poprzez zastosowanie wysokiej jakości komór próżniowych. Na stanowisku nr 3920 (rys. 10 i 11) wymieniono rozłącznik o konstrukcji otwartej typu SRN-24 z napędem (produkcji IE-ZD Białystok) na rozłącznik typu RPZ-24. Na stanowisku nr 192 (rys. 12 i 13) wymieniono rozłącznik o konstrukcji otwartej z komorami próżniowymi typu RPN24 z napędem (produkcji ZPUE Włoszczowa) na rozłącznik typu RPZ-24. Po wymianie rozłączników przeprowadzono na tych stanowiskach próby działania mechanicznego, sterowania lokalnego i zdalnego, pomiary prądów i napięć, pomiary czasów całkowitych w cyklach załączania C i rozłączania O. Rozłączniki wszystkie funkcje wykonywały poprawnie i precyzyjnie. W czasie eksploatacji zmodyfikowanych stanowisk nie wystąpiły żadne nieprawidłowości w działaniu. Wg ocen pracowników eksploatacji konstrukcja i funkcjonalność rozłącznika preferuje go do zastosowania w automatyzacji sieci SN np. FDIR z wszystkimi dostępnymi systemami sterowania i telemechaniki.

Podsumowanie

Niezwykle ważnym zagadnieniem pracy sieci SN jest ciągłość dostarczania energii elektrycznej wszystkim odbiorcom. Jednym ze sposobów prowadzącym do realizacji tego celu jest skracanie przerw powodowanych zakłóceniami w pracy sieci i awariami zainstalowanych urządzeń. W ostatnich latach obserwuje się rosnącą liczbę rozłączników i reklozerów sterowanych radiowo, montowanych w napowietrznych sieciach SN. Instalowane w latach wcześniejszych rozłączniki o konstrukcji otwartej powinny być wymieniane na rozłączniki o konstrukcji zamkniętej. Wieloletnie doświadczenia operatorów (OSD) związane z eksploatacją tych aparatów wykazało wiele problemów związanych z awaryjnością i trudności z regulacją tych urządzeń. Urządzenia te powinny cechować się szerokim zastosowaniem, wysoką niezawodnością, niskimi kosztami eksploatacji i ograniczonym wpływem na otaczające środowisko. Wielokierunkowy rozwój systemów elektroenergetycznych i związane z tym zadania stawiane przed aparatami SN, zobowiązują producentów, projektantów sieci i dystrybutorów do zastosowania nowych konstrukcji łączników średniego i wysokiego napięcia oraz opracowania wytycznych w zakresie ich montowania i diagnostyki,. Instalowanie łączników sterowanych o konstrukcji zamkniętej powinno przyczynić się do skrócenia (eliminacji) przerw w zasilaniu oraz do zmniejszenia parametrów niezawodnościowych SAIDI i SAIFI. Konieczność wyznaczania i wprowadzania nowych zadań dla systemów elektroenergetycznych związana jest ze wzrostem rozwoju odnawialnych źródeł energii (OZE) i wzrostem zapotrzebowania na energię elektryczną. Na sesjach CIGRE przedstawione były zagadnienia uwzględniające wyzwania dla systemów elektroenergetycznych obejmujące m.in. aparaturę średniego i wysokiego napięcia. Zakres tematyczny konferencji obejmował wymagania w zakresie budowy, konstruowania i badań aparatury, eksploatację, monitoring i diagnostykę aparatury, wpływ środowiska, klimatycznych i technicznych warunków pracy aparatury [2]. Przedstawiony w artykule nowy aparat łączeniowy dla sieci SN wychodzi naprzeciw tym zaleceniom. Poprawę współczynników niezawodnościowych i rozwój automatyki sieci SN można uzyskać poprzez zastosowanie dobrych, sprawdzonych, bezemisyjnych aparatów łączeniowych. Znajdujące się w sieci aparaty łączeniowe, instalowane w II połowie XX wieku i na początku XXI wieku powinny być sukcesywnie wymieniane na aparaty o konstrukcji zamkniętej z zastosowaniem komór próżniowych.

Autorzy: dr inż. Stanisław Kiszło, mgr inż. Michał Szymański, mgr inż. Andrzej Frącek, Instytut Energetyki – Zakład Doświadczalny w Białymstoku n .

Bibliografia

1.Kiszło S., Szymański M., Frącek A., Retrofit rozłączników napowietrznych średniego napięcia, Wiadomości elektrotechniczne nr 09/2021, DOI 10.15199/74.2021.9.2 2.Samek S. 2015. Aparatura elektroenergetyczna wysokiego napięcia – Komitet Studiów A3. Energetyka, marzec 2015. 3.http://www.iezd.pl/rozlacznik-typ-rpz-24 4.http://www.abb.com/katalog 5.http://www.zpue.pl/laczniki-napowietrzne 6.http://www.dribo.cz/vyrobni-program