Urządzenia dla Energetyki 3/2016

94

Specjalistyczny magazyn branżowy ISSN 1732-0216 INDEKS 220272

Nr 3/2016 (94)

w tym cena 16 zł ( 8% VAT )

| www.urzadzeniadlaenergetyki.pl | • KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 • Sonel PE5 – dokumentacja z pomiarów elektrycznych • • Danfoss Drives wyjaśnia jakie ważne kryteria doboru napędu elektrycznego zaleca Dyrektywa „Ecodesign” • • Zoptymalizowane rozwiązania do zasilania mniejszych elementów infrastruktury IT – EATON • Automatyka i sterowanie w przemyśle – HELUKABEL • • Innowacyjne przekładniki prądowe WN i ich zastosowanie w systemach detekcji zwarć w liniach mieszanych WN – PROTEKTEL •

Przetwornice częstotliwości Danfoss Drives to niezawodność , której potrzebujesz

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016 (94)

Danfoss Drives liderem w produkcji elektronicznie regulowanych napędów VACON i Danfoss po połączeniu utworzyły jedną z największych firm napędowych na świecie. Nasze marki VLT® i VACON® to jeden cel i jedna pasja, to szersza, najbardziej innowacyjna oferta produktowa, a także usługi serwisowe o najwyższej jakości. Oferujemy wolność wyboru dowolnej technologii silnikowej, a nasza oferta obejmuje zakres mocy od 0,18 kW do 5,3 MW.

www.danfoss.pl/napedy

TAURUS-TECHNIC sp. z.o.o.

Dławiki powietrzne SN Bateria kondensatorów BKWTx-WIND Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom swoich Klientów przedstawiamy ofertę urządzeń dedykowanych do kompensacji mocy biernej na farmach wiatrowych w postaci bezrdzeniowych dławików powietrznych SN prod. Nokian Capacitors z Finlandii oraz baterii kondensatorów firmy Taurus-Technic Sp. o.o.

R

NOKIAN CAPACITORS Nokian Capacitors od roku 1956 roku zajmuje się produkcją kondensatorów do kompensacji mocy biernej zaś od ponad 40 lat produkcją powietrznych d ł a w i k ó w ś r e d n i e g o n a p i ę c i a .

Bazując na swoim bogatym doświadczeniu w technologii wysoko napięciowej firma oferuje szeroki wachlarz dławików i jest w stanie spełnić oczekiwania nawet najbardziej wymagających Klientów.

Użycie zaawansowanych technologii produkcji jak i projektowana pozwala zoptymalizować konstrukcje zarówno pod względem równomiernego rozpływu prądów jak i zoptymalizowania dystansów magnetycznych pomiędzy dławikami jak i pozostałym wyposażeniem.

R Jako przedstawiciel Nokian Capacitors w Polsce oferujemy Państwu: � Dławiki pikowe do tłumienia prądów łączeniowych (damping reactors for capacitor banks,) � Dławiki ograniczające prądy zwarcia (current-limiting reactors), � Dławiki kompensacyjne (shunt reactors), � Dławiki filtrujące / blokujące (filter/blocking reactors), � Dławiki sterowane tyrystorowo (TCR reactors), � Dławiki ograniczające prądy ziemno-zwarciowe (neutral-earthing reactors).

BKWTx-WIND

Bateria kondensatorów BKWTx-WIND

Bateria kondensatorów typu BKWTx-WIND prod. Taurus-Technic Sp. z o.o. to kompaktowe, zintegrowane urządzenie przeznaczone do kompensacji mocy biernej indukcyjnej na napięcie znamionowe pracy do 36kV wszędzie tam gdzie wymaga się maksymalnego bezpieczeństwa pracy.

Konstrukcja została zaprojektowana specjalnie z myślą o farmach wiatrowych może być stosowana także jako układ kompensacyjny z m o c ą z n a m i o n o w ą d o 1 6 M VA r t a k ż e w o b s z a r z e G P Z .

Obudowa baterii zapewnia ochronę każdego elementu składowego co eliminuje potrzebę budowania kosztownych stanowisk a możliwości konfiguracji urządzenia zapewniają optymalne dopasowanie się do i n d y w i d u a l n y c h p o t r z e b k a ż d e g o K l i e n t a .

Zapraszamy bo bliższego zapoznania się z naszą ofertą.

Przedsiębiorstwo

R

TAURUS - TECHNIC sp. z o.o. ul. Sokola 8 86-031 Osielsko k/Bydgoszczy tel. +48 52 320 33 11 / fax. +48 52 320 33 38 www.taurus-technic.com.pl; taurus@taurus-technic.com.pl

R

OD REDAKCJI

Spis treści n WYDARZENIA I INNOWACJE Nowe laboratorium dydaktyczne w firmie Bosch Rexroth Sp. z o.o......................................................................6 XX – lat pełnych energii.........................................................................................8 n NOWOŚCI Kamera termowizyjna i multimetr cyfrowy – Fluke 279 FC.........10 n TECHNOLOGIE, PRODUKTY, INFORMACJE FIRMOWE

Danfoss Drives wyjaśnia jakie ważne kryteria doboru napędu elektrycznego zaleca Dyrektywa „Ecodesign”........................................12 Zoptymalizowane rozwiązania do zasilania mniejszych elementów infrastruktury IT.............................................................................14 Automatyka i sterowanie w przemyśle.....................................................16 Innowacyjne przekładniki prądowe WN i ich zastosowanie w systemach detekcji zwarć w liniach mieszanych WN.................18 Sonel PE5 – program do tworzenia dokumentacji z pomiarów elektrycznych............................................................................................................22 n EKSPLOATACJA I REMONTY Spalinowy HIT...........................................................................................................26 Łatwe pomiary i szybka dokumentacja....................................................28 n KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Unikalne próby zwarciowe potwierdzające wysokie bezpieczeństwo eksploatacji oraz niezawodność GIS 110 kV typu ELK- 04, w dużych Stacjach Energetycznych.......30 Analiza rozkładu pola elektrycznego w rozdzielnicy kompaktowej 24 kV w kontekście zastąpienia gazu SF6 suchym powietrzem.............................................................................................38

Wydawca Dom Wydawniczy LIDAAN Sp. z o.o.

Adres redakcji 00-241 Warszawa, ul. Długa 44/50 lok. 109 tel./fax: 22 760 31 65 e-mail: redakcja@lidaan.com www.lidaan.com Prezes Zarządu Andrzej Kołodziejczyk, tel. kom.: 502 548 476, e-mail: andrzej@lidaan.com Dyrektor ds. reklamy i marketingu Dariusz Rjatin, tel. kom.: 600 898 082, e-mail: darek@lidaan.com Zespół redakcyjny i współpracownicy Redaktor naczelny: mgr inż. Marek Bielski, tel. kom.: 500 258 433, e-mail: marek.w.bielski@gmail.com Dr inż. Andrzej Maciej Maciejewski, tel. kom.: 601 991 000, e-mail: andrzej.maciejewski3@neostrada.pl Sekretarz redakcji: mgr Marta Olszewska tel. kom.: 531 266 287, e-mail: marta.is.roxy@gmail.com Dr inż. Wojciech Żurowski, doc. dr Valentin Dimov (Bułgaria), Inż. Armand Kehiaian (Francja), prof. dr hab. inż. Andrzej Krawczyk, prof. dr hab. inż. Krzysztof Krawczyk, dr inż. Jerzy Mukosiej, prof. dr hab. inż. Andrew Nafalski (Australia), prof. dr hab. inż. Andrzej Rusek, prof. dr inż. Wiesław Seruga, prof. dr hab. Jacek Sosnowski, prof. dr hab. inż. Czesław Waszkiewicz, prof. dr hab. inż. Jerzy Ziółko, mgr Anna Bielska Redaktor ds. wydawniczych: Dr hab. inż. Gabriel Borowski Redaktor Techniczny: Robert Lipski, info@studio2000.pl Fotoreporter: Zbigniew Biel Opracowanie graficzne: www.studio2000.pl Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń. Redakcja zastrzega sobie prawo przeprowadzania zmian w tekstach, np. adiustowania lub skracania, a także nieodsyłania materiałów nie zakwalifikowanych do druku. Przedruk, a także publikacja w innej formie, np. elektronicznej w internecie, tylko za zgodą wydawcy i właściciela praw autorskich.

Prenumerata realizowana przez RUCH S.A: Zamówienia na prenumeratę w wersji papierowej i na e-wydania można składać bezpośrednio na stronie www.prenumerata.ruch.com.pl Ewentualne pytania prosimy kierować na adres e-mail: prenumerata@ruch.com.pl lub kontaktując się z Telefonicznym Biurem Obsługi Klienta pod numerem: 801 800 803 lub 22 717 59 59 – czynne w godzinach 7.00 – 18.00.

Koszt połączenia wg taryfy operatora.

Współpraca reklamowa: DANFOSS............................................................................................I OKŁADKA

Optima 145 – pierwsza polska rozdzielnica GIS 110 KV – budowa, montaż, eksploatacja..................................................................42 Rozwój systemów zarządzania energią w budynku dla inteligentnych sieci............................................................47 Straty mocy czynnej w torach wielkoprądowych..............................52

PROTEKTEL........................................................................................II OKŁADKA UESA.................................................................................................. III OKŁADKA FLUKE................................................................................................ IV OKŁADKA BELOS-PLP............................................................................................................25 EATON....................................................................................................................15 ENERGOELEKTRONIKA.PL..............................................................................77 FLIR............................................................................................................................ 7

Wykorzystanie technologii napylania próżniowego do wytwarzania kompozytowych materiałów stykowych...........56 Optymalne rozwiązania dla układów automatyzacji sieci SN........62 Sześciofluorek siarki ( SF6); medium gazowe wyłączników wysokiego napięcia...............................................................................................71

HELUKABEL............................................................................................................ 6 HITACHI.................................................................................................................27 INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI......................................................................17 KONTRATECH........................................................................................................ 5 MERSEN................................................................................................................... 9 RELPOL..................................................................................................................17 SONEL....................................................................................................................23

n TARGI Targi EXPOPOWER 2016 za nami..................................................................78

4

TAURUS-TECHNIC................................................................................................ 3 ZREW-TRANSFORMATORY............................................................................77

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

WYDARZENIA I INNOWACJE

Nowe laboratorium dydaktyczne w firmie Bosch Rexroth Sp. z o.o.

F

irma Bosch Rexroth jako wiodący dostawca w zakresie technologii napędów i sterowań, posiada szeroką wiedzę technologiczną w zakresie produktów, rozwiązań oraz ich stosowania, którą wykorzystuje w kształceniu użytkowników maszyn. Odpowiadając na rosnącą na rynku potrzebę rozwoju zawodowego oraz podniesieniem kwalifikacji specjalistów technicznych, firma rozbudowała swoją bazę dydaktyczną o laboratorium szkoleniowe napędów i sterowań elektrycznych.

Sala została wyposażona m.in. w system przenośników VarioFlow plus, system wkrętarkowy CS350, serwonapędy IndraDrive (zdecentralizowane napędy IndraDrive Mi, IndraDrive CS oraz IndraDrive C), serwomotory, falowniki, moduły liniowe a także panele HMI. Nowa baza dydaktyczna umożliwia poznanie zasad funkcjonowania tychże produktów i systemów oraz ich późniejszego praktycznego zastosowania.

Oferowane przez firmę Bosch Rexroth szkolenia zawierają podstawową wiedzę począwszy od funkcji i właściwości wybranych elementów, a skończywszy na prostych układach. Dodatkowym atutem jest możliwość indywidualnego ustalenia terminu oraz programu szkolenia, które są dostosowane do indywidualnego tempa pracy.

Wydajność, precyzja, bezpieczeństwo i energooszczędność to cechy charakteryzujące napędy i sterowania firmy Bosch Rexroth, które wprawiają w ruch maszy-

Otwarcie laboratorium szkoleniowego napędów i sterowań elektrycznych w firmie Bosch Rexroth Sp. z o.o., które miało miejsce w dniu 20.04.2016

ny i urządzenia każdego formatu. Przedsiębiorstwo posiada szerokie doświadczenie w aplikacjach mobilnych, maszynowych i projektowych, jak również automatyzacji przemysłu. Doświadczenie to wykorzystuje przy opracowywaniu innowacyjnych komponentów, indywidualnych rozwiązań systemowych oraz usług. Bosch Rexroth oferuje swoim klientom kompleksowe rozwiązania z zakresu hydrauliki, napędów elektrycznych i sterowań, przekładni oraz techniki przemieszczeń liniowych i montażu.

Przedsiębiorstwo, obecne w ponad 80 krajach, osiągnęło w 2015 roku obroty w wysokości 5,4 mld euro przy zatrudnieniu na poziomie 31 100 pracowników.

Więcej informacji: www.boschrexroth.pl Grupa Bosch jest wiodącym w świecie dostawcą technologii i usług. Zatrudnia około 375 000 pracowników na całym świecie (wg danych z 31 grudnia 2015) i wygenerowała w 2015 roku obrót w wysokości 70 mld euro. Firma pro-

wadzi działalność w czterech sektorach: Mobility Solutions, Industrial Technology, Consumer Goods, and Energy and Building Technology. Grupę Bosch reprezentuje spółka Robert Bosch GmbH oraz około 440 spółek zależnych i regionalnych w 60 krajach świata. Z uwzględnieniem dystrybutorów i partnerów serwisowych, Bosch jest obecny w ok. 150 krajach na świecie. Innowacyjna moc na całym świecie stanowi podstawę dalszego wzrostu przedsiębiorstwa. Grupa Bosch zatrudnia 55,800 współpracowników w zakresie badań i rozwoju w 118 miejscach na całym świecie. Strategicznym celem Grupy Bosch jest dostarczanie rozwiązań dla świata zintegrowanego w internecie. Innowacyjne produkty i usługi Bosch poprawiają jakość życia, jednocześnie budząc entuzjazm użytkowników. Bosch tworzy technologię, która jest „bliżej nas”.

Bosch Rexroth n

APLIKACJA MOBILNA • szybki i wygodny dostęp do katalogu produktów • zaawansowana wyszukiwarka • nowości • aktualne promocje • przejrzysty interfejs • baza wiedzy • wyprzedaże 6

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KAMERY w AKCJI! Najlepiej sprawdzić każdy produkt własnoręcznie.

Zapraszamy wszystkich zainteresowanych na targi

ENERGETAB 2016 które odbędą się w dniach: 13-15 września 2016 roku w Bielsku-Białej

Kamery termowizyjne dla elektryków Nie ma dwóch takich samych instalacji elektrycznych. Tak samo nie ma dwóch takich samych użytkowników. To, czy dane urządzenie spełni oczekiwania użytkownika, zależy od konkretnego zastosowania i doświadczenia w obsłudze kamer termowizyjnych.

Można być początkującym użytkownikiem lub ekspertem IR – FLIR Systems ma dla każdego odpowiednią kamerę termowizyjną.

Przedstawicielstwo Handlowe Paweł Rutkowski ul. Rakowiecka 39A/3, 02-521 Warszawa tel.: +48(22) 849 71 90, fax. +48(22) 849 70 01 e-mail: rutkowski@kameryir.com.pl

w w w. k a m e r y I R . c o m . p l

WYDARZENIA I INNOWACJE

XX – lat pełnych energii

Czytaj tak, jak lubisz:

yyna iPhonie, yyna iPadzie, yyna laptopie, lub yytradycyjnie – na papierze

urzadzeniadlaenergetyki.pl

8

Z ich rozwiązań korzysta przemysł, energetyka, projektanci, instalatorzy... UESA Polska Sp. z o. o. obchodzi 20 lat działalności na rynku urządzeń do rozdziału energii elektrycznej średniego oraz niskiego napięcia .

U

roczystości z udziałem klientów, a także biznesowych oraz naukowych partnerów firmy odbyły się w siedzibie firmy w Lubsku oraz w Hotelu Ruben w Zielonej Górze. XX lat działalności na rynku to moment wyjątkowy w działalności firmy. Dlatego podczas uroczystości zależało nam na tym, aby osoby współpracujące z nami na co dzień miały możliwość zobaczenia nie tylko, w jaki sposób funkcjonuje firma, ale również obejrzenia produkowanych w naszych halach urządzeń – mów Marek Chromik, Dyrektor Generalny uesa Polska Sp. z.o.o. Zaproszeni do Lubska goście mogli nie tylko porozmawiać z pracownikami firmy, ale również z bliska przyjrzeć się standardom produkcji. uesa Polska Sp. z o.o. powstała pod koniec 1995r. Pierwotnie działalność firmy skupiała się wokół produkcji elementów do stacji transformatorowych, dostarczanych zarówno na rynek polski, jak i niemiecki. W następnych latach wyremontowano istniejące budynki oraz zbudowano nowe hale, gdzie produkuje się m.in. rozdzielnice niskiego napięcia oraz rozłączniki średniego napięcia z teleskopową komorą gaszeniową, które do dziś są unikalnym, jedynym tego typu produktem na rynku.

Firma zaczynała od kilku pracowników, teraz jest ich ponad sześćdziesięciu.

Przez te 20 lat udało nam się zbudować rozpoznawalną markę w branży energetycznej w Polsce – mówi Marek Chromik. Firma działa na rynku polskim, europejskim i coraz śmielej podbija również rynki światowe. Jak przyznają pracownicy, to m.in. efekt szybkiego reagowania na potrzeby klientów, ale również ścisłej współpracy ze światem nauki. uesa Polska od dawna współpracuje z Państwową Wyższą Szkołą Zawodową w Sulechowie. Jej efektem są m.in. wspólnie opracowane urządzenia wykorzystywane np. w Centrum Energetyki Odnawialnej w Sulechowie.

To przykład na to, jak ważny jest aspekt współpracy przedsiębiorstw z bizne-

sem. Obiekt jest wykorzystywany do nauki zawodu studentów. Współpraca uesa Polska Sp. z o.o. z PWSZ rozpoczęła się przed wieloma laty od studenckich praktyk organizowanych w Polsce i w Niemczech.- Stawiamy na kształcenie zawodowe młodych ludzi, wiemy jaki to dziś na rynku pracy problem – dodaje dyrektor Chromik – jednocześnie zdajemy sobie sprawę, że kształcenie przyszłej kadry inżynierskiej to szansa na rozwój naszej firmy, która bazuje na potencjale lokalnych pracowników. Współpracę na płaszczyźnie nauki i biznesu zaakcentowano również podczas samej uroczystości XX- lecia - zaplanowano dwa panele merytoryczne, w trakcie których poruszono kluczowe z perspektywy przyszłości energetyki zagadnienia. O potrzebach inwestycyjnych polskiej energetyki mówił prof. Marian Miłek, wskazując na kluczowe wyzwania, przed którymi stoi sektor energetyczny. Koncepcję systemu elektroenergetycznego przyszłości przedstawił natomiast prof.

Grzegorz Benysek. Kluczowe w każdym biznesie, również w naszej branży, nie jest koncentrowanie się na tym, co tu i teraz, ale myślenie o tym, co będzie jutro. Dzięki prelekcjom w części konferencyjnej uroczystości, nasi goście mieli okazję bliżej przyjrzeć się temu, z czym przyjdzie zmierzyć się branży energetycznej już wkrótce – dodaje Marek Chromik. uesa Polska jako jedna z nielicznych firm na rynku łączy w obszarze swojej działalności urządzenia do rozdziału energii i automatykę przemysłową, oferując kompleksowość rozwiązań dostarczanych klientom. Niezależnie od wyzwań przyszłości jedno pozostanie dla firmy zawsze niezmienne – realizacja misji skoncentrowanej na najwyższej jakości standardach dostarczanych produktów i usług oraz dbałości o relacje budowane zarówno z klientami, jak i pracownikami firmy. uesa Polska n

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

NOWOŚCI

Kamera termowizyjna i multimetr cyfrowy – Fluke 279 FC Multimetr termiczny Fluke 279 FC integruje dwa przyrządy diagnostyczne w jednym, zwiększając produktywność. Połączenie w pełni wyposażonego multimetru i kamery termowizyjnej w jeden multimetr termiczny umożliwia szybsze i dokładniejsze rozwiązywanie problemów - z użyciem jednego przyrządu, bez konieczności wracania po kamerę do samochodu czy biura, albo oczekiwania na specjalistę ds. termografii.

K

amery termowizyjne są nieocenione w szybkim rozwiązywaniu problemów z wyposażeniem elektrycznym, panelami i transformatorami, ale elektrycy i technicy konserwacji często nie mają do nich dostępu, kiedy jest to niezbędne. Multimetr termiczny Fluke® 279 FC TRMS to pierwsze narzędzie diagnostyczne integrujące w pełni wyposażony multimetr cyfrowy RMS (TRMS) z kamerą termowizyjną w jednym przyrządzie z myślą o szybszym rozwiązywaniu problemów.

Model 279 FC umożliwia technikom szybkie, bezpieczne sprawdzanie gorących punktów w bezpiecznikach,

10

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

NOWOŚCI przewodach, izolatorach, złączach, połączeniach i przełącznikach za pomocą kamery termowizyjnej oraz rozwiązywanie i analizowanie problemów z użyciem multimetru cyfrowego. Dzięki połączeniu dwóch wydajnych przyrządów diagnostycznych w jedno elektrycy i technicy mogą zabierać ze sobą mniej narzędzi, nadal mając pewność trafnej oceny sytuacji.

– Firma Fluke jest od lat pionierem w zakresie łączenia dwóch narzędzi w jedno. Współpracujemy z użytkownikami na całym świecie nad rozwiązywaniem problemów poprzez tworzenie przyrządów zapew-

niających nowe funkcje, co pozwala szybciej i łatwiej realizować zadania.

Multimetr termiczny to kolejna z innowacyjnych technologii opracowanych przez Fluke i jedna z najważniejszych tegorocznych premier naszej firmy. - mówi Krzysztof Stoma, Field Marketing Manager, Fluke Europe B.V. – Jesteśmy przekonani, że użytkownicy marki Fluke docenią jeszcze większą efektywność swoich działań, jaką zapewni im urządzenie integrujące w sobie dwa narzędzia pomiarowe kamerę termowizyjną i multimetr cyfrowy. Myślę, że przyrząd ten stanie się jednym z podstawowych w pracy każdego technika, znacznie ułatwiając od-

najdywanie, usuwanie, potwierdzanie i zgłaszanie problemów z instalacjami elektrycznymi.

Multimetr termiczny ma 15 elektrycznych funkcji pomiarowych obejmujących napięcie prądu przemiennego i stałego, rezystancję, ciągłość obwodu, pojemność, test diody, wartości minimalne i maksymalne oraz częstotliwość. W ciasnych, trudno dostępnych miejscach można użyć opcjonalnej sondy iFlex®. Rozszerza on możliwości pomiarów, pozwalając na testowanie prądu przemiennego o natężeniu do 2500 A. Kolorowy wyświetlacz LCD o przekątnej 3,5 cala (8,89 cm)

zapewnia wysoką jakość i czytelność obrazów.

Bezprzewodowy model 279 FC należy do rodziny przyrządów Fluke Connect® — bezprzewodowych narzędzi diagnostycznych komunikujących się za pośrednictwem aplikacji Fluke Connect lub oprogramowania Fluke Connect Assets, czyli opartego na chmurze rozwiązania, które gromadzi pomiary i zapewnia kompleksowy wgląd w stan krytycznego wyposażenia. Pozwala to technikom rejestrować i udostępniać obrazy termiczne i pomiary elektryczne w czasie rzeczywistym za pomocą smartfona czy tabletu oraz automatycznie przesyłać je do chmury. Bezpo-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

średnio w miejscu pracy można tworzyć raporty, po czym udostępniać je za pośrednictwem poczty elektronicznej.

Można też korzystać z połączeń wideo ShareLive™ w celu kontaktowania się ze współpracownikami, co zwiększa produktywność w terenie.

Aplikacja mobilna Fluke Connect jest dostępna dla systemu Android oraz systemu iOS i współpracuje z 30 różnymi produktami firmy Fluke - stanowiąc największy na świecie system połączonych przyrządów pomiarowych.

Najważniejsze cechy multimetru termicznego 279 FC: yy Bogaty w funkcje multimetr cyfrowy ze zintegrowaną kamerą termiczną yy Rozszerzenie możliwości pomiaru dzięki sondom prądowym iFlex yy Przechowywanie pomiarów w pamięci dzięki aplikacji Fluke Connect yy Rozdzielczość kamery – 80 x 60 yy Kolorowy ekran LCD 3,5’’ / 8,89 cm yy Akumulator litowo-jonowy pozwala pracować przez cały dzień (ponad 10 godzin) w normalnych warunkach yy 15 funkcji pomiarowych, w tym: naięcie AC/DC, rezystancja, ciągłość, pojemność, test diod, prąd AC (z sondą iFlex), częstotliwość yy Kategoria pomiarowa CAT III 1000 V, CAT IV 600 V Aby uzyskać więcej informacji na temat multimetrów termicznych Fluke 279 FC odwiedź stronę: www.fluke.com/279FC. Zapraszamy na www.fluke.pl n

11

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Danfoss Drives wyjaśnia jakie ważne kryteria doboru napędu elektrycznego zaleca Dyrektywa „Ecodesign” Czym jest Ecodyrektywa i czego dotyczy?

Dyrektywa „Ecodesign „ promuje poprawę efektywności energetycznej dla wielu urządzeń, w tym także napędów elektrycznych. W 2011 roku Unia Europejska wprowadziła minimalne wymagania w zakresie sprawności silników prądu przemiennego. Dyrektywa Ecodesign ustanawia ramy prawne określające wymagania dla wszystkich produktów związanych z energią i potencjałem do jej oszczędzania w odniesieniu do krajowych, handlowych i przemysłowych sektorów w całej Europie. Dyrektywa „Ecodesign” zwana jest także ErP , od jej pełnego tytułu “Ecodesign Directive for Energy Related Products (ErP) 2009/125/EC”. Zastąpiła ona Dyrektywę EuP (Energy Using Products).

Na podstawie dyrektywy powstał szereg rozporządzeń w tym znane rozporządzenie określające wymagania dotyczące minimalnych standardów efektywności (MEPS – minimum efficiency performance standards).

Różne przepisy dotyczące efektywności energetycznej na całym świecie są często oparte na tych samych standardach technicznych. Różnice między poszczególnymi krajami czy regionami dotyczą jedynie czasu wprowadzenia Tabela 1.

12

i wymaganego poziomu sprawności (IE2, IE3, itp.). Wymogi dotyczące dyrektywy Ecodesign, które są ustanowione i dotyczą Unii Europejskiej, można łatwo porównać z podobnymi inicjatywami w Ameryce Północnej i Australii.

Wcześniej wspomniane już minimalne wymagania wydajności dla silników (MEPS) są określone przez prawo.

Rozporządzenie Komisji 640/2009 UE określa minimalną klasę efektywności dla zdefiniowanej grupy silników. Na początku 2014 roku rozszerzono zakres dodatkową zmianą 4/2014.

Jak klasyfikowane są silniki oraz przetwornice częstotliwości?

Jak pokazano w tabeli 1 wymogi co do silników są jasno określone i obowiązują praktycznie od 4 lat. Z początkiem tego roku zostały one jeszcze bardziej zaostrzone w zakresie 7,5 -375 kW. Oznacza to w praktyce, że każdy nowo kupowany i instalowany silnik z tego zakresu mocy powinien być albo w klasie IE3 albo IE2 ale współpracować z przetwornicą częstotliwości.

Norma IEC 60034-30-1 określa dla silników klasy efektywności IE1 - IE4. W rozporządzeniu UE obecnie używane są tylko klasy IE1 - IE3.Wymagania dotyczące minimalnej sprawności i wydajności odnoszą się do większości silni-

ków spełniających między innymi poniższe kryteria: yy Praca ciągła S1 lub praca przerywana S3 z założonym czasem pracy> 80% yy 2 do 6 biegunów yy Zakres mocy 0,75 - 375 kW yy Napięcie znamionowe do 1000 V Nowością jest, że dyrektywa EcoDesign promuje poprawę efektywności energetycznej w odniesieniu nie tylko do silników elektrycznych ale także dla przetwornic częstotliwości. Podobnie do klasyfikacji IE silników, norma EN50598-2 wprowadza również klasy IE dla przemienników częstotliwości.

Klasy IE dla przetwornic dotyczą: yy zakresu mocy od 0,12 do 1000 kW yy napięcie znamionowe 100 V - 1000 V yy systemy jednoosiowe AC / AC Straty obliczane są przy 90% częstotliwości i 100% momencie obciążenia.

Pomiarom podlegają standardowe urządzenia, nie przewiduję się specjalnych trybów testowych i pomiar dotyczy także wbudowanych elementów takich jak filtry RFI, sterowniki czy opcje.

Co ważne straty dla urządzeń dodatkowych nie wbudowanych takich jak: zewnętrzne filtry RFI, opcje etc. nie są uwzględniane do klasyfikacji IE. Natomiast muszą być podawane w dokumentacji jeśli sa większe niż 0,1% mocy przetwornicy częstotliwości i wynoszą więcej niż 5W całkowicie. Jest to szczególnie ważne z punktu widzenia klienta, który bez takich informacji mógłby ocenić dwie w sumie różne przetwornice częstotliwości jako takie same i kierować się tylko ceną. Jednak po dodaniu strat wynikających z tego, że pewne elementy są zewnętrzne i dodatkowych kosztów związanych z instalacją klient będzie w stanie określić sam opłacalność i energooszczędność danego rozwiązania.

Dodatkowo w Dyrektywie pojawiają się również klasy IES dotyczące układów przetwornic częstotliwości i silnika (zwanych PDS czyli Power Drive System). Standard został opublikowany na początku 2015.

Norma EN 50598-2 określa klasy efektywności IES0 do IES2 dla kompletnych ukła-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE program VLT® ecoSmart. Jest to narzędzie do obliczania sprawności i klasy sprawności układu silnik-przetwornica częstotliwości.

Jest to program dostępny online. Narzędzie VLT® ecoSmart pozwala sprawdzić standardowe dane odnośnie strat przy obciążeniu częściowym dla przetwornic częstotliwości Danfoss.

Dodatkowo można wprowadzać punkty obciążenia częściowego specyficzne dla zastosowań.

Narzędzie VLT® ecoSmart oblicza klasę sprawności i dane dla obciążenia częściowego.

Dodatkowo pozwala utworzyć raport w formacie PDF na temat danych strat przy obciążeniu częściowym oraz klasy skuteczności IE lub IES na potrzeby dokumentacji.

Rys. 1.

dów napędowych (PDS), czyli przetwornicy częstotliwości i silnika. Zakres klasy IES1 jest określany z marginesem +/- 20%.

Dla przetwornic częstotliwości ten margines jest większy i wynosi +/- 25%. Klasy IES są zdefiniowane w 100% prędkości i przy 100% momencie obrotowym. Określona jest również długość kabla pomiędzy przetwornicą częstotliwości i silnikiem.

Odchylenia od standardowej długości kabla lub częstotliwości przełączania są dozwolone, ale muszą być udokumentowane. Straty dla pracy przy częściowym obciążeniu są udokumentowane przez producenta. Zastosowanie i koncepcja jest podobna do klas dotyczących przetwornic częstotliwości. Poniżej na rysunku 1 można znaleźć zoobrazowaną w czytelny i jasny sposób wynikającą z norm i dyrektywy klasyfikacje efektywności energetycznej dla silników, przetwornic częstotliwości oraz układów silnik - przetwornica częstotliwości Przetwornice częstotliwości Danfoss VLT® spełniają najsurowsze wymagania obecnej normy. Oznacza to, że przetwornice częstotliwości VLT® są klasyfikowane jako IE2 – czyli spełniają najbardziej efektywną klasę. Oczywiście pomiary efektywności obejmują straty spowodowane wbudowanymi filtrami RFI i dławikami DC. Pytanie co z tego wynika dla klienta ? W praktyce można powiedzieć, że klient będzie w stanie wybrać produkt w oparciu o dane opracowane i podane według tych

samych standardów. klient VLT® razem z dobrej klasy silnikiem nawet klasy IE2 i praktycznie każdym silnikiem IE3 / IE4, jest w stanie osiągnąć najwyższą klasę IES - czyli IES2. I tym samym zapewnić, że proponowane rozwiązanie jest optymalne pod względem strat a więc energooszczędne. Dodatkowo w świetle drożejącej energii elektrycznej, wymogach jak najwyższej efektywności energetycznej przetwornice częstotliwości VLT® firmy Danfoss zapewniają, że oparte o nie rozwiązanie właśnie w aspektach sprawności i energooszczędności zawsze stanowi ścisłą czołówkę.

Pytanie gdzie można sprawdzić dane odnośnie strat przy częściowym obciążeniu i jak określić klasę sprawności?

Firma Danfoss przygotowała to tego

VLT® EcoSmart można użyć do: yy Poszukiwania standardowych danych o stratach obciążenia dla napędów VLT®, yy Wprowadzenia żądanych specyficznych dla aplikacji punktów obciążenia częściowego, yy Obliczenia klasy IE oraz danych dla częściowego obciążenia dla przetwornic częstotliwości, yy Obliczenia klasy IES dla układu silnika asynchronicznego i przetwornicy częstotliwości +, yy Stworzenia raportu w postaci pliku pdf z podaniem danych o stratach obciążenia częściowego i klasach efektywności IE lub IES, yy Eksportu punktów danych obciążenia częściowego do innego systemu. n Danfoss Poland Sp. z o.o. ul. Chrzanowska 5 05-825 Grodzisk Mazowiecki tel. 22 755 06 68, fax 22 755 07 01 e-mail: info@danfoss.pl www.danfoss.pl/napedy www.danfoss.com/ecodesign/

Rys. 2. VLT® EcoSmart to narzędzie online, dzięki któremu można łatwo obliczyć klasy IE i IES zgodnie z normą EN 50598-2.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

13

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Zoptymalizowane rozwiązania do zasilania mniejszych elementów infrastruktury IT Firma Eaton, specjalizująca się w rozwiązaniach dotyczących zarządzania energią, wprowadziła na rynek nowe wersje zasilaczy UPS serii 9PX o mocy 2,2 kW oraz 3 kW, które doskonale sprawdzają się jako wysokiej jakości urządzenia zabezpieczające zasilanie wirtualnych serwerów, elementów infrastruktury hiperkonwergentnej, urządzeń sieciowych i małych systemów przechowywania danych.

K

luczową zaletą tych innowacyjnych urządzeń UPS jest współczynnik mocy równy 1, co oznacza, że przy określonych danych znamionowych mogą one zasilać więcej urządzeń niż konwencjonalne zasilacze UPS. Wspomniane produkty wyróżniają się także wyjątkowo wysoką sprawnością, która przekłada się na redukcję kosztów energii oraz konieczności chłodzenia. Dodatkowo są one dostępne w opcjonalnych wersjach sieciowych, co pozwala na obsługę zaawansowanych funkcji wirtualnych.

Nowe zasilacze UPS 9PX firmy Eaton produkowane są w wersjach 2U, co pozwala na efektywne wykorzystanie przestrzeni w konwencjonalnych głębokich regałach IT, oraz w wersjach 3U, które idealnie nadają się do montażu w mniejszych obudowach, o ograniczonej głębokości, lub do zabezpieczenia konwencjonalnych urządzeń IT typu „tower”. „Nasze nowe zasilacze UPS pozwalają wykorzystać zalety większych urządzeń 9PX, które zdobyły sobie uznanie i popularność, do zabezpieczenia mniejszych urządzeń” – mówi Christophe Jammes, kierownik ds. marketingu produktowego w Eaton EMEA. „Na przykład współczynnik mocy równy 1 to kwestia niezmiernie istotna dla naszych klientów, ponieważ oznacza

14

on, że dane znamionowe (kVA) zasilacza UPS są numerycznie identyczne z danymi zasilania, które może dostarczać.

Dzięki temu użytkownicy mogą uzyskiwać większą moc użyteczną ze swoich zasilaczy — zwykle 11% więcej — i nie ma już potrzeby przeprowadzania obliczeń w celu poznania wartości obciążenia, które może obsługiwać UPS”.

Nowe systemy UPS są oparte na topologii podwójnej konwersji, która skutecznie zabezpiecza przed wszystkimi rodzajami problemów związanych z jakością zasilania. Są też wyposażone w automatyczne obejścia w celu podtrzymania zasilania w przypadku przeciążeń lub awarii zasilacza UPS. Zasilacze UPS 9PX należą do klasy Energy Star — podczas pracy w trybie online mogą uzyskać sprawność 94%, co przekłada się na redukcję kosztów eksploatacyjnych i zminimalizowanie wpływu na środowisko naturalne.

Wszystkie modele mają wbudowany wyświetlacz LCD, na którym podawane są wszystkie informacje o stanie i analizy robocze wraz ze zużyciem energii monitorowanej do poziomu grupy wyjściowej. Kontrola obciążenia segmentu jest możliwa dla dwóch grup, co ułatwia sekwencyjny rozruch, priorytetowe wyłączanie nieistotnych urządzeń i zdalne ponowne uruchamianie zablokowanych serwerów.

Zaawansowane zarządzanie energią akumulatora (Advanced Battery Management — ABM) pozwala na wydłużenie żywotności akumulatora o 50%, a gdy zachodzi konieczność jego wymiany, funkcja hot-swap umożliwia wykonanie tej operacji bez przerywania dostarczanego zasilania.

Wersje nowych zasilaczy UPS 9PX przygotowane do obsługi sieci wirtualnych zapewniają bliską integrację ze środowiskami wirtualnymi VMware, HyperV, RedHat i Citrix, co ułatwia wdrożenie funkcji rozkładu zasilania oraz zasad automatycznego przywracania systemu po awarii w przypadkach utraty zasilania. Ponadto zasilacze 9PX mogą być także monitorowane za pośrednictwem popularnych orkiestratorów VMware vRealize oraz Microsoft MS SCOM. Aby dowiedzieć się więcej o zasilaczach UPS 9PX o mocy 2200– 3000 kVA, zachęcamy do odwiedzania naszej strony www.eaton.eu /9px3kva. Dodatkowe informacje dotyczące produktów Eaton podnoszących jakość zasilania są dostępne na stronie www.eaton.pl/powerquality. Aktualności dostępne są na kanale (@EatonIT) komunikatora Twitter oraz na stronie firmy (Eaton EMEA) w serwisie LinkedIn. Eaton n

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Automatyka i sterowanie w przemyśle Wytwarzanie w przemyśle realizowane jest na podstawie opracowanych procesów technologicznych. Procesy przemysłowe i ich automatyzacja realizowane są za pomocą urządzeń tworzących wspólny system automatyki przemysłowej. Ich elementy to: yy yy yy yy yy yy

urządzenia i maszyny realizujące produkcję oraz procesy przemysłowe urządzenia kontrolno-pomiarowe zainstalowane na maszynach i urządzeniach urządzenia wykonawcze urządzenia sterujące oprogramowanie do kontroli i wizualizacji procesów systemy łączności

W

dzisiejszych czasach systemy automatyki przemysłowej występują w każdej branży wytwórczej. Są podstawą zarówno przemysłu spożywczego jak i chemicznego czy też przemysłu ciężkiego. Podążając za szybkim rozwojem i ciągłymi zmianami w przemyśle, firma HELUKABEL® dedykuje swoją ofertę kabli i przewodów oraz osprzętu do każdej gałęzi przemysłu.

Kable i przewody są spójnym elementem w całym systemie automatyki przemysłowej. Podstawowymi przewodami stosowanymi w układach automatyki przemysłowej są elastyczne przewody sterownicze w izolacji PVC oraz PUR. Posiadają żyły numerowane lub kolorowe, występują w wykonaniu z pojedynczym lub podwójnym ekranem spełniając tym samym wymagania kompatybilności elektromagnetycznej. Niemal zawsze przewody takie są narażone na działanie szkodliwych substancji, takich jak oleje czy związki chemiczne, dlatego ich powłoka zewnętrzna cechuje się wysoką odpornością na różnego rodzaje czynniki. Przewody te mają zastosowanie w obwodach sterowania, pomiarowych oraz sygnalizacji.

Znajdują zastosowanie w przemyśle metalurgicznym, maszynowym, są stosowane w ciągach technologicznych.

Dla zwiększenia bezpieczeństwa przewody produkowane są jako bezhalogenowe oraz samogasnące nie podtrzymujące płomienia zgodnie z obowiązującymi normami.

W zakładach przemysłowych w których istnieją strefy zagrożone wybuchem (np. przemysł petrochemiczny), stosuje się iskrobezpieczne elastyczne przewody sterownicze (OZ-BL). Wykonane są z PVC samogasnącego i płomienio-

16

odpornego zgodnie z IEC 60322-1, są również olejoodporne.

Posiadają wszystkie żyły czarne z białym nadrukiem numerycznym, występują również wersja żyłami parowanymi oraz ekranem. Przewody te mają niebieską powłokę zewnętrzną RAL 5015.

Dobierając przewód sterowniczy, należy m.in. zwrócić uwagę w jakich warunkach środowiskowych będzie on pracował. HELUKABEL® w swojej ofercie posiada przewody odporne na działanie bioolejów oraz mikroorganizmów: Bioflex, Kompoflex. Są one odporne na środki chłodzące i biopaliwa.

Dzięki odporności na tlen ozon oraz hydrolizę można je również stosować w instalacjach zewnętrznych.

Produkcja żywności obwarowana jest szeregiem norm i przepisów. Kwestie higieny mają zasadnicze znaczenie.

Dlatego przewody stosowane w przemyśle spożywczym laboratoryjnym czy też medycznym muszą być odporne na agresywne środki czyszczące, do tej grupy niewątpliwie dedykowane są przewody Nanoflex.

Automatyka przemysłowa to także przesył danych. Odpowiednio dobrany przewód zapewni wysoką szybkość transmisji. Przewody sygnałowe zalecane do interfejsów RS 422 i RS 485 musza charakteryzować się odpowiednią tłumiennością, pojemnością. Tu sprawdzi się grupa przewodów PAAR-TRONIC. Wraz z rozwojem techniki sterowania i pomiarów od tradycyjnego przekaźnika elektromechanicznego do programowalnych sterowników mikroprocesorowych ulegają też zmianie sposoby oprzewodowania służące do przesyłu (transmisji) danych. Tradycyjne przewody są zastępowane przez przewo-

dy typu BUS oparte o skrętkę dwużyłową. Sieci typu BUS służą do zarządzania procesami przemysłowymi. Różnice między sieciami BUS i tradycyjnymi systemami sterowania najlepiej obrazują przewody elektryczne i światłowodowe używane do ich budowy.

W starszych instalacjach automatyki i sterowania stosowane były grube wielożyłowe przewody (kable), trudne do układania i zajmujące wiele miejsca na trasach kablowych. Przekroje żył to najczęściej 0,5 mm² do 1,5 mm². We współczesnych instalacjach automatyki (cyfrowych) używane są przewody o przekrojach od 0,25 mm² do 0,5 mm², ale ich liczba nie uległa zmianie.

Urządzeniami wykonawczymi w układach automatyki przemysłowej są np. silniki elektryczne, których prędkość często jest sterowana przez falownik.

Zastosowanie znajdą tu przewody TOPFLEX EMV spełniające wszystkie wymagania jakie stawiane są przy zasilaniu silnika z przemiennika częstotliwości.

Przewód ten spełnia normy, dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej w instalacjach i budynkach, nadaje się do zasilania urządzeń, z których pola elektromagnetyczne mogłyby w niedozwolony sposób wpływać na otoczenie.

Odpowiednio dobrany przewód do aplikacji przemysłowych powinien charakteryzować się dobrymi właściwościami zarówno elektrycznymi jak i mechanicznymi. Daje to gwarancję wieloletniego i niezawodnego bezpiecznego użytkowania. n HELUKABEL Polska Sp. z o.o Krze Duże 2, 96-325 Radziejowice www.helukabel.pl

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Instytut Elektrotechniki Electrotechnical Institute

Laboratorium Badawcze Aparatury Rozdzielczej

Laboratorium Badawcze i Wzorcujące

Laboratorium badawcze akredytowane przez PCA, Nr AB 074

Laboratorium badawcze akredytowane przez PCA, Nr AB 022 Laboratorium wzorcujące akredytowane przez PCA, Nr AP 102

AB 074: Badania aparatury łączeniowej, rozdzielczej i sterowniczej wysokiego, średniego i niskiego napięcia prądu przemiennego i stałego: napięciowe, obciążalności zwarciowej, zdolności łączeniowej, łukoochronności, przyrostów temperatury, klimatyczne, IP, IK oraz badania: transformatorów, izolatorów, ograniczników przepięć, bezpieczników, wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych, listew zaciskowych, złączek i zacisków, sprzętu ochronnego i narzędzi do prac pod napięciem.

Dziedziny badań AB 022: akustyka, elektryka, mechanika, drgania, fotometria, funkcjonalność, bezpieczeństwo użytkowania, odporność ogniowa, właściwości palne, odporność na narażenia mechaniczne i klimatyczne.

Laboratorium Badawcze Aparatury Rozdzielczej telefon: +48 22 11 25 300, 301 +48 693 590 090 fax: +48 22 11 25 444, 445 email: zwarcia@iel.waw.pl

Dziedziny wzorcowań AP 102: wielkości elektryczne DC i m. cz., wielkości optyczne.

Laboratorium Badawcze i Wzorcujące telefon: +48 22 11 25 290 +48 601 960 244 fax: +48 22 11 25 444, 445 email: badania@iel.waw.pl

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Innowacyjne przekładniki prądowe WN i ich zastosowanie w systemach detekcji zwarć w liniach mieszanych WN Innowacyjne optyczne przekładniki prądowe wysokich napięć są znakomitą alternatywą do klasycznych przekładników stosowanych w stacjach. Zalety to szeroki zakres pomiarowy, brak efektu nasycenia, możliwość pracy w sieciach AC i DC a także współpraca z urządzeniami pomiarowymi i zabezpieczeniowymi oraz opcja zdalnej komunikacji czynią te rozwiązanie innowacyjnym pod każdym względem. Producent, hiszpańska firma Arteche, która od lat pracuje nad tym produktem jako jedna z pierwszych wprowadziła je do eksploatacji.

Wprowadzenie

Najnowszy Optyczny Przekładnik Prądowy SDO OCT firmy ARTECHE służy do odczytu wartości sygnału prądowego dla potrzeb urządzeń pomiarowych i zabezpieczeniowych w stacjach elektroenergetycznych. Przekładnik Optyczny SDO OCT firmy ARTECHE składa się z głowicy pomiarowej zamontowanej na kolumnie izolatora oraz z terminala elektronicznego (ang.

Merging Unit) SDO MU. Głowica przekładnika zawiera światłowodowy czujnik pomiaru prądu działający w oparciu o zjawisko Faradaya.

Czujnik prądowy składa się ze zwojów specjalnego włókna światłowodowego oraz z pasywnych elementów optycz-

Rys.1. Zjawisko Faradaya

nych tworzących opatentowaną technologię zwaną NIMI (Network Independent Interrogation Technique). Czujnik ten może być stosowany zarówno do precyzyjnych pomiarów prądu zmiennego w systemach wysokonapięciowych jak i do pomiarów prądu stałego.

Terminal elektroniczny SDO MU, w terminologii angielskiej zwany Merging Unit, jest urządzeniem odpowiedzialnym za wysyłanie i odbieranie sygnałów świetlnych do i z czujników prądowych znajdujących się w polu stacji energetycznej. Urządzenie SDO MU posiada wejścia do maksymalnie trzech optycznych czujników prądowych, jedno analogowe wejście do tradycyjnych przekładników prądowych oraz maksymalnie cztery opcjonalne analogowe wejścia do tradycyjnych przekładników napięciowych. Terminal SDO MU przetwarza sygnały optyczne i analogowe z czujników i przekładników, wyznacza wartości prądu i napięcia, a następnie generuje na wyjściu standardowy sygnał w postaci cyfrowej zgodnej z normą IEC 61850.

Sygnał ten składa się z wartości próbkowanych prądu i natężenia i przesyłany jest przez złącze Ethernet do szyny procesowej IEC 61850 będącej siecią komu-

Rys.2. Wykorzystanie zjawiska Faradaya w konstrukcji głowicy i terminala elektronicznego.

18

nikacyjna stacji połączoną z urządzeniami EAZ.

Zasada działania.

Zjawisko Faradaya

Zjawisko zwane też magnetooptycznym to polega na obrocie o pewien kąt β płaszczyzny polaryzacji światła spolaryzowanego liniowo w czasie przechodzenia przez ośrodek, w którym istnieje pole magnetyczne (patrz Rys. 1). Zjawisko to zostało odkryte przez Michaela Faradaya w 1845 r.

Pomiaru prądu w przekładniku SDO OCT oparty jest na zjawisku Faradaya. Pole magnetyczne wytworzone przez przepływ prądu oddziałuje na polaryzację światła w czujniku okalającym przewód z prądem. Sygnał optyczny okrążający przewód roboczy wewnątrz zamkniętej pętli czujnika doświadczy rotacji polaryzacji światła, kąt rotacji jest proporcjonalny do natężenia mierzonego prądu w przewodzie (patrz Rys.2). Głowica przekładnika SDO OCT zawiera tzw. interferometr (patrz Rys.3). Jest to przyrząd służący do pomiaru rotacji polaryzacji eliptycznej sygnałów świetlnych spowodowanej działaniem efektu Faradaya. Na podstawie sygnału wyjściowego z interferometru terminal elektroniczny wyznacza wartość natężenia prądu elektrycznego w przewodzie roboczym.

Rys. 3. Interferometr Sagnaca

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE Elementy systemu

Kompletny przekładnik składa się z 3 głównych komponentów: 1. Głowicy (Fot.1) – pasywnego optycznego przetwornika prądu.

Jest to bezobsługowy element zaprojektowany na długi czas pracy – ponad 30 lat. Posiadający izolację galwaniczną, całkowicie eliminujący ryzyko otwarcia obwodów wtórnych. Dokładność do klasy 0,2S pracujący w szerokim zakresie poniżej 100A aż do 5000 A. Stosowany w instalacjach AC jak również w stacjach HVDC. 2. Izolatora (Fot. 2) – nie wymagającego izolacji olejowej ani gazowej. Rdzeń wykonany jest z żywicy epoksydowej, osłona z gumy silikonowej. Wewnątrz rdzenia izolatora poprowadzone są jednomodowe kable światłowodowe służące do przesyłania wartości pomiarów prądu z czujnika

Fot. 1. Głowica przekładnika

Tabela 1.

ZESTAWIENIE CECH PRZEKŁADNIKÓW OPTYCZNYCH I KLASYCZNYCH Cecha Optyczny Klasyczny Dokładność Do 0,2S Do 0,2S Nasycenie rdzenia Nie wystepuje Występuje Pomiar AC i DC Tak Nie (tylko AC) Rozmiar i waga Mniejsza (kilkadziesiąt kg) Większa (nawet kilkaset kilogramów) Środowisko Neutralny Zawierający olej lub gaz SF6 Bezpieczeństwo Niewrażliwy na rozwarcie uzwojeń Podatny na uszkodzenia w wyniku rozwtórnych, przepięcia i eksplozję warcia uzwojeń, przepięcia i eksplozję Koszty Obniżenie kosztów transportu, Koszty wynikające z dużych rozmiarów przechowywania, instalacji i obsługi i wagi oraz uciążliwej instalacji

w głowicy do terminala elektronicznego. Dzięki zastosowaniu światłowodów zakończonych fabrycznie standardowymi złączami nie wymagane są żadne przeróbki lub sprzęt specjalistyczny czy konieczność konserwacji przez fachowy personel. Zaprojektowany zgodnie z wymaganiami technicznymi dla danego napięcia znamionowego i wymaganiami warunków zabrudzeniowych w zakresie drogi upływu.

3. Merging unit (Fot. 3) – terminal elektroniczny przetwarzający sygnały pomiarowe z 3 głowic optycznych przekładników prądowych SDO OCT. Opcjonalnie może zawierać także 4 analogowe wejścia do przekładników napięciowych i jedno analogowe dla przekładnika prądowego. Posiada standardowe wyjście cyfrowe zgodne z szyną procesową IEC 61850-9-2LE. Dzięki temu urządzeniu można zbudować całą architekturę pomiarową na stacji (patrz rysunek nr 4)

Zastosowanie

Fot.2. Izolator wsporczy do przekładnika

Fot.3. Merging unit – terminal elektroniczny

System pomiarowy zbudowany na optycznych przekładnikach prądowych WN jest niezwykle łatwy do instalacji i eksploatacji. Wiele zakładów gdzie pracują takie rozwiązania, najpierw instalowała takie produkty szeregowo z klasycznymi przekładnikami prądowymi w celu wypróbowania tego wyrobu. Po jakimś czasie okazywało się, że jest to niezawodne i dokładne. Wiele wykazanych w artykule zalet powoduje, że rozwiązanie przekładników optycznych jest alternatywą do klasycznych (patrz Tabela 1.) i można spodziewać się coraz większego udziału tego typu urządzeń w sieciach WN. Propozycja ta została dostrzeżona także w Polsce. W 2013 roku na targach Energetab w Bielsku-Białej optyczny przekładnik prądowy WN typu SDO OCT otrzymał srebrny medal PGE Energetyka Odnawialna S.A.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

W ostatnim czasie producent opisywanego rozwiązania hiszpańska firma Arteche wykorzystała zasadę budowy optycznego przekładnika do stworzenia systemu detekcji zwarć w energetycznych liniach napowietrzno-kablowych. Obecnie tego typu konfiguracja sieci WN jest stosowana przy przecinaniu przez sieci przesyłowe terenów miejskich lub przemysłowych. W przypadku zwarć w liniach mieszanych (napowietrzno-kablowych) pojawia się problematyka lokalizacji zwarcia, konkretnie chodzi o dokładne miejsce wystąpienia. Powstaje pytanie czy zwarcie wystąpiło na odcinku napowietrznym czy kablowym. Zwarcia w sekcjach kablowych mają zwykle charakter trwały, wobec czego z uwagi na bezpieczeństwo nie powinno stosować się funkcji SPZ (samoczynne ponowne załączenie).

Dla niniejszego zobrazowania sytuacji, wyróżnia się 2 najważniejsze typy linii mieszanych tj.: 1. Odcinek kablowy w środku linii pomiędzy odcinkami napowietrznymi; 2. Odcinek kablowy na wyjściu z podstacji.

Niezawodność i selektywność systemu SDO FlexiCDP jest porównywalna do tradycyjnych rozwiązań opartych na zabezpieczeniach różnicowych. Zaletą innowacyjnego rozwiązania FlexiCDP jest znaczna minimalizacja wymaganej infrastruktury sprzętowej, uproszczenie instalacji i redukcja kosztów systemu.

Kluczowe cechy systemu

Detekcja zwarć oparta jest na tradycyjnym i niezawodnym algorytmie prądów różnicowych. Zapewniona jest stuprocentowa selektywność zwarć w odcinku kablowym. Pomiar prądów dokonywany zdalnie przy użyciu pasywnych optycznych czujników działających na zasadzie efektu Faradaya. Jest to ta sama zasada jak w przypadku optycznych przekładników prądowych.

Wartości prądów z pomiarowych czujników optycznych wymagane do al-

19

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Rys.4. Przykładowy schemat architektury stacyjnej z wykorzystaniem przekładników optycznych

Rys. 5. Graficzne ujęcie systemu detekcji zwarć w liniach mieszanych WN

20

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE gorytmu różnicowego przesyłane są światłowodami kabla OPGW w czasie rzeczywistym na odległość wielu kilometrów.

Centralny sterownik elektroniczny SDO CFD instaluje się w najbliższej podstacji energetycznej. Urządzenie to przetwarza sygnały optyczne zawierające pomiary prądów z sześciu czujników w celu uzyskania prądów różnicowych.

W przypadku wykrycia zwarcia w odcinku kablowym zaimplementowany algorytm różnicowy generuje sygnał blokady funkcji SPZ, sygnał ten dostępny jest na stykowym wyjściu binarnym urządzenia.

Zalety rozwiązania

Do najważniejszych zalet systemu należą: yy Niezawodna detekcja zwarć w liniach mieszanych ze stuprocentową pewnością czy zwarcie wystąpiło w odcinku linii napowietrznej czy w odcinku kablowym. yy Zwiększona dostępność linii przesyłowych dzięki możliwości bezpiecznego stosowania automatyki SPZ w przypadku zwarć w odcinkach napowietrznych. yy Znacząca redukcja całkowitych kosztów instalacji w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań bazujących na zabezpieczeniach różnicowych linii. yy Brak wymagań terenowych i robót budowlanych w celu instalacji budynków oraz infrastruktury koniecznej dla przekładników pomiarowych, urządzeń automatyki zabezpieczeniowej, urządzeń telekomunikacyjnych, itp. Pasywne czujniki optyczne są instalowane na zewnątrz i nie wymagają napięcia zasilania oraz baterii akumulatorowych. yy Prosta i szybka instalacja czujników na słupach kablowych wysokiego napięcia z zejściem linii napowietrznej.

umożliwia prostą instalacje poprzez owijanie ich wokół kabla energetycznego bez konieczności otwierania obwodu. Centralny elektroniczny terminal może być zainstalowany w sąsiadującej podstacji energetycznej odległej nawet o wiele kilometrów od słupa kablowego z zejściem linii napowietrznej gdzie znajdować się będą pasywne optyczne czujniki prądowe.

Optyczne pomiary wartości prądów są przesyłane do sterownika centralnego za pomocą standardowych jednomodowych kabli światłowodowych (np. kabli światłowodowych dostępnych w przewodzie odgromowym OPGW). System FlexiCDP podaje, jako rezultat działania sygnał blokady funkcji SPZ, sygnał ten dostępny jest, jako binarne wyjście stykowe w centralnym sterowniku.

Optyczne czujniki prądowe jako główny element systemu

Optyczny czujnik prądowy jest elementem pasywnym i składa się wyłącznie z elementów optycznych oraz kabli światłowodowych. Czujnik skonstruowany jest w postaci dielektrycznego i elastycznego kabla o średnicy 7 milimetrów i długości 18 metrów umożliwiającego owinięcie wokół głowicy kabla energetycznego lub wokół tulei izolatora. Czujnik podłączony jest do światłowodu OPGW (zintegrowana linia odgromowa i linia światłowodowa) wewnątrz skrzynki światłowodowej o rozmiarach 520x220x150 mm i wadze 6,5 kg.

Zewnętrzna skrzynka światłowodowa oraz elementy mocujące są standardowymi urządzeniami stosowanymi w instalacjach OPGW i dostarczane są przez producenta, jako elementy systemu FlexiCDP. Urządzenia te wspo-

Opis działania systemu

Zdalne pomiary prądów są realizowane przy użyciu pasywnych czujników prądowych niewymagających napięcia zasilania, o których opis znajduje się poniżej. Instalacja, w której pracują nie wymaga okresowych robót konserwacyjnych. W przypadku detekcji zwarć w kablu oraz zwarć w głowicach kablowych następuje aktywacja blokady SPZ. Optyczne czujniki prądowe nie posiadają efektu nasycenia rdzenia, mają w pełni liniową, powtarzalną charakterystykę pracy, co ułatwia implementację algorytmu różnicowego. Elastyczna konstrukcja czujników optycznych

Fot. 5. Optyczny czujnik prądowy na słupie WN

magają prostotę instalacji bez konieczności dokonywania modyfikacji elementów konstrukcyjnych linii wysokiego napięcia.

Fot. 5 przedstawia przykład zastosowania systemu na słupach WN. n Mgr inż. Dariusz Stempiń Protektel sp.j. – Oficjalny przedstawiciel Arteche w Polsce www.protektel.pl , protektel@protektel.pl +48 29 752 57 84

LITERATURA

1. „Mixed-Line Protection”, Francisco Javier Martin Herrera, Transmission and Distribution World, www. tdworld.com; 2. “System detekcji zwarć w energetycznych liniach napowietrzno-kablowych” Jacek Turkowski, Energetyka i Elektrotechnika, nr 3/2014; 3. „Innowacyjne optyczne przekładniki prądowe WN” Dariusz Stempiń, Urządzenia dla Energetyki, nr 1/2014.

4. Katalog firmy Arteche „SDO OCT Optyczny przekładnik prądowy WN” 2013r.

5. Katalog firmy Arteche „SDO CFD. Fault detection on cable sections in mixed high voltage lines”. 2014r.

Fot. 4. Optyczny czujnik prądowy

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

21

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Sonel PE5 – program do tworzenia dokumentacji z pomiarów elektrycznych Informacje zawarte w normie PN-HD 60364-6:2008 precyzyjnie określają, co powinno znaleźć się w protokole po przeprowadzonych badaniach.

Przygotowywanie dokumentacji metodą tradycyjną (ręcznie) jest czynnością bardzo czasochłonną i niewygodną, w dodatku istnieje spore ryzyko pomyłki.

Z pomocą przychodzi nam tutaj specjalistyczne oprogramowanie w znacznym stopniu ułatwiające życie pomiarowcom. Program Sonel PE5 służy do wykonywania dokumentacji z pomiarów elektrycznych. Intuicyjne menu oraz przyjazny interfejs sprawiają, że z programu z powodzeniem mogą korzystać nawet mało doświadczeni pomiarowcy.

S

onel PE5 automatycznie dokonuje obliczeń, ocenia otrzymane wyniki, wykonuje raporty oraz archiwizuje zebrane dane. Zawiera szereg funkcji, których stosowanie znacznie upraszcza sporządzanie protokołów, ale przede wszystkim skraca czas ich wykonywania. Wpływ na to mają między innymi zaszyte dynamiczne bazy danych oraz podpowiedzi pojawiające się przy wyborze funkcji z menu programu. Bazy danych zawierają także charaktery-

styki pasmowe zabezpieczeń często trudne do zdobycia dla użytkownika.

Dodatkowym atutem jest niewątpliwie to, iż program przy okazji wykonuje wiele czynności, niewymagających zaangażowania od użytkownika, choćby takich jak spis treści czy też strony opisowe warunków przeprowadzenia badań, które z pewnością są pomijane przy dokumentacji wykonywanej ręcznie, a dzięki którym końcowy raport jest bardziej uporządkowany i wygląda profesjo-

nalnie. Współpraca i komunikacja z przyrządami pomiarowymi firmy Sonel dodatkowo skróci czas tworzenia dokumentacji. W zestawie z wielofunkcyjnym miernikiem parametrów instalacji elektrycznej Sonel MPI-530 program Sonel PE5 stanowi wręcz nowatorskie i rewolucyjne podejście do tematu pomiarów elektrycznych z uwagi na budowę i możliwość edycji danych w pamięci miernika. Można to robić zarówno z poziomu programu jak i samego przyrządu.

Rys. 1. Główne okno programu

22

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE Podstawowe cechy programu:

yy zgodność drukowanego protokołu z normą PN-HD 60364-6:2008, yy drzewiasta struktura dokumentu z rozbiciem na obiekty i pomieszczenia, yy dynamiczna baza punktów pomiarowych, yy zaszyte w strukturze programu charakterystyki pasmowe zabezpieczeń, yy automatyczne obliczanie wartości wymaganych, yy automatyczna ocena wyników zmierzonych, przez porównanie do zaszytych normatywów, yy automatyczne wypełnianie protokołów serią danych, yy harmonogram pomiarów, yy wstawianie zdjęć i rysunków do protokołów, yy drukowanie kontrolek pomiarowych oraz tabliczek opisowych tablic, yy współpraca z miernikami firmy Sonel S.A., yy współpraca z programem rysunkowym Sonel Schematic, yy współpraca z programem Sonel Kalkulacje (drukowanie faktur).

Programy Sonel Kalkulacje oraz Sonel Schematic współpracujące z Sonel PE5 świetnie uzupełniają całość oraz dają dodatkowe korzyści podczas tworzenia dokumentacji. Pierwszy z nich służy do określenia kosztów związanych z pomiarami elektrycznymi. Przy pomocy Sonel Schematic można utworzyć szkice, plany i schematy instalacji elektrycznych wraz ze szkicem budowlanym pomieszczenia.

Intuicyjna obsługa w programie Sonel PE5 sprowadza się do wybierania poszczególnych zakładek z menu. Wybór danej opcji powoduje otwarcie odpowiedniego formularza. Wszystkie przyciski, pola tekstowe oraz inne obiekty znajdujące się na formularzu są opisane. Dodatkowe komentarze pojawiające się na dolnej belce okna, szczegółowo informują użytkownika o funkcji danego obiektu. Wbudowana instrukcja obsługi umożliwia wyjaśnienie wątpliwości na bieżąco, w trakcie pracy programu.

Po wystartowaniu programu widzimy główne okno zawierające funkcje potrzebne nam do stworzenia dokumentacji.

Pracę nad dokumentacją możemy rozpocząć poprzez utworzenie pustego formularza, do którego wpiszemy lub zaimportujemy dane. Najwygodniejszym i chyba najszybszym sposobem jest jednak połączenie się z miernikiem i zaciągnięcie automatycznie danych do programu, generując tabele z pomiarami. Wymagają one niewielkiej obróbki oraz uzupełnienia niektórych danych, aby stać się gotowym do wydruku protokołem pomiarowym. Program umożliwia wykonanie dokumentacji z następujących pomiarów: yy badania skuteczności samoczynnego wyłączenia (TN-C-S, TT, IT), także przy użyciu RCD, yy badania parametrów wyłączników różnicowoprądowych, yy badania stanu izolacji obwodów (TN-C, TN-S, IT), yy badania stanu izolacji kabli,

Rys. 2. Dostępne rodzaje pomiarów

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

23

TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Rys. 3. Tabele pomiarowe

yy badania stanu instalacji odgromowej i uziomów, yy badania ciągłości przewodów, yy badania elektronarzędzi, yy badania rezystancji izolacji silników, yy badania rezystancji styczników, yy badania rezystancji wyłączników, yy badania urządzeń transformatorowych, yy badanie izolacji obwodów.

Każdy protokół zapisywany jest jako oddzielny plik/dokument, dzięki czemu dokumenty w łatwy sposób mogą być przechowywane i przenoszone na nośnikach danych oraz przesyłane pocztą internetową. W tabeli pomiarowej program automatycznie ocenia negatywanie bądź pozytywnie wynik pomiaru.

że być edytowana w zakresie zmiany opisów nagłówków kolumn oraz nazwy. Program ma możliwość drukowania kontrolek pomiarowych informujących o tym, kto wykonał badania i w jakim terminie. Jest też możliwość druku tabliczek opisowych na tablice, wygenerowanych automatycznie na podstawie protokołu z badania izolacji obwodów. Wydruk protokołu jest zgodny z normą PN-HD 60364-6:2008 i zawiera: stronę tytułową, stronę oględzin, wyniki badań, teorię pomiarów, li-

stę uwag i zaleceń, spis norm i przepisów, spis treści oraz załączniki dodane przez użytkownika. Użytkownicy przyrządów produkowanych przez Sonel S.A mają również do dyspozycji bezpłatny program Sonel Reader. Pozwala on na transmisję danych z pamięci miernika do komputera oraz konfigurowanie nastaw w miernikach do tego przystosowanych. n Tomasz Gorzelańczyk Więcej informacji na stronie: www.sonel.pl

Budowa programu cechuje się prostą i przejrzystą strukturą, pozwalając na przypisanie danych pomiarowych do konkretnych obiektów i pomieszczeń.

Każdy obiekt przedstawiony jest w postaci struktury drzewa. Funkcjonalność ta pozwala również na odrębne tabele z terminami badań i danymi w każdym z podobiektów.

Do poszczególnych tabel z wynikami pomiarów użytkownik może załadować zdjęcia, schematy i szkice zapisane w plikach graficznych. Może to być szkic sytuacyjny pomieszczenia wraz z punktami pomiarowymi lub zdjęcie tablicy z obwodami. Każda z tabel mo-

24

Rys. 4. Struktura obiektu

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Transformatory firmy

BELOS-PLP S.A. jest wyłączny dystrybutorem wysokiej klasy transformatorów dystrybucyjnych, średniej mocy oraz Extra High Voltage firmy TOSHIBA. Firma TOSHIBA posiada w swojej ofercie bardzo szeroki zakres transformatorów dystrybucyjnych jedno i trójfazowych w wykonaniu klasycznym (CRGOblacha elektrotchniczna) lecz również transformatory Amorficzne, które zostały zaprojekowane w celu przeciwdziałania stratom ponoszonym w przypadku stosowania transformatorów klasycznych.

Transformatory AMORFICZNE – dlaczego są wydajniejsze?

Od zawsze największym wyzwaniem dla projektantów i konstruktorów transformatorów było obniżenie strat jałowych. Po latach prób i badań udało uzyskać się rdzenie wykonane z blachy amorficznej, zastosowanie której w transformatorze pozwoliło obniżyć nawet czterokrotnie starty jałowe w porównaniu z tradycyjnym odpowiednikiem.

Blacha Amorficzna wykorzystywana jest w postaci taśmy o grubości 15-25 µm do budowy rdzeni transformatorów, umożliwiając znaczące obniżenie strat jałowych.

Blacha amorficzna, mająca właściwości ferromagnetyczne, charakteryzuje się nieuporządkowaną strukturą (podobnie jak szkło), cechują się one wysokim oporem elektrycznym dlatego często nazywana jest „metalicznym szkłem”.

Są one również trwałe w sensie fizycznym i magnetycznym.

Standardowe rdzenie nie posiadają takich atrybutów, które umożliwiają rdzeniom amorficznym oszczędzanie energii oraz zmarnowanie mniejszej ilości energii. Dzieje się tak, ponieważ standardowe rdzenie są wykonane z pakietów uwarstwionych, które są produktami materiałów krystalicznych z ułożonymi strukturami skali atomowej.

www.belos-plp.com.pl

EKSPLOATACJA I REMONTY

Spalinowy HIT

Hitachi od pewnego czasu posiada w swojej ofercie spalinowej nowo zaprojektowaną i zbudowaną przecinarkę na tarczę 355 mm.

Nowy model o symbolu CM75EBP posiada dwusuwowy silnik spalinowy.

Jego moc to 3,9 kW, co w przeliczeniu daje nam wynik 5,3 KM.

N

owa jednostka napędowa tej maszyny to silnik typu New Pure Fire o pojemność 75 cm3 spełniający europejskie jak i amerykańskie normy emisji spalin. Silnik ten dzięki nowej konstrukcji spełni oczekiwania najbardziej wymagających użytkowników będąc zarazem jednostką bardzo oszczędną.

Zastosowanie takich elementów jak tłumik pulsacyjny oraz specjalne odgałęzienie w układzie wydechowym powodują lepsze wykorzystanie mieszanki paliwowej, zwiększenie mocy silnika oraz redukcję zużycia paliwa.

Cała konstrukcja nowej przecinarki charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, co ma zapewnić jej długowieczność i bezawaryjność. Jako zabezpieczenie zastosowano tu dodatkową metalowa osłonę ramienia, na którym mocuje się tarczę tnącą, oczywiście w przypadku uszkodzenia osłonę tą można w łatwy sposób wymienić.

Dodatkowymi elementami wzmacniającymi konstrukcję są: metalowa płyta podłogowa oraz wykonana również z metalu przednia podpora.

Kolejnymi detalami poprawiającymi żywotność przecinarki są odporny na pył

26

i zanieczyszczenia rozrusznik rewersyjny oraz użyta w nim linka o zwiększonej odporności na wycieranie.

Płucami urządzenia jest układ trzech filtrów powietrza. Pierwszy z nich to filtr wstępnym gąbkowym, który łatwo można wymienić lub wyczyścić bez użycia narzędzi. Drugi jest to wysoko

wydajny filtr papierowy (harmonijkowy). Trzeci natomiast jest filtrem siatkowym nylonowym. Układ ten doskonale zabezpiecza gaźnik przed zanieczyszczeniami nie powodując jednocześnie nadmiernego obciążenia.

Urządzenie wyposażone jest w pompkę paliwową oraz zawór dekompresyjny. Elementy te znacznie ułatwiają rozruch silnika.

Przecinarka posiada oczywiście system antywibracyjny, który poprawia komfort pracy operatora.

Za przeniesieniem napędu z silnika na tarczę tnącą odpowiada pasek klinowy z półautomatycznym systemem napinania.

Standardowe wyposażenie nowej przecinarki to: niezbędne klucze, na które konstruktor przewidział specjalny zintegrowany z maszyną uchwyt, korundowa tarcza tnąca, zestaw wodny do cięcia na mokro, pierścień redukcyjny umożliwiający montaż nie tylko tarcz z otworem 20 mm, ale również 25,4 mm oraz okulary ochronne.

Hitachi n

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Oryginalna technologia silników bezszczotkowych Hitachi Bezszczotkowy Tradycyjny (szczotkowy)

Bezszczotkowy

Brak zużywających się części Oryginalny sterownik Hitachi

(szczotki węglowe, komutator)

Długa żywotność, bezobsługowy

Współpracuje z agregatami prądotwórczymi

Kompaktowa lekka budowa

Stabilna praca nawet przy spadkach napięcia

Tradycyjny (szczotkowy) *Porównanie pomiędzy modelem bezszczotkowym WR16SE i modelem szczotkowym WR16SA

Narzędzia z sieciowymi silnikami bezszczotkowymi

EKSPLOATACJA I REMONTY

Łatwe pomiary i szybka dokumentacja Fot. Bosch

Precyzyjny termodetektor Bosch dla profesjonalistów

Bosch wprowadza na rynek łatwe w obsłudze, profesjonalne urządzenie do mierzenia i dokumentowania temperatury i wilgotności powietrza.

Termodetektor GIS 1000 C Professional potrafi w ciągu paru sekund zlokalizować mostki termiczne oraz miejsca zagrożone pojawieniem się wilgoci. Dzięki zintegrowanej kamerze pomiary są widoczne na obrazie.

Można je też szybko przesłać na smartfon, tablet lub komputer.

N

owością w tej klasie urządzeń jest możliwość szybkiego i łatwego dokumentowania wyników pomiarów. Dzięki wbudowanej kamerze termodetektor GIS 1000 C Professional może zapisywać wyniki w formie zdjęć bezpośrednio w swojej pamięci lub korzystając ze specjalnej aplikacji. Ułatwia to użytkownikom przypisywanie i analizowanie danych pomiarowych.

GIS 1000 C Professional: precyzyjne pomiary i pomoc w ich interpretacji

Termodetektor jest wyposażony w precyzyjny zewnętrzny czujnik temperatury otoczenia i wilgotności względnej.

28

Urządzenie mierzy temperaturę otoczenia, temperaturę powierzchni i wilgotność zależnie od wybranego trybu oraz analizuje te wartości względem siebie. GIS 1000 C Professional dokumentuje dane za pomocą zdjęć wykonanych wbudowaną kamerą. Późniejsze przesłanie zgromadzonych danych jest możliwe przez Bluetooth do aplikacji na telefony i tablety z systemem operacyjnym Android lub iOS. Wbudowane oświetlenie LED pozwala na uzyskanie zdjęć dobrej jakości nawet w niekorzystnych warunkach.

Indywidualne punkty pomiarowe można zdefiniować na zdjęciu zrobionym w aplikacji GIS measure&document i przesłać je z termodetektora.

Do zdjęć możemy dodawać notatki.

Urządzenie daje możliwość zapisania ich i przesłania e-mailem, na przykład w celu skonsultowania z klientem lub przełożonym. Ta opcja eliminuje ryzyko błędów związanych z ręcznym przenoszeniem. Wszystkie dane dotyczące danego projektu mogą być zapisywane i przechowywane w specjalnie utworzonym folderze. Dzięki temu użytkownik utrzymuje porządek w projektach, nawet jeśli jest ich wiele.

Inną metodą przesyłania danych jest kabel micro USB, za pomocą którego można załadować i zarządzać danymi na komputerze. Detektor ma również złącze dla standardowych sond ze złączem typu K.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Fot. Bosch

EKSPLOATACJA I REMONTY

Urządzenie GIS 1000 C Professional jest jedynym na rynku termodetektorem w swojej klasie ułatwiającym profesjonalistom interpretowanie danych z wyDane techniczne Zakres temperatur Dokładność pomiaru temperatury powierzchni Dokładność pomiaru temperatury otoczenia Dokładność pomiaru wilgotności Ekran Wskazanie pola pomiaru Rozdzielczość kamery Maksymalny zasięg roboczy Optymalna odległość pomiaru Współczynnik distance-to-spot (D : S)* Pojemność pamięci (liczba obrazów) Zasilanie Wymiary (dł. × szer. × wys.)

Masa (z akumulatorem)

korzystaniem skali barwnej do przedstawienia zakresu temperatury nabytej oraz odchyleń temperatury, co pozwala na analizę punktów rosy lub wykrycie GIS 1000 C Professional od -40 do +1000°C ±1°C ±0,2°C ±2% kolorowy 2,8 cala 2 wskaźniki laserowe VGA: 640 × 480 10 cm - 5 m 1 m 50 : 1 ≥ 200 akumulator litowo-jonowy 10,8 V; względnie z adapterem AA1 Professional: 4 baterie 1,5 V LR6 (AA) 117 × 87 × 217 547 g

* Relacja odległości od punktu pomiaru do jego średnicy.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

mostków cieplnych. Dzięki możliwości wykonywania pomiarów punktowych oraz ustawienia dokładnego współczynnika emisyjności cieplnej danego materiału, pozwala również uzyskać bardzo dokładne wyniki, które łatwo odczytać z kolorowego wyświetlacza o przekątnej 2,8 cala. Dodatkowym atutem urządzenia jest przejrzysty interfejs, który umożliwia intuicyjną obsługę.

Dwa rodzaje zasilania: akumulator lub standardowa bateria

Bosch oferuje dwie możliwości zasilania termodetektora GIS 1000 C Professional - zasilanie wymiennym akumulatorem 10,8 V lub czterema bateriami alkalicznymi AA poprzez adapter AA1 Professional. Akumulator jest kompatybilny ze wszystkimi profesjonalnymi narzędziami Bosch wymagającymi napięcia 10,8 V. Robert Bosch Sp. z o.o. n

29

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Unikalne próby zwarciowe potwierdzające wysokie bezpieczeństwo eksploatacji oraz niezawodność GIS 110 kV typu ELK- 04, w dużych Stacjach Energetycznych Unique short-circuit current tests confirming high operational safety and reliability of the 110 kV GIS type ELK- 04 in large Power Stations Abstract In the paper are presented the results of a unique short circuit current tests - NOT SIMPLIFIED - of circuit breaker, done for GIS (Gas Insulated Switchger) 110 kV see Fig. 1 type ELK-04, based on makings and breakings of three phase short circuit-current with value 50 kA, with the presence of recovery voltage TRV - shifted in time in all three phases where TRV was generated in a threephase sinthetic circuit, includnig none typical (shortened) reclosing cycle: O 0.3s - CO - 20s - CO. So far so heavy tests of circuit breaker was performed as a single phase short circuit current test, within not loaded poles were grounded. In case of compact GIS with three poles inside the common housing NOT SIMPLIFIED three phase switching test is extremally important due to due to the reliability of circuit breaker. Re - closing cycle for short-circuit current 50 kA: O 0.3s - CO - 20s - CO confirms safety of exploitation of GIS type ELK-04, also in the case of the cumulative effect at exhaust of a large volume of hot SF6 gas of SF6 and its ionized particles, also in case three-phase recovery voltage TRV, generated in the three phases of testing circuit.

Słowa kluczowe: Rozdzielnica 110 kV z izolacja SF6 typu ELK-04, unikalne próby zwarciowe trójfazowe przeprowadzone w Laboratorium KEMA

30

W referacie przedstawiono wyniki unikalnych prób zwarciowych – NIE UPROSZCZONYCH – wyłącznika stosowanego w GIS (Gas Insulated Switchger) 110 kV typu ELK-04 patrz Rys. 1, polegających na załączaniu i wyłączeniu trójfazowego prądu zwarciowego 50 kA, z napięciem powrotnym TRV w trzech fazach aparatu - z przesunięciem czasowym między trzema fazami, z zastosowaniem trójfazowego obwodu syntetycznego, włączając nietypowy (skrócony) cykl łączeń SPZ: O - 0,3s - CO - 20s - CO. Do tej pory tak ciężką próbę wyłącznika przeprowadzano w postaci próby jednofazowej, z uziemieniem pozo-stałych dwóch biegunów aparatu. W kompaktowym GIS z trzema biegunami wyłącznika we wspólnej obudowie NIE UPROSZCZONA próba trójfazowa jest bardzo ważna, ze względu na pewność działania wyłącznika. Cykl łączeń prądu zwarciowego 50 kA: O - 0,3s - CO - 20s - CO potwierdził bezpieczeństwo eksploatacji GIS typu ELK-04, także w przypadku skumulowanego efektu wydmuchu dużej objętości gorącego gazu SF6 i jego zjonizowanych cząstek z poszczególnych komór gaszeniowych wyłącznika, przy napięciu powrotnym TRV przyłożonym w trzech fazach obwodu probierczego.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Zestawienie rysunków zawierających opis i komentarze

Rys. 1. Przekrój pola rozdzielnicy GIS na napięcie 110 kV typu ELK-04 produkcji ABB, z trzema fazami w jednej obudowie.

Rys. 2. Kolejność łączeń prądu zwarciowego 50 kA w cyklu : O -0,3s- CO -20s- CO, próby przeprowadzone w Laboratorium KEMA, Holandia.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

31

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 3. Obwód probierczy syntetyczny dla trójfazowego załączania wyłącznika ELK-04 na zwarcie - z napięciem WN na stykach komory gaszeniowej (Raport KEMA No.TIC 2616-13).

Rys. 4. Przebiegi prądów i napięć : przykład próby załączenia wyłącznika ELK-04 na zwarcie trójfazowe z obecnością wysokiego napięcia na stykach opalnych w komorach gasze-niowych

32

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 siła elektrodynamiczna odpychająca działki styku opalnego ruchomego ( patrz poz. 1 )

1 - styk opalny ruchomy typu tulipanowego ( stan po wykonaniu prób zwarciowych )

kierunek ruchu styków przy załączaniu wyłącznika

zapłon łuku elektrycznego przed zetknięciem się styków opalnych w komorze gaszeniowej

przepływ prądu

3 - styk opalny ”palcowy” nieruchomy ( stan po wykonaniu prób zwarciowych )

siły elektrodynamiczne powodujące zaciskanie się działek styku ruchomego 1 na na styku nieruchomym 3

Rys. 5. Siły elektrodynamiczne oddziałujące na styki opalne w komorze gaszeniowej wyłącznika ELK-04, w przypadku próby z prądem zwarciowym załączalnym oraz napięciem WN na zbliżających się stykach.

Rys. 6. Obwód probierczy syntetyczny dla wyłączania trójfazowego prądu zwarciowego, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie w poszczególych fazach.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

33

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

kA

144 kV peak

Rys. 7. Oscylogram No. 131106-5008 łączenia trójfazowego prądu zwarciowego 50kA (Raport KEMA No. TIC 2616-13) ostatnie C-O w cyklu O -0,3s- CO -20s- CO, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie w poszczególnych fazach.

Rys. 8. Wyjaśnienie znaczenia trójfazowych prób zwarciowych kompaktowego GIS 110 kV, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie wg. IEC62271-100.

34

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 9. Fragment oscylogramu No. 131106-5008 (Raport KEMA No. TIC 2616-13), potwierdzenie wyłączenia prądu zwarciowego 50 kA - po zakończeniu ruchu styku w komorze gaszeniowej : patrz faza „S” ostatnie C-O w cyklu O -0,3s- CO -20s- CO.

Rys. 10. Wymagania Normy IEC 62271-100 w przypadku próby zwarciowej trójfazowej z przesunięciem czasowym między napięciami powrotnymi TRV w poszczególnych fazach ( t arc min = 8,8 ms wyznaczono podczas prób zwarciowych).

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

35

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Oscylogram jednej z prób zwarciowych trójfazowych , wykonanych po cyklu O -0.3s- CO -20s- CO. Wykonano 3 dodatkowe próby dla potwierdzenia 12-tu wyłączeń prądu zwarciowego 50 kA .

1 - moment rozejścia się styków wyłącznika podczas wyłączania prądu zwarciowego 50 kA 2 - przedłużenie czasu łukowego impulsem prądowym zewnętrznym w fazie S 3 - przedłużenie czasu łukowego impulsem prądowym zewnętrznym w fazie T 4 - impulsy prądowe zewnętrzne , ”wstrzykiwane” w pobliżu zera prądu zwarciowego Faza R : t arc = 12.2 ms Faza T : t arc = 16.8 ms

191 kVm

187kV / 191kV x 100% = 98% 187 kVm

SUMMARY

Rys. 11. Oscylogram No.131106-5011: jedna z trzech prób zwarciowych trójfazowych, prąd 50kA (Raport KEMA No.TIC 2616-13), powykonaniu cyklu O -0,3s- CO -20s- CO.

Unique short-circuit current tests, completed in 2013 at the Laboratory of KEMA in the Netherlands on the circuit breaker 145 kV, used in GIS type ELK-04 - with three poles in a single-common housing, clearly confirmed very high level of reliability and safety of this device, because after the sequence of multiple switching of short-circuit current with a value of 50 kA in shortened cycle O-0.3sCO-20s-CO (typical O-0.3s-CO-180sCO), was applied the recovery voltage TRV from the synthetic circuit in three phases with time shift and comparable amplitude in the first and second switching-off phase, what confirmed the required strength of insulation between the poles of the circuit breaker and grounded housing GIS, as in the case of accumu-lating multiple operations C-O done at short time intervals, which was accompanied by a exhaust of hot SF6 gas with a relatively high content of ionized SF6 particles - in a common space of circuit breaker compartment of ELK-04.

The short-circuit tests also confirmed a high performance of arcing contacts and Teflon nozzles, Stan styków opalnych i dyszy głównej w fazie S, po zakończeniu prób zwarciowych z prądem Stan styków opalnych i dyszy głównej w fazie S, po zakończeniu prób zwarciowychfixed z prądem inside the breaking chamber zwarciowym 50 kA. Sumaryczny czas łukowy: 196,9 ms ( równoważne 20 krotnemu wyłączeniu zwarciowym 50 kA. Sumaryczny czas łukowy: 196,9 ms ( równoważne 20 krotnemuofwyłączeniu symetrycznego prądu zwarciowego 50 kA z czasem łukowym 10 ms ) circuit breaker of GIS type ELK-04, symetrycznego prądu zwarciowego 50 kA z czasem łukowym 10 ms ) 1 - styk opalny ruchomy ”tulipanowy” due to erosion associated with the 2 - teflonowa dysza główna impact of electric arc, in the case of 3 - styk opalny ”palcowy” nieruchomy 1 - styk opalny ruchomy ”tulipanowy” large number of short-circuit current 2 - teflonowa dysza główna Rys. 12. Stan elementów komory gaszeniowej wyłącznika ELK-04 po zakończeniu interruptions with value 50 kA. 3 - styk opalny ”palcowy” nieruchomy prób zwarciowych w KEMA (Raport KEMA No.TIC 2616-13).

36

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

145 kV / 250kV x 100% = 58% !

PODSUMOWANIE

Rys. 13. Przykład przebiegu napięcia powrotnego TRV: próba zwarciowa trójfazowa „uproszczona”, wyłącznik ELK-04/170 kV, prąd zwarciowy 63 kA (Raport KEMA 3 -07).

Unikalne próby zwarciowe trójfazwe, przeprowadzone w 2013 roku w Laboratorium KEMA w Holandii na wyłączniku 145 kV, stosowanym w GIS typu ELK-04 - z trzema biegunami w jednej - wspólnej obudowie, jednoznacznie potwierdziły wysoką niezawodność i bezpieczeństwo eksploatacji tego urządzenia, gdyż po sekwencji łączeń prądu zwarciowego o wartosci 50 kA, w skóconym cyklu O-0,3s-CO-20s-CO (typowy O-0,3s-CO-180s-CO), przyłożono napięcie powrotne TRV z obwodu syn-tetycznego w trzech fazach z przesunięciem czasowym oraz z prównywalnymi aplitudami w pierwszej i drugiej wyłączającej fazie, co potwierdziło wymaganą wytrzymałość izolacji między biegunami wyłącznika oraz do uziemionej obudowy GIS, także w przypadku skumulowania wielokrotnych łączeń C-O wykonanych w krótkich odstępach czasu, którym towarzyszył wydmuch gorącego gazu SF6 z względnie dużą zawartością zjonizowanych cząstek SF6 - we wspólną przestrzeń przedziału wyłącznikowego ELK-04.

Próby zwarciowe potwierdziły także dużą trwałość styków opalnych oraz dysz teflo-nowych zastosowanych w komorze gaszeniowej wyłącznika GIS Typu ELK-04, ze względu erozję związaną z oddziaływaniem łuku elektrycznego, w przypadku dużej ilości wyłączeń prądu zwarciowego trójfazowego o wartości 50 kA.

Rys. 14. GIS 110 kV Typu ELK-04 pod wiatą (RWE Warszawa), stacja: RPZ Ochota, temperatura pracy do minus 30°C !

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

dr inż. Aleksander Gul ABB Sp. z o.o.

37

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Analiza rozkładu pola elektrycznego w rozdzielnicy kompaktowej 24 kV w kontekście zastąpienia gazu SF6 suchym powietrzem Streszczenie Dynamiczny, w ostatnich latach, wzrost możliwości Wykonano obliczenia rozkładu pola sprzętu komputerowego oraz rozwój numerycznych elektrycznego w rozdzielnicy komtechnik analizy pól umożliwiają wykonanie paktowej 24 kV, wyposażonej w rozłącznik dobezpieczony bezpieczniszczegółowej identyfikacji pola elektrycznego kami ŚN oraz uziemnik. Obliczenia wewnątrz obiektów elektroenergetycznych, przeprowadzono dla obszaru połączeń szynowych i przepustów odnp. [1–4], w tym rozdzielnic hermetycznych dzielających przedziały wewnętrzizolowanych gazem lub suchym powietrzem, ne rozdzielnicy. Przedmiotowa rozdzielnica w swoim pierwotnym roznp. [5]. Taka analiza może być bardzo użyteczna wiązaniu była izolowana gazem SF6. w projektowaniu i przeprojektowywaniu rozdzielnic Głównym celem przedstawionego kompaktowych. Powyższe podejście może przyczynić modelowania numerycznego była możliwości zastąpienia izosię do zmniejszenia kosztów opracowania prototypów analiza lacji SF6 przez ekologiczne suche powietrze, które niestety charakteryurządzeń oraz ograniczyć niezbędne badania się niższą wytrzymałością eleklaboratoryjne. Obliczenia rozkładu pola elektrycznego zuje tryczną. Wyniki obliczeń pozwoliły wykonano dla wybranego przedziału rozdzielnicy na ustalenie punktów o maksymalnym natężeniu pola elektrycznego wnętrzowej 24 kV (rys. 1) produkowanej przez polską i w konsekwencji na wprowadzenie firmę ZPUE SA. Analiza została przeprowadzona przy zmian w celu zmniejszenia naprężeń elektrycznych dla uniknięcia przeużyciu profesjonalnego pakietu oprogramowania skoku w izolacji gazowej.

Maxwell (ANSYS), wykorzystującego metodę elementów skończonych (MES). W przedmiotowej rozdzielnicy izolacja SF6 będzie zastąpiona przez suche powietrze, ekologiczne, choć o 2,5 do 3-krotnie mniejszej wytrzymałości elektrycznej niż SF6.

Przedstawiona analiza dotyczy przedziału z uziemnikiem oraz połączeniami szynowymi i przepustami. (rys. 2). Rozkłady pola elektrycznego w sąsiedztwie gołych przewodów są szczególnie interesujące, gdyż na ich powierzchni może być inicjowany przeskok lub mogą pojawiać się wyładowania niezupełne.

Opis rozdzielnicy

Analizowana w artykule rozdzielnica TPM [6] jest urządzeniem energetycznym spełniającym funkcje związane z przyłączeniem do sieci i z zasilaniem lub zabezpieczeniem jednego względnie dwóch transformatorów pracujących w obwodzie pierścieniowym lub promieniowym sieci elektroenergetycznej miejskiej. Dane techniczne rozdzielnicy podano w tabeli 1. Wspomniany wyżej przedział uziemnika badanej rozdzielnicy pokazano na rysunku 2.

38

Warunki brzegowe oraz zastosowana metoda numeryczna

Obliczanie rozkładu pola elektrycznego we wnętrzu rozpatrywanego przedziału rozdzielnicy jest zagadnieniem skomplikowanym z uwagi na konieczność wykonania analizy 3D pola generowanego przez złożony system połączeń szynowych pomiędzy bezpiecznikami i rozłącznikiem wraz z przepustami.

Wspomniane pole elektryczne podlega również oddziaływaniu metalo-

wych i uziemionych osłon i wsporników połączonych za pomocą śrub, nakrętek oraz podkładek, które w sposób istotny oddziałują na rozkład pola elektrycznego. Tego rodzaju problem można rozwiązywać wyłącznie przy zastosowaniu metod numerycznych.

Metoda elementów skończonych (MES) [7] oraz metoda elementów brzegowych (MEB) [8] to metody, które najczęściej są stosowane do analizy rozkładu pola elektrycznego i pola magnetycznego w urządzeniach elek-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

numerycznych. pomiędzy dielektrykami o różnych przenikala elementów skończonych (MES) [7] oraz nościach elektrycznych (np. na granicy żywica aV elementów brzegowych (MEB) [8] to – gaz): KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 y, które najczęściej są stosowane do analizy du pola elektrycznego i pola magnetycznego + ∂ϕ − ∂ϕ da 0 − εparametry = (3) rozdzielnicy − techniczne ądzeniach elektroenergetycznych.

W artykule troenergetycznych. W artykule do ob- Tabelaε1. Podstawowe Γ I+ ∂n ∂n Γ I liczeń rozkładu i analizy rozkładu pola zastosoZnamionowe napięcie sieci 20 kV liczeń i analizy pola zastosowano wano MES. ętrzu MES. Górne napięcie łączeniowe 24 kV ε + i ε − oznaczają przenikalności Wspomniany wyżej problem mniany wyżej problem opisany opisany jest gdzie jest Znamionowa częstotliwość 50 Hz jest równaniem różniczkowym Lapla- elektryczne przylegających do siebie materianiem Laplace'a dla skalarnego na różniczkowym Znamionowe wytrzymywane napięcie izolacji 50 kV/60 kV ce’a dla skalarnego potencjału elek- łów. jału elektrycznego: pola trycznego: Rys. 2. Przedział uziemnika (osłona i urządzenia); części Natężenie Znamionowepola wytrzymywane napięcie udarowe 1.2/50 125 kV/145 kV elektrycznego opisuje znany zeńpozostające pod napięciem zaznaczono kolorem wzór: amarantowym (1) części ϕ= 0 uziemnika Rys. Rys. 2. ∆ Przedział uziemnika (osłona i(osłona urządzenia); i urządzenia); części ami2. Przedział pozostające pozostające pod napięciem pod(osłona napięciem zaznaczono zaznaczono kolorem kolorem Rys. i urządzenia); części ane2. Przedział uziemnika (4) E = − grad ϕ amarantowym amarantowym z pod warunkami brzegowymi Dirichleta pozostające napięciem zaznaczono kolorem nkami brzegowymi Dirichleta na powierzchaniu naϕpowierzchniach przewodzących Γ (2) = ϕ amarantowym ków ϕ: przewodzących ΓΓ ze znanym potencjałem ze znanym potencjałem φ: oraz (2) (2) ϕ Γ = ϕϕ Γ = ϕ na warunkami ϕ ciągłości oraz na powierzchni Γ (2)I =ϕ Γ

lem pomiędzy dielektrykami o różnych przenikalraz warunkami oraz warunkami ciągłości ciągłości nanapowierzchni na powierzchni aniu ΓI ΓI nościach elektrycznych (np. granicy oraz warunkami ciągłości polażywica na poraz warunkami ciągłości na powierzchni ΓI dielektrykami dielektrykami o różnych o dielektrykami różnych przenikalprzenikal–omiędzy gaz):pomiędzy wierzchni Γ1 pomiędzy oraz ościach nościach elektrycznych elektrycznych (np. na (np. granicy na granicy żywica omiędzy dielektrykami o różnych przenikalo różnych przenikalnościach elektrycz-żywica to – gaz): gaz): ościach elektrycznych na żywica granicy żywica nych (np. na (np. granicy – gaz): + ∂ϕ − ∂ϕ lizy 0 (3) + −ε − = gaz):ε ΓI ΓI ego + ∂∂ϕn + ∂ϕ − ∂∂ϕn − ∂ϕ 0 − = 0 (3) (3) kule ε ∂ϕ εΓ I+ − ε Γ∂I+ϕ− εΓ I− = I + +∂n ∂n ∂n0 Γprzenikalności gdzie i + ε−∂−nε − oznaczają (3) ano ε ε − = ΓI ΓI ∂n przylegających gdzie ε+ i∂εn– oznaczają przenikalności elektryczne do siebie materia+ +− − elektryczne przylegających do siebie dzie gdzie i i oznaczają oznaczają przenikalności przenikalności ε ε ε ε ów. jest + − materia-łów. lektryczne elektryczne przylegających przylegających do siebie do materiasiebie materiadzie ε pola i ε elektrycznego oznaczają przenikalności Natężenie opisuje opisuje znany ego Natężenie pola elektrycznego ów. łów. przylegających do siebie materialektryczne wzór: znany wzór: Natężenie pola elektrycznego pola elektrycznego opisujeopisuje znany znany ów. Natężenie wzór: wzór: Natężenie pola elektrycznego opisuje znany (4) E = − grad ϕ (1) wzór: Wyniki (4) (4) E = − grad Eobliczeń = ϕ− gradnumerycznych ϕ zchPrzedstawione wyniki obliczeń rozkła(4) E = − grad ϕ ϕ: dów pola elektrycznego wykonano z użyciem PC z procesorem Intel Core i 7-2600K 3.4 GHz wyposażonym w 8 GB pamięci RAM. Całkowity czas wykonywania obliczeń wyniósł 2,5 godz. Obejmuje on czas generacji siatki MES, obliczenia współczynników równań algebraicznych oraz czas odwracania macierzy zagadnienia.

Wyniki obliczeń dla układu połączeń pokazanego na rysunku 2 (przy dyskretyzacji obszaru jak na rysunku 3) pokazano na rysunkach 4 i 5.

Rozkłady natężenia pola elektrycznego w sąsiedztwie wykonanego z gołych płaskowników oszynowania pośredniego (na wysokości 70 mm od dolnej powierzchni obudowy) pokazano na rysunku 4b. Na tym poziomie, natężenie pola elektrycznego osiąga wartość równą 31,7 kV/cm. Jest to maksymalna wartość natężenia pola elektrycznego w sąsiedztwie ciągów szynowych rozdzielnicy. Ta wartość natężenia pola elektrycznego znacznie przekracza 21 kV/cm, przy której to wartości występują wyładowania niezupełne w powietrzu [9, 10]. W tych warunkach może dojść do przeskoku w izolacji gazowej, tj. w suchym powietrzu. Najprostszym

Rys. 1 Rozdzielnica kompaktowa 24 kV produkcji ZPUE S.A., Włoszczowa

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

39

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 2. Przedział uziemnika (osłona i urządzenia); części pozostające pod napięciem zaznaczono kolorem amarantowym

Rys. 3. Approksymacja przedziału uziemnika elementami skończonymi (obudowa i urządzenia)

sposobem zmniejszenia natężenia pola elektrycznego na powierzchniach połączeń szynowych byłoby zwiększenie odległości pomiędzy elementami przewodzącymi a uziemionymi. Niestety takie rozwiązanie prowadzi do niepożądanego zwiększenia wymiarów zewnętrznych rozdzielnicy. Innym rozwiązaniem może być zastosowanie, np. połączeń szynowych wykonanych z przewodów okrągłych. Jeszcze innym sposobem pozwalającym na zmniej-

40

szenia natężenia pola elektrycznego może być zmiana drogi prowadzenia połączeń szynowych wewnątrz rozważanego przedziału rozdzielnicy.

Rozkład pola elektrycznego na górnej i dolnej powierzchni obudowy badanego przedziału rozdzielnicy pokazano na rysunku 5. Szczególnie interesujący jest rozkład pola elektrycznego w sąsiedztwie przepustów. Na rysunku 5 można zauważyć, że natężenie pola w dolnej części przedziału rozdzielni-

cy, pomiędzy przepustami a obudową (w izolatorach z żywicy epoksydowej) wynosi 240 kV/cm i jest znacznie większa od wartości natężenia pola wokół przepustów w górnej części obudowy (36 kV/cm). Wynika to z różnicy średnic przepustów. Obliczona wartość natężenia pola elektrycznego wokół przepustów jest znacznie mniejsza od wytrzymałości elektrycznej materiału, z którego wykonane są otaczające je izolatory.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 a)

b)

Rys. 4. Rozkład pola elektrycznego w przedziale rozłącznika na poziomie 35 (a) i 70 mm (b) a)

b)

Rys. 5. Rozkład pola elektrycznego w uziemniku na poziomie 0 (a) i na poziomie 280mm (b)

Wnioski

W artykule przedstawiono sposób postępowania pozwalający na wyznaczenie miejsc o największych natężeniach pola elektrycznego w rozważanym przedziale rozdzielnicy kompaktowej. W sąsiedztwie izolatorów epoksydowych natężenie pola elektrycznego jest znacznie mniejsze od wytrzymałości elektrycznej tychże izolatorów.

Z kolei, w sąsiedztwie wykonanych z gołych płaskowników połączeń szynowych natężenie pola elektrycznego znacznie przekracza wartość 21 kV/ cm, przy której to wartości w suchym powietrzu powstają wyładowania niezupełne. W suchym powietrzu w miejscach tych może także nastąpić przeskok. W przypadku miejscowego przekroczenia wartości natężenia pola elektrycznego możliwe jest wprowadzenie stosunkowo prostych zmian w celu

uniknięcia przeskoku w izolacji gazowej (suche powietrze). n W. Krajewski1), H. Sibilski1), R. Wojciechowski2), A. Dzierżyński1) 1) Instytut Elektrotechniki, ul. Pożaryskiego 28, 04-703 Warszawa; 2) ZPUE S.A., ul. Jędrzejowska 79c, 29-100 Włoszczowa

Literatura

1. W. Krajewski, „Numerical modelling of the electric field in HV substations”, IEE Proc. Sci. Meas. Technol., Vol. 151, No. 4, 2004, s. 267–272 2. B. Trkulja, Ž. Štih, „Computation of electric fields inside large substations” IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 24, No. 4, 2009, s. 1898-1902 3. A. Ranković, M.S. Savić, „Generalized charge simulation method for the calculation of the electric field in high voltage substations”, Electrical Engine-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

ering, Vol. 92, No. 2, July 2010, s. 69–77 4. Z. Zhang, X. Xie, L. Li, D. Xiao, W. He, „Super-fast multipole method for power frequency electric field in substations”, COMPEL, Vol. 33, No. 1-2, 2014, s. 594–610 5. W. Krajewski, „Numerical evaluation of the electric field in the compact switchgear of medium voltage”, Prace Instytutu Elektrotechniki, Zeszyt 267, 2014, s. 35–48 6. http://zpue.pl/en/mv-switchgear/ tpm/information.html 7. O.C. Zienkiewicz, „The Finite Element in Engineering Science”, McGraw-Hill, New York, 1971 8. C.A. Brebbia, J.C.F Telles, L.C. Wrobel, „Boundary Element Techniques”, Springer, Berlin Heidelberg New York, 1984 9. W.F. Peak, „Dielectric Phenomena in High Voltage Engineering”, McGraw-Hill, 1929 10. Z. Flisowski, „Technika Wysokich Napięć”’ WNT, Warszawa, 1992

41

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Optima 145 – pierwsza polska rozdzielnica GIS 110 KV – budowa, montaż, eksploatacja Pierwsze w Polsce prace badawczo-rozwojowe Streszczenie W artykule przedstawiono historię nad rozdzielnicą GIS 110 kV wykonane zostały powstania, budowę oraz pierwsze jeszcze w latach siedemdziesiątych i wczesnych doświadczenia z montażu i eksploatacji pierwszej skomercjalizowanej osiemdziesiątych w zespole Instytutu Elektrotechniki w Polsce rozdzielnicy w izolacji gaw Warszawie-Międzylesiu, w skład którego wchodzili zowej typu Optima 145. m. in. Stanisław Jankowicz, Witold Proga, Andrzej Piechocki i Wojciech Poniecki. Doprowadziły one do zbudowania prototypów wyłącznika napowietrznego z SF6 oraz rozdzielnicy GIS 110 kV [1]. Prototyp rozdzielnicy w układzie H3 o fazach rozdzielonych zainstalowany został na stacji elektroenergetycznej Miłosna (Sulejówek) k.

Warszawy. Jedno z pól liniowych rozdzielni napowietrznej 110 kV otrzymało dodatkową gałąź równoległą, w której umieszczono doświadczalną rozdzielnicę GIS zabudowaną w prowizorycznym budynku o konstrukcji z płyt betonowych, zapewniającym warunki zbliżone do eksploatacji wnętrzowej. Montaż urządzeń wykonano w końcu 1978 r. a włączenie do ruchu elektrycznego nastąpiło w sierpniu 1979 r. Planowano, że rozdzielnica ta stanie się wzorcem do produkcji seryjnej jaką zamierzano uruchomić w Zakładach Wytwórczych Aparatury Wysokiego Napięcia ZWAR Z-2 w Warszawie-Międzylesiu. Niestety kryzys gospodarczy lat osiemdziesiątych spowodował wstrzymanie prac a tym samym zakończenie dalszego rozwoju tej konstrukcji.

D

o idei budowy polskiej rozdzielnicy GIS powrócono w 2009 r. w ELEKTROBUDOWIE SA. Wówczas w zakładzie produkcyjnym Rynku Dystrybucji Energii w Koninie rozpoczęto pierwsze prace studialne i analizy, prowadzone m.in. przy współpracy prof. Jana Maksymiuka i prof. Zbigniewa Pochanke z Politechniki Warszawskiej. Wykonano szczegółowe analizy istniejących na świecie konstrukcji rozdzielnic na napięcia znamionowe z przedziału od 72,5 kV do 145 kV zarówno wiodących producentów z Europy Zachodniej (Niemiec, Szwajcarii i Francji) jak i z Dalekiego Wschodu (Japonii, Korei Południowej i Chin). Podjęta została decyzja o skonstruowaniu budowie rozdzielnicy gazowej dla wspomnianego przedziału napięć znamionowych o budowie modułowej, małogabarytowej (standardowa szerokość pola 800 mm) i parametrach prądowych 3150 A / 40 kA. Decyzja ta poparta została analizami wykazującymi

42

Fot. 1. Model doświadczalnej rozdzielnicy GIS 110 kV powstałej w Instytucie Elektrotechniki i zainstalowanej w 1978 r. na stacji elektroenergetycznej Miłosna (Sulejówek) k. Warszawy

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 istotne potrzeby energetyki krajowej w zakresie modernizacji i budowy nowych stacji elektroenergetycznych 110 kV / SN, a w szczególności możliwości zastępowania dotychczasowych rozdzielni napowietrznych bazujących na aparaturze konwencjonalnej rozdzielniami napowietrznymi GIS. Praktyczne prace konstrukcyjne rozpoczęły się w 2010 r. w zespole kierowanym przez Sławomira Staszaka. We wrześniu 2011 r. prototypowe pole rozdzielnicy, której nadano handlową nazwę Optima 145, zaprezentowano po raz pierwszy publicznie na Międzynarodowych Energetycznych Targach Bielskich ENERGETAB, wywołując spore zainteresowanie potencjalnych klientów krajowych i zagranicznych. Przez kolejne kilkanaście miesięcy prowadzony był intensywny program prób typu.

Przeznaczony dla Optimy 145 wyłącznik typu EB-01 został poddany pełnemu programowi prób typu w laboratorium KEMA w Arnhem w Holandii.

Równolegle inne moduły rozdzielnicy poddano szczegółowym badaniom w krajowych laboratoriach Instytutu Energetyki i Instytutu Elektrotechniki.

Stosunkowo szybko po skomercjalizowaniu ELEKTROBUDOWA zrealizowała pierwszą sprzedaż nowego wyrobu w ramach budowanej przez firmę „pod klucz” nowej stacji elektroenergetycznej RPZ-11 w Białymstoku przeznaczonej dla Polskiej Grupy Energetycznej (PGE Dystrybucja, Oddział Białystok).

W stacji tej zainstalowano rozdzielnicę GIS Optima w konfiguracji H5: z dwoma polami liniowymi, polem sprzęgłowym i dwoma polami transformatorowymi.

Włączenie rozdzielnicy do ruchu elektrycznego nastąpiło latem 2014 r.

Konstrukcja i budowa rozdzielnicy

Proces zaprojektowania konstrukcji w ELEKTROBUDOWIE obejmował wszystkie elementów składowych rozdzielnicy wysokiego napięcia typu GIS uwzględniając całą aparaturę łączeniową rozdzielnicy w tym wyłącznik wysokiego napięcia. Takie podejście do projektowania wymagało zaangażowania w zadanie wielu konstruktorów, technologów, specjalistów od inżynierii materiałowej i chemików. Do projektu włączono również specjalistów z krajowych i zagranicznych ośrodków naukowych, którzy swoim doświadczeniem wspomagali proces projektowania w zakresie obliczeń inżynierskich, symulacji, analiz oraz optymalizacji konstrukcji. Platformę dla wszystkich prac projektowych stanowiło nowoczesne

oprogramowanie wspierające klasy CAD/CAM uzupełnione specjalistycznym oprogramowaniem przygotowanym wyłącznie w celu dokonywania obliczeń parametrów konstrukcyjnych współczesnych wyłączników wysokiego napięcia oraz izolacji wysokonapięciowej.

Rozdzielnica została zbudowana z najwyższej jakości komponentów, które produkowane są przez renomowanych i doświadczonych poddostawców krajowych jak i zagranicznych – na trzech kontynentach. Montaż rozdzielnicy odbywa się w zakładzie w Koninie w specjalnej hali montażowej – tzw. ang. clean room, zapewniającej bardzo wysokie standardy czystości pomieszczeń oraz najwyższą jakość montażu.

Kolejno opisane zostaną poszczególne, podstawowe komponenty wchodzące w skład rozdzielnicy Optima 145: yy Obudowa – wykonana jest z odlewów aluminiowych co zapewnia jej wysoką szczelność, trwałość i pożądaną estetykę. yy Izolatory barierowe i przepustowe – to podstawowy elementy decydujące o właściwościach izolacyjnych i eksploatacyjnych rozdzielnicy.

Materiały użyte do budowy izolatorów to zestaw żywic z odpowiednimi domieszkami, zapewniającymi równomierny rozkład pola elektrycznego. yy System szyn zbiorczych i elementy stykowe o maksymalnym prądzie znamionowym 3150 A zapewniają minimalne straty cieplne, dzięki bardzo małej rezystancji to-

rów głównych. Styki łączące elementy systemu szyn zbiorczych oraz układy stykowe wewnątrz pola rozdzielnicy zostały opracowane z uwzględnieniem najnowszych technologii w dziedzinie materiałoznawstwa elektrotechnicznego. Konstrukcja pola rozdzielczego Optimy 145 umożliwia realizację jednego, dwóch lub nawet trzech systemów szyn zbiorczych a zarazem realizację praktycznie każdego, nawet najbardziej złożonego, schematu rozdzielni WN. yy Wyłącznik wysokiego napięcia rozdzielnicy typu EB-01 – to nowoczesna konstrukcja wyłącznika z komorą samosprężną dorównująca swoimi parametrami współczesnym konstrukcjom wyłączników z izolacją gazową wiodących producentów światowych. Optymalizacja konstrukcji oraz zastosowanie bardzo trwałych materiałów stykowych pozwoliły na skonstruowanie aparatu o optymalnych gabarytach z jednoczesnym uwzględnieniem dużej trwałości i żywotności wyłącznika.

Takie podejście zapewniło ograniczenie kosztów eksploatacji związanych z okresowymi przeglądami i remontami wyłączników. Na życzenie Klienta każdy wyłącznik może być wyposażony w bardzo nowoczesny system służący do monitorowania pracy wyłącznika i oceny jego stanu technicznego, który umożliwia m.in: rejestrację ilości cykli łączeniowych, ocenę stanu styków głównych i opalnych, ocenę działania napędu

Tabela 1. Parametry techniczne rozdzielnicy Optima 145 Napięcie znamionowe Częstotliwość znamionowa Prąd znamionowy Znamionowy prąd krótkotrwały wytrzymywany Znamionowy prąd zwarciowy

kV Hz A

123/145 50 2000/2500/3150

kA / s

31,5 / 3 ; 40 / 3

kA

80 ; 100 230 (między ziemią a fazą) 230+73 (między otwartymi stykami)

Napięcie 1-minutowe wytrzymywane

kV

Napięcie wytrzymywane przy zerowym ciśnieniu (5 min)

kV

Napięcie udarowe (1,2/50μS)

kV

pC

550 (między fazą a ziemią) 550+103 (przez otwarte styki) 0.6/0.5 (dla przedziału wyłącznikowego) 0.5/04 (dla pozostałych przedziałów przedział wyłącznikowy: <= 150 (w czasie dostawy i przyjęcia pozostałe przedziały:<=250 (w czasie dostawy i przyjęcia <=5

% / rok

<=0,5

µV

<=500

mm

800

Ciśnienie znamionowe/ciśnienie alarmowe (dla 20 st. C)

MPa

Wilgotność gazu

µL/L

Poziom wyładowań niezupełnych Roczny ubytek gazu Poziom zakłóceń radioelektrycznych Szerokość pola

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

109

43

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

yy

yy

yy

yy

wyłącznika (charakterystyki ruchu, prędkości styków) itp. pomiary prądów cewek i silnika zbrojenia napędu, kontrolę ciągłości obwodów sterowania oraz monitorowanie trendu ubytku gazu w wyłączniku, Napęd wyłącznika wysokiego napięcia typu OPM-01 – klasyczna konstrukcja napędu zasobnikowo-sprężynowego zapewnia niezbędną energię do skutecznego i niezawodnego działania wyłącznika.

Napęd zbudowano w oparciu o minimalną liczbę elementów ruchomych i współdziałających. Posiada on klasę trwałości mechanicznej M2 (10 tys. cykli ZW).

Odłączniki i uziemniki (łącznik 3-położeniowy – TPS ang. Three-Position Switch), uziemnik szybki (FES – ang. Fast Earthing Switch) – to aparaty o budowie modułowej, którym poświęcono szczególną uwagę podczas procesu projektowania i budowy rozdzielnicy, gdyż od nich zależy w dużej mierze bezpieczeństwo eksploatacji rozdzielnicy oraz poprawność wykonywania czynności łączeniowych. Zastosowanie materiałów stykowych o podwyższonej trwałości mechanicznej i elektrycznej oraz efektywne mechanizmy napędowe aparatów dają gwarancję niezawodnej pracy oraz pewność, że zadana czynność łączeniowa zostanie wykonana zgodnie z poleceniem operatora rozdzielnicy. Jednoczesne zastosowanie mechanicznych blokad między odłącznikiem i uziemnikiem zapewnia bezbłędne wykonanie sekwencji łączeniowej.

Odłączniko-uziemnik TPS umożliwia uzyskanie trzech możliwych położeń: załączony, odłączony, uziemiony. Zadaniem odłącznika szybkiego FES jest szybkie zamknięcie obwodu linii kablowej lub napowietrznej, dla uniknięcia możliwości wystąpienia zwarcia łukowego wewnątrz rozdzielnicy. Konstrukcja uziemnika szybkiego wytrzymuje dwukrotne załączenie pełnego, znamionowego prądu zwarciowego.

Odłącznik MID (ang. Maintenance Isolating Device) - instalowany jest opcjonalnie, umożliwia odseparowanie pola od systemu szyn zbiorczych. Aparat ten nie posiada zdolności łączeniowej.

Przekładniki prądowe i napięciowe – ze względu na wysokie wymagania stawiane przez naszych klientów w obszarze pomiarów i automatyki zabezpieczeniowej w przekładnikach prądowych i napięciowych

44

uzwojenia produkowane i dostarczane są przez poddostawców będących europejskimi liderami w tej dziedzinie. Dzięki takiemu podejściu nasi klienci mogą elastycznie wybierać w rozwiązaniach i konfiguracjach układu pomiarowego w zależności od potrzeb danego obiektu stacyjnego. Przekładnik napięciowy jest wyposażony standardowo w odłącznik zabudowany wewnątrz jego przedziału, separujący go od pozostałej części obwodu głównego pola na czas próby izolacji kabla podłączonego do pola napięciem stałym lub przemiennym bez ponoszenia ryzyka uszkodzenia izolacji uzwojeń przekładnika. Napęd odłącznika przekładnika napięciowego może być wykonany jako ręczny lub elektryczny.

yy Ograniczniki przepięć – zabudowane wewnątrz oddzielnego modułu gazowego złożone ze stosów warystorów ZnO zabezpieczają aparaturę przed skutkami przepięć mogącymi pojawić się w obwodach głównych. yy Szynoprzewody w izolacji gazowej – GIL (ang. Gas Insulated Lines) – opcjonalnie służą do łączenia obwodów głównych na odległości do nawet kilkudziesięciu metrów, np. między oddalonymi sekcjami rozdzielnicy lub do wyprowadzeń linii napowietrznych i przyłączy transformatorów mocy. yy Rama posadowcza – pełni funkcję ramy nośnej konstrukcji pola i ramy transportowej. Rama została wyposażona w układ do poziomowania pola.

Ze względu na indywidualne podej-

Fot. 2. Rozdzielnica Optima 145 zainstalowana na stacji 110 kV / 15 kV RPZ-11 w Białymstoku

Fot. 3. Końcowa faza montażu rozdzielnicy Optima 145, 13-polowej, dwusystemowej na stacji 110 kV / 6 kV GST-KPB Polkowice-Sieroszowice

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 ście do każdego obiektu rama posadowcza oraz elementy posadowienia rozdzielnicy są przedmiotem uzgodnień na etapie realizacji projektu. yy Szafa sterująca – oprócz tradycyjnych elementów związanych ze sterowaniem napędami rozdzielnicy zawiera jednostkę monitorującą pracę wszystkich podzespołów rozdzielnicy w trakcie jej eksploatacji. Jednostka monitorująca rejestruje m.in. wielkości elektryczne stany pracy napędów, stan obudów napędów (otwarte, zamknięte) zmiany ciśnienia, awaryjne zadziałania, historię czynności manewrowych.

Pierwsze dostawy dla odbiorców krajowych

Jak już wspomniano we wstępie pierwszą referencją handlową dla rozdzielnicy typu Optima 145 stała się stacja elektroenergetyczna RPZ-11 zlokalizowana przy ul. Franciszka Karpińskiego na południowych obrzeżach Białegostoku (dzielnica Dojlidy Górne).

Stacja ta stanowi rozwiązanie modelowe dla nowych i modernizowanych stacji RPZ i GPZ 110 kV / SN w krajowej energetyce dystrybucyjnej, służące praktycznej realizacji nowoczesnego systemu zasilania nowej infrastruktury miejskiej z sieci 110 kV. W Polsce działa kilkaset stacji 110 kV / SN, w których strona 110 kV wykonana jest na bazie napowietrznych aparatów elektrycznych w bardzo różnym wieku. Najstarsze z nich powstały jeszcze w latach sześćdziesiątych i niejednokrotnie poddawane były tylko nieznacznym modernizacjom. Teraz nadchodzi czas zastąpienia ich nowymi urządzeniami w technologii GIS, pozwalającymi zabudowę wewnątrz budynku.

Stacja RPZ-11 umieszczona została w budynku o interesującej architekturze, na pierwszy rzut oka nie zdradzającym nawet przeznaczenia obiektu. Wszystkie doprowadzenia linii 110 kV i 15 kV wykonano za pomocą kabli podziemnych a rozdzielnie obu poziomów napięć umieszczone są całkowicie wewnątrz budynku wraz z dwoma transformatorami o mocy 25 MVA każdy. Rozdzielnia 15 kV zbudowana jest na bazie pól rozdzielczych typu D-17PL produkcji ELEKTROBUDOWY, wyposażonych w silnikowe napędy do przesuwania członów wysuwnych i silnikowe napędy uziemników. Jest ona złożona z dwóch sekcji i liczy łącznie 50 pól.

Stacja RPZ-11 powiązana została z systemem elektroenergetycznym dwoma liniami kablowymi 110 kV powstałymi w wyniku przecięcia dotychcza-

sowej linii relacji RPZ-4 - Narew. Linie te wprowadzone zostały na specjalny słup kratownicowy usytuowany w odległości kilkuset metrów od stacji, na którym umieszczono izolatory przepustowe łączące odpowiednio napowietrzne i kablowych części linii łączących dwukierunkowo słup z budynkiem stacyjnym.

Kolejne dwie referencje – dostawy 5-polowych rozdzielnic Optima 145 na stacje RPZ Pruszków (PGE Dystrybucja – Oddział Warszawa) i RPZ Polesie (PGE Dystrybucja – Oddział Łódź-Miasto) pozwoliły ELEKTROBUDOWIE w latach 2015–2016 na ugruntowanie doświadczeń w zakresie montażu i uruchomień najbardziej typowych, jednosystemowych rozdzielnic przeznaczonych dla stacji 110 kV/SN w energetyce dystrybucyjnej. Kolejne, podobne rozdzielnice jednosystemowe dostarczane będą w najbliższych kilkunastu miesiącach dla stacji Morska w Koszalinie (ENERGA, Koszalin), Jelonki (RWE, Warszawa) oraz Łódź-Śródmieście (PGE Dystrybucja – Oddział Łódź-Miasto). Na ostatniej z wymienionych stacji zainstalowanych zostanie aż 11 pól Optimy 145.

Oprócz spółek dystrybucyjnych rozdzielnica dostarczana jest również dla odbiorców przemysłowych. Dobrym przykładem mogą tu być rozdzielnice zamówione przez KGHM Polska dla stacji w zagłębiu miedziowym: 13-polowa, dwusystemowa dla stacji 110 kV / 6 kV GST-KPB Polkowice-Sieroszowice oraz 5-polowa, jednosystemowa dla stacji 110 kV / 6 kV KLT-KGHM Rynarcice.

Kolejnym obszarem zastosowań rozdzielnicy Optima 145 są nowoczesne systemy transportu szynowego. Przykładem jest tu zamówienie firmy PKP Energetyka na dostawę tych urządzeń na kolejową podstację trakcyjną 110 kV / 3 kV (DC) PT Świlcza.

Zastąpienie przestarzałych rozdzielni napowietrznych 110 kV nowoczesnymi wnętrzowymi rozdzielnicami GIS Optima 145 przynosi konkretne korzyści spółce dystrybucyjnej czy też odbiorcy przemysłowemu. Przeniesienie rozdzielni 110 kV do warunków wnętrzowych przyczynia się do uniezależnienia od niszczącego wpływu narażeń klimatycznych – przede wszystkim wilgoci, niskich temperatur itp. Zmniejsza się pracochłonność obsługi i podwyższa niezawodność urządzeń. Trwałość nowoczesnej rozdzielnicy GIS przekracza 50 lat nieprzerwanej eksploatacji. Zastosowanie rozdzielnicy GIS 110 kV produkcji ELEKTROBUDOWY jest również gwarancją szybkiej reakcji serwisu, który może interweniować w dowolnym

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

miejscu na terenie Polski w ciągu zaledwie kilku godzin od powiadomienia.

Montaż, próby pomontażowe i doświadczenia eksploatacyjne

Montaż rozdzielnicy GIS Optima 145 na obiekcie stacyjnym jest stosunkowo prosty i szybki, dzięki zastosowaniu modułowej konstrukcji rozdzielnicy (transportowanej z zakładu produkcyjnego w formie zmontowanych pól) a także modułowej konstrukcji samego pola, umożliwiającej w razie potrzeby łatwy demontaż / montaż poszczególnych aparatów. Do montażu nie jest potrzebny dźwig suwnicowy, choć wielu użytkowników preferuje wyposażenie w to urządzenie pomieszczenia rozdzielnicy GIS. Do przemieszczania pól po podłodze pomieszczenia rozdzielni wystarczają w zupełności specjalne wózki transportowe. Czas montażu typowej rozdzielnicy 5-polowej (H5), jednosystemowej nie powinien przekraczać 14 dni – od dostawy pierwszych elementów z zakładu produkcyjnego, do gotowości zmontowanego urządzenia do prób.

Próby pomontażowe obejmują (zgodnie z wymaganiami obowiązujących norm krajowych i europejskich): yy Sprawdzenie obwodów głównych rozdzielnicy napięciem przemiennym 1-minutowym za pomocą aparatury HIGHVOLT, typ WPG 160/510 G. yy Pomiar wyładowań niezupełnych za pomocą aparatury OMICRON, typ MPD 500. yy Sprawdzenie szczelności gazowej urządzenie DILO 3-033-R002. yy Pomiar rezystancji obwodów głównych – miernik PROMET 100, KoCos. yy Sprawdzenie izolacji obwodów pomocniczych – standardowy induktor. yy Wizualne sprawdzenie przekładników prądowych: tabliczki znamionowe, oznaczenia połączeń. yy Próby działania mechanicznego: yy Sprawdzenie działania wyłącznika – pomiar charakterystyk i czasów działania za pomocą testera wyłączników ACTAS CS 24 yy Sprawdzenie działania napędów: uziemnika, odłącznika, uziemnika szybkiego – również ACTAS CS 24. yy Przeprowadzenie analizy gazu SF6 (w tym punktu rosy) - Analizator parametrów gazu: DILO , typ 3-038RR303. yy Pomiar prądów upływu ograniczników przepięć przy napięciu znamionowym (jeżeli ma zastosowanie) – miliamperomierz. yy Końcowe oględziny.

45

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Tabela 2. Parametry techniczne wyłącznika EB-01 Liczba biegunów Prąd znamionowy Prąd znamionowy wyłączalny zwarciowy a) składowa zmienna, zwarcie symetryczne 3 fazowe b) składowa zmienna, zwarcie 1 fazowe doziemne Prąd znamionowy zwarciowy załączalny Współczynnik pierwszego wyłączenie bieguna kpp: a) 10% b) 30% - 100% c) wyłączenie przy opozycji faz / for out-of-phase Znamionowa sekwencja łączenia: a) Normalna b) szybkie ponowne załączenie (trójfazowe) Czas wyzwalania Czas znamionowy: a) znamionowy czas wyłączenia b) niejednoczesność otwierania c) niejednoczesność zamykania Prąd znamionowy zwarciowy a) wartość skuteczna b) wartość szczytowa c) czas trwania Znamionowe parametry przejściowych napięć powrotnych dla zwarć na zaciskach, zwarć pobliskich i wyłączania w warunkach niezgodności (opozycji) faz i szeregów probierczych T10, T30, T60, T100 / Minimalny prąd wyłączalny, indukcyjny Prąd znamionowy wyłączalny linii napowietrznej w stanie jałowym pojemnościowy Prąd znamionowy wyłączalny linii kablowej w stanie jałowym pojemnościowy Zdolność wyłączania prądów pojemnościowych Wytrzymałość elektryczna Trwałość mechaniczna Znamionowe poziomy izolacji: napięcie wytrzymywane krótkotrwałe o częstotliwości sieciowej do ziemi i między biegunami wyłącznika napięcie wytrzymywane krótkotrwałe o częstotliwości sieciowej otwartego wyłącznika napięcie wytrzymywane udarowe piorunowe do ziemi i między biegunami wyłącznika napięcie wytrzymywane udarowe piorunowe otwartego wyłącznika Zasilanie obwodów sterowniczych i pomocniczych: a) napięcie znamionowe zasilania cewki zamykającej i cewek otwierających yy zakres napięcia cewki zamykającej yy zakres napięcia cewek otwierających b) napięcie znamionowe zasilania obwodów pomocniczych c) napięcie znamionowe zasilania grzejników Liczba cewek: a) liczba cewek zamykających b) liczba cewek otwierających Napęd a) zasada działania / operating principle b) wyposażenie: yy napięcie znamionowe silnika yy zakres napięcia znamionowego yy ilość wolnych zestyków pomocniczych typu NO yy ilość wolnych zestyków pomocniczych typu NZ yy prąd znamionowy łączeniowy zestyków pomocniczych Stała czasowa obwodu prądu stałego DC Środowisko gaszenia gazu

46

3 zgodnie z wymaganiami projektu - maks. 3150 A 40 kA skut.

40 kA skut.

100 kA szczyt.

1,5 1,3 2,0 CO(3f)-15s-CO(3f) O(3f)-0,3s-C(3f)O(3F)-3min-CO(3F) 3 cykle ≤ 50 ms ≤ 3 ms ≤ 3 ms 40 kA 100 kA 1 lub 3 s zgodnie z Tabelą 1B i Tabelą 14 normy PN-EN 62271-100 dla napięcia znamionowego 10 A 50A 160 A Klasa C2 Klasa E1 Klasa M2 230 kV 265 kV 550 kV 630 kV 110 / 220 V DC 0,85 – 1,1 Un 0,7 – 1,1 Un 110 / 220 V DC 230 V AC 1 2 lub 3 trójbiegunowy zasobnikowo-sprężynowy zbrojony silnikiem elektrycznym

ELEKTROBUDOWA SA realizuje cały zakres badań pomontażowych własnymi siłami i za pomocą własnego sprzętu kontrolno-pomiarowego. Staranne wykonanie tych badań skutkuje bezawaryjną pracą urządzenia po jego włączeniu do ruchu elektrycznego.

Dotychczasowe, blisko 2-letnie doświadczenia eksploatacyjne Optimy 145 w krajowej energetyce dystrybucyjnej wykazują jak dotąd, prawidłowość przyjętych rozwiązań technicznych i technologicznych. Interwencje serwisu dla tych urządzeń sprowadzały się do niewielkich działań korekcyjnych, bez istotnego zagrożenia dla sprawności ruchowej urządzeń.

Pozytywne doświadczenia eksploatacyjne z wnętrzową rozdzielnicą GIS stały się również motywacją dla rozpoczęcia prac nad analogicznym urządzeniem przeznaczonym do zastosowań napowietrznych Optima 145 AIR oraz rozdzielnic typu Optima 145 o podwyższonym prądzie zwarciowym 50/63 kA. n mgr inż. Sławomir Staszak dr inż. Jacek Nowicki ELEKTROBUDOWA SA

Literatura

[1] Stanisław Jankowicz, Witold Proga, Andrzej Piechocki – Doświadczenia z eksploatacji rozdzielnicy i wyłącznika napowietrznego, wolnostojącego WN, „Wiadomości Elektrotechniczne” nr 13-14, 1985 r.

220 V DC 0,85 – 1,1 Un ≥ 5 standard, większa liczba styków pomocniczych do uzgodnienia ≥ 5 standard, większa liczba styków pomocniczych do uzgodnienia 5 A / 220 V DC / 20 ms < 20 ms SF6

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rozwój systemów zarządzania energią w budynku dla inteligentnych sieci W artykule nakreślono wybrane zagadnienia z obszaru systemów zarządzania energią w budynku.

Przedstawiono aktualną sytuację energetyczną na świecie oraz wynikające z tej sytuacji wymagania w zakresie rozwoju inteligentnych sieci. Wskazano na możliwości wynikające z wdrożenia inteligentnych liczników u odbiorców indywidualnych oraz adaptacji systemów zarządzania budynkiem. Wszystkie powyższe czynności mają za zadanie uaktywnić użytkowników indywidualnych na rynku energii.

Abstract

1. WSTĘP

Słowa kluczowe: systemów zarządzania energią, inteligentny licznik, efektywność energetyczna, systemy zarządzania budynkiem, sterowanie popytem

W związku z gwałtownym rozwojem przemysłu oraz technologii, strategicznym zagadnieniem staje się produkcja oraz konsumpcja energii elektrycznej.

Powolne wyczerpywanie się nieodnawialnych źródeł, z których produkowana jest energia elektryczna, zmusza ludzkość do poszukiwania źródeł alternatywnych. Zastąpienie obecnych paliw (ropy naftowej, gazu czy węgla) wydaje się być problemem trudnym do rozwiązania, a jego rozwikłanie odległe w czasie. Podstawowym rozwiązaniem tego problemu jest wprowadzenie zrównoważonej polityki energetycznej, by odsunąć w czasie groźbę kryzysu energetycznego. Jednym z głównych narzędzi prowadzenia zrównoważonej polityki energetycznej jest poprawa efektywności energetycznej na każdym etapie eksploatacji energii, począwszy od jej produkcji poprzez przesył, dystrybucję, a kończąc na wykorzystaniu. Sposobem na realizację powyższych celów jest m.in. wdrożenie systemów zarządzania budynkiem.

mysłowych, edukacja, nauka, kultura i rozrywka” [1]. Człowiek w celu wyprodukowania tej energii wykorzystuje źródła energii pierwotnej. Zgodnie z danymi przedstawionymi na rys. 1, energia pozyskiwana bezpośrednio z naturalnych zasobów nieodnawialnych to ponad 90% ogólnej produkcji całkowitej energii na świecie. Największy, aż 33% udział wykorzystania przypada na ropę naftową. Natomiast odnawialne źródła energii to zaledwie 10% produkcji energii na świecie, z czego aż 7% to hydroenergia.

W drugiej połowie XX wieku nastąpiło przyspieszone zużywanie nieodnawialnych źródeł energii, które jest spowodowane szybkim wzrostem zapotrzebowania na każdą formę energii, w tym energię elektryczną. Faktem jest, że zasoby ziemskich kopalin, które są dotychczasowymi źródłami energii

This paper prestens a selected topics in the area of energy management systems in the building. Paper shows the current energy situation in the world and due to this situation, the requirements for the development of smart grids. It pointed to the opportunities arising from the implementation of smart meters at individual consumers and adaptation of building management systems. All these steps are intended to activate a individual users on the energy market.

pierwotnej, są wyczerpywane. Eksplozja demograficzna oraz gwałtowny rozwój przemysłu znacznie przyspieszyły zapotrzebowanie na energię, co wpływa na równie szybkie zużywanie ropy naftowej, węgla, gazu oraz uranu, których pozyskiwanie staje się coraz droższe.

Rezerwy energii pierwotnej [3] w przeciągu 35 lat zwiększyły się o około 175%, lecz zapotrzebowanie wzrosło o ponad 220%. Rezerwy i zasoby energii pierwotnej, przy obecnym zużyciu surowców, powinny wystarczyć na: ropa naftowa około 50 lat, gaz ziemny około 90 lat, a węgiel na około 425 lat.

2. SYTUACJA ENERGETYCZNA NA ŚWIECIE

Według danych z roku 2009, liczebność populacji ludzkiej wynosi w przybliżeniu 6,75 mld. Na ziemi z roku na rok przybywa około 80 mln ludzi, a styl życia obecnie obraca się głównie wokół konsumpcji energii. Bez niej niemożliwe jest zaspokajanie podstawowych potrzeb takich jak „bezpieczne schronienie, ciepło, produkcja i dostawa żywności i wody, transport, wytwarzanie i dystrybucja wyrobów prze-

Rys. 1. Udział poszczególnych źródeł energii pierwotnej w światowej produkcji energii (2015 r.) [2]

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

47

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 2. Etapy wdrażania działań poprawy efektywności energetycznej

Komplementarnym rozwiązaniem problemu kryzysu energetycznego zdaje się być wprowadzenie zrównoważonej polityki energetycznej [4]. Rozwój odnawialnych technologii wytwarzania i przetwarzania energii oraz poprawy efektywności energetycznej zmniejszy intensywność eksploatacji kopalnych surowców energetycznych.

3. ZRÓWNOWAŻONA POLITYKA ENERGETYCZNA

Podstawowym elementem zrównoważonej polityki energetycznej są działania, które mają za zadanie poprawę efektywności energetycznej na każdym etapie eksploatacji energii, począwszy od produkcji poprzez jej przesył, dystrybucję, a kończąc na wykorzystaniu.

Pod pojęciem poprawy efektywności energetycznej, zgodnie z Dyrektywą 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej, rozumiemy zwiększenie efektywności końcowego wykorzystania energii dzięki zmianom technologicznym, gospodarczym lub zmianom zachowań. O poprawie efektywności energetycznej mówi się w przypadkach bezpośredniego zmniejszenia zużycia energii przy utrzymaniu tej samej wielkości efektu użytkowego lub podczas zwiększenia efektu użytkowego przy tej samej ilości zużytej energii.

Obszary od których rozpoczynają się działania na rzecz poprawy efektywności energetycznej to wzrost świadomości użytkowników z obszaru użytkowania energii z ukierunkowaniem

Rys. 3. Koncepcja inteligentnych sieci elektroenergetycznych

48

na potencjalne możliwości wsparcia działań energooszczędnych, np. systemy zarządzania budynkami (BMS). Zaangażowanie odbiorców i ich aktywny udział w rynku energii jest kluczem do pełnego wdrożenia inteligentnej infrastruktury energetycznej, która będzie podwaliną dla funkcjonowania inteligentnych miast (rys. 2.)

Zapotrzebowanie na energię możemy ograniczyć poprzez wprowadzanie nowoczesnych technologii energooszczędnych (izolacja termiczna budynku, systemy automatyki budynkowej, energooszczędne źródła światła oraz urządzenia AGD) [5, 6]. Plan działań do przejścia na gospodarkę niskoemisyjną do 2050 roku wymusi w Polsce wzrost efektywności energetycznej w dziedzinie transportu, przemysłu i mieszkalnictwa [7]. Poprawa efektywności energetycznej przyczynia się zatem do ograniczenia zużycia energii i obniżenia kosztów eksploatacji budynków. Efektywność energetyczna jest jednym z filarów zrównoważonej polityki energetycznej.

Drugim ważnym aspektem zrównoważonej polityki energetycznej jest wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii. Głównymi zaletami wykorzystywania tych źródeł jest mniejsze wykorzystywanie paliw kopalnych, ograniczenie zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych oraz zwiększenie bezpieczeństwa państwa poprzez zmniejszenie poziomu importu energii z zagranicy. Ściśle z pojęciem odnawialnych źródeł energii związane jest pojęcie energetyki rozproszonej. Cechami energetyki rozproszonej jest dość dowolna lokalizacja źródeł energii współpracujących z siecią dystrybucyjną lub bezpośrednio z jego odbiorcą. Zakres mocy wytwarzanych przez źródła jest stosunkowo niewielki (nie więcej nić 150 MW). Ponadto energia wytwarzana przez wybrane źródła energii odnawialnej jest ściśle uzależniona od warunków atmosferycznych (słońce, wiatr, woda), przez co dostępność generowanej przez źródła mocy ma charakter stochastyczny. Takie rozproszenie i ciągła zmienność otrzymywanej energii wymagają ścisłej integracji rozproszonych źródeł oraz zwiększenia efektywności jej wykorzystywania [8-10]. Aby ta integracja była możliwa, konieczna jest zmiana sposobu zarządzania siecią dystrybucyjną oraz wprowadzenie urządzeń pomiarowych i komunikacyjnych. Nowoczesne rozwiązania technologiczne, pozwalające na realizację powyżej opisanych zadań, należą do grupy działań tworzących inteligentne

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 sieci elektroenergetyczne.

4. INTELIGENTNA SIEĆ ELEKTROENERGETYCZNA

Inteligentna sieć elektroenergetyczna (ang. Smart Grid) to „sieć harmonijnie integrująca zachowania i działania wszystkich przyłączonych do niej uczestników procesów generacji, transmisji, dystrybucji i użytkowania, w celu zapewnienia zrównoważonego, ekonomicznego i niezawodnego zasilania” [11]. Koncepcję inteligentnej sieci elektroenergetycznej przedstawia rys. 3.

Nadrzędnym elementem inteligentnej sieci elektroenergetycznej jest system zarządzania energią. Oparty jest on na zaawansowanym systemie pomiarowym, połączonym z systemem teleinformatycznym [12].

Kluczowym elementem systemu kontroli i sterownia są rozproszone systemy pomiarowe noszące nazwę Smart Meter [13]. Smart Meter to inteligentne liczniki energii, potencjalnie zainstalowane w każdym domu, posiadające dwukierunkową możliwość przesyłania danych (pomiędzy dostawcą a odbiorcą energii). Taka infrastruktura pozwoliłaby na integrację rozproszonych źródeł energii oraz na poprawę efektywności wykorzystania tych źródeł, które, jak wiadomo, produkują zmienną i ograniczoną ilość energii [14]. Dom, który korzysta z odnawialnych źródeł energii (OZE), takich jak np. panele fotowoltaiczne czy turbiny wiatrowe i jest podłączony do sieci elektroenergetycznej, może nie tylko pobierać energię z sieci, gdy produkcja z OZE jest niewystarczająca, ale może również przekazywać nadmiar wytworzonej energii, przez co staje się jej dostawcą.

Dwukierunkowy przesył informacji pomiędzy dostawcą a odbiorcą, dzięki inteligentnym licznikom, daje możliwość kontroli i sterowania produkcją energii elektrycznej. Na podstawie informacji z liczników, producent energii mógłby prognozować zapotrzebowanie na energię elektryczną i na tej podstawie ustalać harmonogramy generacji tej energii. Z drugiej strony, dostawca może również wpływać na zużycie energii elektrycznej poprzez dynamiczną zmianę cen energii [15]. Gdy następuje znaczny wzrost energii produkowanej przez źródła odnawialne (słoneczne bądź wietrzne dni), system może zachęcać do wykorzystywania energii poprzez znaczną obniżkę jej ceny. Sytuacja może działać również w drugą stronę. Gdy następuje znaczne obciążenie sieci i ryzyko niedoboru mocy, wtedy system znacznie podnosi cenę

energii, zachęcając odbiorców do jej większego oszczędzania. Takie kształtowanie kosztów energii jest realizowane poprzez programy zarządzania stroną popytową (ang. Demand Side Management) [16].

5. INTELIGENTNY LICZNIK

Inteligentny licznik jest elementem zaawansowanej infrastruktury pomiarowej (Advanced Metering Infrastructure - AMI), posiada on przede wszystkim układ pomiarowy, służący do pomiaru zużycia energii. Wyróżnia go jednak fakt, że rejestruje on nie tylko całkowite zużycie energii, ale wartości zużytej energii i poboru mocy w określonych interwałach czasowych (najczęściej 15 min.). Dzięki temu możliwe jest uzyskanie szczegółowych profili zapotrzebowania na moc przez odbiorcę. Licznik umożliwia w czasie rzeczywistym przesył informacji od sprzedawcy energii do indywidualnego odbiorcy lub grupy odbiorców.

Tą informacją może być aktualna cena za energię elektryczną. Obecnie, w większości krajów, rynek energii elektrycznej jest rynkiem regulowanym i dla odbiorców indywidualnych dostępne są taryfy, w których występuje jedna stawka za energię elektryczną lub ewentualnie dwie, z uwzględnieniem stałych stref szczytowych i pozaszczytowych. Sytuacja ta jednak wymaga zmiany, ponieważ ceny za energię elektryczną na rynkach hurtowych podlegają dynamicznym zmianom, zwłaszcza w wyniku wzrostu udziału źródeł odnawialnych w systemie elektroenergetycznym. Inteligentne liczniki pozwolą na dynamiczne i zróżnicowane w czasie zmiany cen energii dla odbiorców końcowych uzależnione od aktualnych cen hurtowych energii elektrycznej na rynkach energii [17, 18].

W literaturze [19-22] wykazane zostało, że najbardziej skutecznymi informacjami i najbardziej pożądanymi przez użytkowników są informacje na temat kosztów zużycia energii; kosztów odniesionych do jednego dnia, miesiąca, roku.

Shekara i inni [21] wskazują na elementy, które inteligentny licznik powinien uwzględniać: yy aktualne zużycie (kWh), yy aktualne koszty zużycia energii wyrażone w (EUR/kWh lub EUR/dzień), yy narastająco dzienne koszty, yy zużycie energii w ostatnim dniu, tygodniu, miesiącu, kwartale.

Interesującą propozycją jest aby użytkownik mógł indywidualnie w liczniku nastawić maksymalne dzienne zużycie energii (jej koszty), po przekroczeniu których sygnalizowany byłby alarm [23].

6. ZARZĄDZANIE STRONĄ POPYTOWĄ

Zarządzanie czy też sterowanie popytem (ang. Demand Side Management – DSM) polega na identyfikowaniu, ocenie i wykorzystaniu źródeł (zasobów) po stronie popytu na energię elektryczną przez jej końcowych użytkowników [24]. Inaczej mówiąc, zarządzanie popytem ma na celu zachęcenie konsumentów do zużywania mniejszej ilości energii podczas wzmożonego zapotrzebowania w godzinach szczytu oraz zachęcenie odbiorców do wykorzystywania energii w godzinach poza szczytem obciążenia. Sterowanie popytem ogranicza negatywne skutki nierównomiernego i niejednokrotnie nadmiernego popytu na energię elektryczną, a jako jego główne cele należy zaliczyć [24]: yy redukcję maksymalnych obciążeń szczytowych, yy przesunięcie obciążeń pomiędzy różnymi porami dnia,

Rys. 4. Wykres ceny za energię elektryczną w funkcji zapotrzebowania [24]

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

49

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 5. Porównanie cenowych i bodźcowych programów zarządzania popytem [26]

yy dopasowanie obciążenia do aktualnych warunków pracy systemu elektroenergetycznego.

Pojęcie zarządzania popytem na energię elektryczną jest ściśle powiązane z terminem reakcji strony popytowej (ang. Demand Side Response) [25].

DSR jest dobrowolnym działaniem odbiorcy, pod wpływem zachęty cenowej bądź innych bodźców, które ma za zadanie zmienić wielkość zapotrzebowania na energię elektryczną. Dzięki tym reakcjom system, przy współpracy z użytkownikiem, może kształtować krzywą obciążenia oraz wspomagać efektywne i oszczędne wykorzystywanie energii. DSR jest realizowany poprzez programy bodźcowe (ang. Incentive-Based Programs) lub programy cenowe (ang. Price-Based Programs) [24].

Wspólna i szybka reakcja konsumentów na zmiany stawki cenowej może przynieść utrzymanie niskiej ceny za energię elektryczną. Taką sytuację przedstawia krzywa popytu P2 na rys. 4. Dla niskiego zapotrzebowania na energię (Q1) jej cena wynosi C2. W przypadku gdy, mimo wzrostu ceny, zapotrzebowanie na energię nie spada, wtedy wszyscy użytkownicy są zmuszeni płacić więcej (C1). Na podstawie analizy wykresu (rys.

4) można jednoznacznie stwierdzić, że wprowadzenie taryfy czasu rzeczywistego ma na celu zachęcenie odbiorców do zmiany zachowań w zakresie użytkowania energii elektrycznej.

Na rys. 5. przedstawione jest porównanie cenowych i bodźcowych programów zarządzania popytem.

50

Korzyści płynące z implementacji mechanizmu DSM to przede wszystkim znaczna poprawa niezawodności systemu elektroenergetycznego, co niesie za sobą poprawę bezpieczeństwa.

Operator ma możliwość zarządzania przepustowością sieci przesyłowych, przez co ogranicza kosztowną generację dużej ilości energii w godzinach wzmożonego zapotrzebowania. DSM umożliwia wydajniejszą pracę sieci i może umożliwić odroczenie poważnych i kosztownych modernizacji [27].

Korzyści płynące dla odbiorców to przede wszystkim oszczędności finansowe oraz poprawa świadomości na temat zarządzania i dystrybucji energii elektrycznej. Świadomość odbiorcy to podstawowy czynnik poprawy efektywności energetycznej gospodarstw komunalnych [6].

7. SYSTEM ZARZĄDZANIA BUDYNKIEM

Rozwijane budownictwo energooszczędne i pasywne jest możliwe jedynie przy wykorzystaniu nowoczesnych systemów zarządzania budynkiem (BMS).

Systemy zarządzania budynkiem tworzą popularnie nazywane „inteligentne instalacje”. Sieć urządzeń kontrolno-pomiarowych oraz wykonawczych tworzy system automatyki budynkowej, który reaguje w sposób określony przez projektanta. Zatem jest to inteligencja pozorna, zależna od doświadczenia i wyobraźni projektantów. Systemy zarządzania budynkiem rozwijane i oceniane są w trzech najważniejszych

kategoriach: komfortu, bezpieczeństwa oraz efektywności energetycznej.

Główne zasoby w obrębie obiektu to energia elektryczna i cieplna.

Oprócz tych zasobów należy wymienić takie jak: ciepła woda użytkowa, zimna woda użytkowa, powietrze o odpowiednich parametrach, bezpieczeństwo obiektu, bezpieczeństwo użytkowników, dostęp do pomieszczeń, informacja, łącza danych, przestrzeń użytkowa obiektu. Należy zwrócić uwagę jak dużą różnorodnością charakteryzują się zasoby obiektowe. Można powiedzieć, że wszystko co podlega reglamentacji i pociąga za sobą nakłady w obrębie obiektu można nazwać zasobem obiektowym. Ze względu na wysokie koszty eksploatacji obiektów, coraz większą wagę inwestorzy a także użytkownicy przywiązują do energooszczędnych i niezawodnych systemów obsługujących obiekty. Przez wiele lat koncentrowano się na obniżaniu nakładów inwestycyjnych na obiektach, czyli na budowaniu tanim kosztem.

Z czasem jednak okazało się, że nakłady na budowę stanowią tylko znikomą część całkowitych kosztów związanych z cyklem życia obiektu. Okazało się, że koszty eksploatacji obiektu mogą stanowić do 70 % kosztów cyklu życia obiektu. W budynkach mieszkalnych koszty oświetlenia stanowią kilka procent wszystkich kosztów eksploatacyjnych.

Z danych statystycznych [27] wynika, że na oświetlenie jednego gospodarstwa domowego w 1999 r. zużyto dziennie, miesięcznie i rocznie odpowiednio 3,66

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 kWh, 110 kWh i 1336 kWh energii. Porównując skuteczność świetlną żarówki (10– 15 lm/W) i świetlówki kompaktowej (60– 75 lm/W) istnieje potencjalna możliwość oszczędności około 70% energii wynikająca z zamiany tradycyjnych żarówek na świetlówki kompaktowe. Teoretycznie, zużycie energii jednego gospodarstwa spadłoby o około 935 kWh. Co w skali Polski, przy blisko 15 milionach gospodarstw, pozwoliłoby na oszczędności około 14 TWh energii. Powyższe dane są uśrednione, należy zatem podkreślić sprawę różnorodności budynków i zastosowanych w nich technologii oświetlenia oraz fakt, że w większości nowo budowanych obiektach implementowane są już energooszczędne instalacje oświetleniowe.

Zagospodarowana powierzchnia użytkowa nie jest wykorzystywana jednocześnie przez użytkowników obiektu. Część powierzchni wykorzystywana jest w dzień, część w nocy. Niektóre pomieszczenia takie jak toalety, łazienki używane są krótko, okresowo, ale cyklicznie w ciągu doby.

Dzięki dysponowaniu zaawansowanyLITERATURA 1. Bartosik M: Globalny kryzys energetyczny - mit czy rzeczywistość?. Przegląd Elektrotechniczny, Nr 2/2008, ss. 15-24.

2. Statistical review of Word energy 2015 www.bp.com/statisticalreview [odczyt z dn. 2016-04-08] 3. Soliński J., Gawlik L.: Rys historyczny, rozwój i stan obecny światowego i polskiego sektora energii. Energetyka 3-4/2012, ss. 142-149.

4. Grycan W., Wnukowska B., Wróblewski Z.: Modelowanie uwarunkowań zużycia energii elektrycznej regionu. Przegląd elektrotechniczny, R. 90 NR 2/2014, ss. 230-233.

5. Borowik L., Kurkowski M.: Systemy kontroli zużycia energii w instalacjach oświetleniowych. Rynek Energii nr 2/2013, ss. 91-96.

6. Borkowski P., Pawłowski M.: Potencjał oszczędności energii elektrycznej u odbiorcy komunalnego. Rynek Energii nr 1(98)/2012, ss.101-106.

7. Mirowski T., Kamiński J., Szurlej A.: Analiza potencjału efektywności energetycznej w sektorze mieszkalnictwa w perspektywie do 2030 roku. Rynek Energii, nr 6/2013, ss. 57-62.

8. Pawłowski M., Borkowski P.: Electric Energy Management System in a Building with Energy Storage. Przegląd Elektrotechniczny Vol. 2012, Nr 12b, ss. 272-274.

9. Finn P., Fitzpatrick C., Connolly D., Leahy M., Relihan L.: Facilitation of renewable electricity using price based appliance control In Ireland’s electricity market.

Energy 36 (2011) ss. 2952-2960.

10. Pawłowski M., Borkowski P.: Electrical Energy Management System in Double Unpredictability Objects. Przegląd Elektrotechniczny, Nr 9/2014, ss. 191-196.

11. Firlit A.: Rozproszone systemy monitorowania wskaźników jakości energii

mi rozwiązaniami w zakresie dystrybucji zasobów można ograniczać ich zużycie w poszczególnych strefach/pomieszczeniach w czasie, kiedy nie są one użytkowane. Współczynnik jednoczesności wykorzystania powierzchni pozwala oszacować całkowite zużycie zasobów na całą powierzchnię budynku. Oczywiście należy wziąć pod uwagę skalę i częstość występowania wartości szczytowych zużycia zasobów i omówić tę kwestię z przyszłymi użytkownikami lub projektantem obiektu.

Oprócz tego współczynnika ważny jest dynamiczny (zmieniający się w czasie) rozkład dobowego zapotrzebowania na zasoby w poszczególnych pomieszczeniach, który pomaga nam wyznaczyć średnie i chwilowe wartości współczynnika wykorzystania powierzchni. Mając to na uwadze, należy szukać rozwiązań, które pomogą ponosić optymalne koszty utrzymywania obiektów. Takimi rozwiązaniami są nie wątpliwie systemy HMS/BMS.

8. PODSUMOWANIE

W świetle wzrastającego zapotrzebowania na energię, w najbardziej enerelektrycznej. http://jee.agh.edu.pl/wyklady/systemy_monitorowania_JEE.pdf [odczyt z dn. 2014-01-29] 12. Pudełko M., Skomudek W.: Zastosowanie otwartych technologii informatycznych do budowy aplikacyjnej infrastruktury Smart Grids. Przegląd elektrotechniczny, R. 90 NR 3/2014, ss. 68-74.

13. Akselrad D., Petcu V., Römer B., Schmid A., Bytschkow D., Engelken M.: Making Home Energy Usage Transparent for Households using Smart Meters. 2011 IEEE International Conference on Consumer Electronics - Berlin (ICCE-Berlin), ss. 150-153.

14. Paska J., Pawlak K., Surma T.: Systemy wsparcia jako istotny element optymalizacji wpływu nowych, „ekologicznych” źródeł energii elektrycznej na system elektroenergetyczny. Rynek Energii, nr 2/2013, ss. 48-53.

15. Faruqui A., Sergici S., Akaba L.: The Impact of Dynamic Pricing on Residential and Small Commercial and Industrial Usage: New Experimental Evidence from Connecticut. The Energy Journal, Vol. 35, No. 1. IAEE 2014, ss. 137-160 16. Palensky P., Dietmar D.: Demand Side Management: Demand Response, Intelligent Energy Systems and Smart Loads. IEEE Transactions On Industrial Informatics, VOL. 7, NO. 3, AUGUST 2011, ss. 381-399.

17. Centolella P. (2010). “The integration of Price Responsive Demand into Regional Transmission Organization (RTO) wholesale power markets and system operations.” Energy 35: ss. 1568–1574.

18. Pawłowski Marek, Borkowski Piotr, Balsam Bartosz: Model of Smart Electricity Meter. Przegląd Elektrotechniczny, Nr 11/2015, ss. 217-220.

19. Darby, S. (2010). “Smart metering: what potential for householder engage-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

gochłonnych obszarach poszukuje się rozwiązań o wysokiej sprawności. Dzięki programom zarządzania stroną popytową (DSM) możliwe jest sprawowanie kontroli oraz sterowanie zasobami sieci energetycznej. Ze względu na stochastyczny charakter zachowań ludzkich układami wspierającymi oszczędność energii u odbiorców komunalnych mogą być systemy zarządzania budynkiem.

Należy mocno podkreślić, że oszczędność energii nie wiąże się z jakimkolwiek wyrzeczeniem. Wręcz przeciwnie użytkownicy otrzymują dodatkowo poprawę bezpieczeństwa oraz komfort użytkowania budynku. Dynamiczny rozwój systemów HMS/BMS oraz polityka proekologiczna UE skłaniają do działań mających na celu ich promocję. n Borkowski Piotr, Pawłowski Marek, Badowski Wiktor Politechnika Łódzka, Katedra Aparatów Elektrycznych ul. Stefanowskiego 18/22; 90-924 Łódź e-mail: piotr.borkowski@p.lodz.pl ment?” Building Research & Information 38 (5): ss. 442–457.

20. Szkutnik J. , Woytowicz J. (2005). “The Efficiency System In The Distribution Of Electrical Energy” in Proc. 18th Intern.

Conf. on Electricity Distribution Turin.

21. Shekara S., Reddy Depuru S., Wang L., Devabhaktuni V. (2011). “Smart meters for power grid: Challenges, issues, advantages and status.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 15: ss. 2736– 2742.

22. Vassileva, I., Wallin, F., Dahlquist E. (2012). “Understanding energy consumption behaviour for future demand response strategy development.” Energy 46: ss. 94–100.

23. Laicane I., Blumberga A., Rosa M., Blumberga D., BarissU. (2013). “The Effect of the Flows of Information on Residential Electricity Consumption: Feasibility Study of Smart Metering Pilot in Latvia.”in Proc. Smart SysTech.: ss. 1-9.

24. Opracowanie modelu stosowania mechanizmów DSR na rynku energii w Polsce. Centrum Zastosowań Zaawansowanych Technologii „CATA” na zlecenie PSE Operator S.A. 2010 r.

25. Bilewicz K.: Skuteczność DSR – między bodźcem a reakcją. Przegląd elektrotechniczny, R. 88 NR 9a/2012, ss. 308-314.

26. Lubaczyński W. Zachowania odbiorców na przykładzie projektu pilotażowego wdrożenia innowacyjnych taryf, Konferencja - Cyfryzacja sieci elektroenergetycznych, Warszawa, 13 maj 2014.

27. Grzonkowski J.: „Potencjalna oszczędność energii na oświetlenie w Polsce – wynikająca z postanowień norm europejskich”, I Konferencja Naukowo Techniczna Energooszczędne Innowacyjne Technologie Oświetleniowe, (ISBN 97883-924261-6-5), 2010, ss. 41-45.

51

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Straty mocy czynnej w torach wielkoprądowych Losses of the active power in paths high current Do przesyłania dużych mocy, zwłaszcza dla przemysłowych odbiorców energii elektrycznej, celowe okazuje się stosowanie torów wielkoprądowych (szynoprzewodów), które ogólnie biorąc wykazują szereg zalet na przykład w stosunku do linii równoległych kablowych, między innymi chociażby przez wyższą niezawodność czy łatwiejszą i tańszą eksploatację. Konstrukcje szynoprzewodów [1, 2, 5, 6] są wykonywane jako układy jednofazowe lub trójfazowe, przy czym poszczególne tory prądowe danych faz, składają się z pojedynczych szyn, bądź utworzone są z pakietów szyn o różnych kształtach [9].

Jako podstawowe kryterium umożliwiające porównanie i ocenę różnych konstrukcji oraz kształtów torów prądowych, przyjmuję się kryterium minimalizacji strat mocy czynnej przypadające na jednostkę długości toru. Należy przy tym jednak podkreślić, że przy wyborze optymalnego wariantu toru prądowego, należałoby uwzględnić i inne kryteria, chociażby takie jak: zużycie materiału, gabaryt toru, czy koszty jego wykonania. Przyjęta w pracy dla porównania różnych kształtów torów prądowych metoda wyznaczania współczynnika strat dodatkowych (wypierania prądu) kw jest w praktyce użyteczna i wskazuje na ile zmienia się rezystancja toru prądowego przy przepływie prądu przemiennego w stosunku do prądu stałego, w wyniku istnienia efektów naskórkowości i zbliżenia [3, 5, 7, 8].

Przedmiotem referatu jest analiza nieosłoniętych torów prądowych izolowanych powietrzem, wykonanych z pasków (pakietów) o różnych kształtach.

52

Streszczenie

Przedmiotem referatu jest analiza i obliczanie strat mocy czynnej w torach prądowych szynoprzewodów z uwzględnieniem efektów naskórkowości i zbliżenia. Jako metodę rozwiązania problemu, dla porównania różnych kształtów torów prądowych przyjęto metodę wyznaczania współczynnika strat dodatkowych w analizowanych torach prądowych. Rozpatrzone zostały różne konfiguracje torów prądowych, a jako podstawowe kryterium dla porównania i oceny kształtu torów prądowych szynoprzewodów, przyjęto kryterium minimalizacji strat mocy czynnej przypadające na jednostkę długości toru prądowego.

Słowa kluczowe: szynoprzewody, efekty naskórkowości i zbliżenia

Summary

Analysis and estimating losses of the active power in paths high current are a subject of the paper the current carrying paths including skin-effect and closenesses. As the method of solving a problem, for comparison different shapes of power-driven paths were assumed method of setting the dissipation factor additional in tested in paths high current.

The various configurations of power high current paths were considered, and as the basic criterion for comparison and evaluations of the shape of power high current paths, and criterion of the minimization of losses of the active power in paths high current on unit of length of the current carrying paths was adopted.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 2. ZJAWISKA NASKÓRKOWOŚCI I ZBLIŻENIA

Zjawiska naskórkowości i zbliżenia występujące w torach prądowych powodują nierównomierny rozkład prądu w ich przekrojach i w konsekwencji nierównomierny rozkład strat mocy Joule’a.

Rzeczywiste straty mocy przy przepływie przez nie prądu przemiennego są wyższe, niż przy przepływie prądu stałego. W wyniku nierównomiernego przepływu prądu rezystancja toru prądowego wzrasta, a współczynnik naskórkowości k0 jest miarą tego wzrostu: R

(2.1) ko = a ≥ 1

(2.1) Rc gdzie: ncja przewodnika uwzględnieniu zjawiskaprzy naskórkowości, Ω; Ra – przy rezystancja przewodnika uwzględnieniu zjawiska ncja przewodnika przy prądzie stałym,naskórkowoΩ. ści, Ω;zjawiska naskórkowości przewodu Rys. zależy 2.1. Zmniejszanie się gęstości prądu j w głąb przekroju przewodnika, w wyniku biorąc, efekt od wymiarów efektu naskórkowości Rc – rezystancja przy prąych przekroju toru, jegoprzewodnika przenikalności magnetycznej i przewodności dzie stałym, Ω. oraz częstotliwości.

Przykładowo dla toru prądowego o przekroju kołowym, w Ogólniegęstość biorąc, prądu efekt zjawiska naskórktu naskórkowości, począwszy od obrzeża toru do jego środka, kowości przewodu zależy od wymiajak na rys. 2.1. Prostokąt zakreskowany na tym wykresie, obrazuje grubość rówwartość geometrycznych przekroju to-około 70 % wartości prądu przy R a prądu w której średnia j stanowi (2.1) ≥ 1 magnetycznej kgęstości ru, jego przenikalności o = powierzchni toru: Rc i przewodności elektrycznej oraz częstotliwości. Przykładowo dla toru prą1 10 ρzjawiska cja przewodnika przy uwzględnieniu naskórkowości, Ω; dowego o przekroju kołowym, , m w wy(2.2) δ= cja przewodnika przy prądzie stałym, niku efektu naskórkowości, 2π µf Ω.gęstość prąbiorąc, efekt zjawiska od naskórkowości zależy od wymiarów du począwszy obrzeża toru doprzewodu jego środka, zmienia się jak na rys.

2.1.

Proch przekroju toru, jego przenikalności magnetycznej i przewodności ność materiału, w Ω/m; stokąt zakreskowany na tym wykresie, oraz częstotliwości.

Przykładowo dla toru prądowego o przekroju kołowym, w lność magnetyczna, w H/m; obrazuje grubość warstwy δ, w której u naskórkowości, gęstość prądu począwszy od obrzeża toru do jego środka, wość, w Hz. średnia wartość gęstości prądu j stanoak na rys. 2.1. Prostokąt zakreskowany na tym wykresie, obrazuje grubość około 70% wartości prądu przy zektórej średniawiwartość gęstości prądu j stanowi około 70 % wartości prądu przy wnętrznej powierzchni toru: owierzchni toru:

δ=

1 10ρ ,m 2π µf

(2.2)

gdzie: ość materiału, w Ω/m; ρ – rezystywność materiału, w Ω/m; ność magnetyczna, w H/m; μ – przenikalność magnetyczna, w H/m; ość, w Hz. f – częstotliwość, w Hz.

Ω/m (2.2) Rys. 2.2. Wartość współczynnika naskórkowości (f = 50 Hz) dla przewodów pełnych o przekroju prostokątnym

a)

b)

Obliczenia wartości współczynnika kodla torów prądowych prostokątnych są już bardziej złożone i stąd w literaturze z tej dziedziny wykorzystuje się odpowied2.1. Zmniejszanie się gęstości prądu j w głąb przekroju przewodnika, w wyniku nie wykresy (rys. 2.2), powstałe w oparciu efektu naskórkowości o badania eksperymentalne [1, 3, 5].

ia wartości współczynnika dla torów prądowych Rozkład gęstościkoprądu w przekroju ele- prostokątnych są już bardziej d w literaturze z tejprzewodzącego dziedziny wykorzystuje się odpowiednie wykresy (rys. 2.2), mentu zależy nie tylko oparciu o badania eksperymentalne [1, 3, od zjawiska naskórkowości, ale5]. również od efektu zbliżenia wywołanego wpływem zmiennych pól magnetycznych Rys.2.3. Zależność współczynnika k z od kształtu i wymiarów torów prądood prądów w sąsiednich torach prądo- wych; rys. 2.3a - przyrost rezystancji przewodów o przekroju kołowym w wywych. Efekt zbliżenia charakteryzowa- niku efektu zbliżenia w funkcji ich odstępu; c – połowa odstępu między osiami ny przez współczynnik k z jest przewodnika, symetrii, a – promień przewodów; rys.2.3b – dla torów prostokątnych: 1– b/h 1. Zmniejszanie się gęstości prądu j zbliżenia w głąb przekroju w wyniku uwzględniany w przypadku równole- =24 oraz d = 0,3 cm; 2 – b/h = 16 oraz d = 0,1 cm; 3 – b/h = 24 oraz d = 1,25 cm efektu naskórkowości

a wartości współczynnika ko dla torów prądowych prostokątnych są już bardziej w literaturzeURZĄDZENIA z tej dziedzinyDLA wykorzystuje się odpowiednie wykresy (rys. 2.2), ENERGETYKI 3/2016 parciu o badania eksperymentalne [1, 3, 5].

53

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 głego ułożenia blisko siebie torów prądowych i dotyczy pakietów szyn danej fazy jak i sąsiedztwa szyn innych faz [1, 3, 7, 8]. Wartość współczynnika kz zależy od częstotliwości prądu, własności materiału przewodzącego i geometrii układu. Może być ona zarówno większa jak i mniejsza od jedności.

Przykładowy przebieg zależności współczynnika k z od odległości między osiami torów prądowych o przekroju kołowym [2, 4, 6] jest przedstawiony na rys. 2.3a, oraz dla torów prostokątnych ułożonych w jednej płaszczyźnie podano na rys. 2.3b.

Sumaryczny współczynnik strat dodatkowych k w w torze prądowym uwzględniający zarówno naskórkowość jak i efekt zbliżenia, określany jest z zależności:

Tablica 1. Wyniki obliczeń wartości współczynnika strat dodatkowych i strat mocy w jednofazowych prostokątnych torach prądowych Geometria układu

Dane h = 0.100 m a = 0,020 m S = 20 10 -4 m2 I = 1000 A L=1m h = 0.100 m a = 0,01 m S = 2 S1 = 20 10 -4 m2 I = 1000 A L=1m h = 0.100 m a = 0,01 m S = 2 S1 = 20 10 -4 m2 I = 1000 A L=1m

szczególne tory prądowe danych faz, składają się z pojedynczych szyn, bądź utworzone są z pakietów szyn o różnych kształtach.

(2.3) k w = ko k z (2.3) W tablicy 1 przedstawione zostały rezultaty obliczeń [3, 4] wartości współWartość stratykmocy (2.3) k o k z P, w watach, czynnika strat dodatkowych i wartości w = czynnej mocy czynnej w watach, przepływu prądu przemiennego oI róż,w podczasP, przepływu prądupodczas przemiennestrat mocy w szynoprzewodach, wartościgo przez tor prądowy, stałym przekroju toru jednorodnego na całej I, w amperach, o stałej o wartości przez nej konfiguracji torów prądowych.

Wyyzymocy czynnej P, w watach, podczas przepływu prądu I ,ze w tor prądowy, o stałym przekroju toru jedniki tego typuprzemiennego odgrywają uwzględnieniu zjawiska naskórkowości i zbliżenia ,obliczeń, wyznaczamy norodnego na całej swej długości, przy istotną rolę w projektowaniu i wyboj wartości przez tor prądowy, o stałym przekroju toru jednorodnego na całej uwzględnieniu zjawiska2 naskórkowości i rzei kształtu i konfiguracji układu szyn. rzy uwzględnieniu zjawiska naskórkowości zbliżenia , wyznaczamy ze (2.4) P = k w I ze Rwzoru zbliżenia, wyznaczamy Wskazują na kierunek poszukiwań rozc wiązań konstrukcyjnych torów prądo(2.4) wych szynoprzewodów (2.4) P = k w I 2 Rc lustruje podstawowe uzależnienia decydujące o dopuszczalnym poziomie Na rys.

3.1 przedstawiono wyznaczodowej torów i wskazując przy tym na stopień wykorzystania materiału torów Zależność ta ilustruje podstawowe uza- ne obliczeniowo nierównomierności ilustruje podstawowe uzależnienia decydujące o dopuszczalnym poziomie leżnienia decydujące o dopuszczalnym rozpływu prądu w przekrojach styków poziomie obciążalności prądowej torów ruchomych odłącznika, związane z nadowej torów i wskazując przy tym na stopień wykorzystania materiału torów i wskazując przy tym na stopień wyko- skórkowością i efektem zbliżenia. rzystania materiału torów prądowych.

Na rys. 3.2 przedstawione są przykłady różnych konfiguracji szyn w pakietach, 3. ANALIZA WSPÓŁCZYNNIKA prowadzące obniżenia wartości suRÓŻNYCH WSPÓŁCZYNNIKA STRAT DODAKOWYCH kwdoDLA STRAT DODAKOWYCH k DLA marycznego współczynnika wypieraw I I KSZTAŁTU TORÓW PRĄDOWYCH RÓŻNYCH KONFIGURACJI , a tym samym do zmniejnia prądu k WSPÓŁCZYNNIKA STRAT DODAKOWYCH kw w DLA RÓŻNYCH I KSZTAŁTU TORÓW szenia strat w torach prądowych [3].

JI I KSZTAŁTU TORÓW PRĄDOWYCH zynoprzewodów [4, 5] wykonywane są Straty jako mocy układy jednofazowe lub PRĄDOWYCH Joule’a ulegają obniżeniu od około 20% dla układu 3-paskowego czym poszczególne tory prądowe danych faz, składają się z pojedynczych Konstrukcje[4, szynoprzewodów [4, 5] są do okołoukłady 40% dla zestawu 4-paskoweszynoprzewodów 5] wykonywane jako jednofazowe lub one są z pakietów szyn ojako różnych kształtach. wykonywane są układy jednofago, w zależności od sposobu zamococzym poszczególne tory prądowe danych faz,wartości składają współczynnika się z pojedynczych rzedstawione rezultaty strat zowezostały lub trójfazowe, przyobliczeń czym po-[3, 4] wania szyn w pakietach.

one są z pakietów szynwo szynoprzewodach, różnych kształtach. o różnej konfiguracji torów wartości strat mocy rzedstawione zostały rezultaty obliczeń 4] wartości współczynnika strat ki tego typu obliczeń, odgrywają istotną[3,rolę w projektowaniu i wyborze wartości strat mocy w szynoprzewodach, o różnej konfiguracji torów guracji układu szyn. Wskazują na kierunek poszukiwań rozwiązań iki tego typu obliczeń, odgrywają istotną rolę w projektowaniu i wyborze orów prądowych szynoprzewodów guracji układu szyn. Wskazują na kierunek poszukiwań rozwiązań orów szynoprzewodów yniki prądowych obliczeń wartości współczynnika strat dodatkowych i strat mocy

w jednofazowych prostokątnych torach prądowych Wyniki obliczeń dodatkowych i strat mocy u Danewartości współczynnika Wynikistrat obliczeń w jednofazowych prostokątnych torach prądowych

u

Wyniki obliczeń k w = 1.36 R = 22.83 10 -6 Ω P = 22.83 W

k w = 1.25 R1 = 41.96 10 -6 Ω P = 2 P1 = 20.98 W k w = 1.19 R1 = 39.94 10 -6 Ω P = 2 P1 = 19.97 W

Rys. 3.2. Wpływ rodzaju układu paskowego toru na wartość współczynnika wypierania prądu

Przy wyborze kształtu toru prądowego szynoprzewodu, oprócz dążenia do miniaturyzacji strat mocy czynnej w torze prądowym, należy brać pod uwagę skuteczność odprowadzenia ciepła z toru prądowego, co bezpośrednio wiąże się z jego obciążalnością prądową długotrwałą. Na rys. 3.3 przedstawione zostały profile torów prądowych o tych samych powierzchniach przekrojów poprzecznych, ale charakteryzujące się różnymi wartościami współczynnika strat dodatkowych i oddawania ciepła [3, 5]. Przykładowo, tor prądowy o kształcie rurowym, cha-

Dane m Wyniki h = 0.100 kw = obliczeń 1.36 a = 0,020 m R = 22.83 10-6 Ω S h==20 10-4 m2 P= 0.100 kw22.83 = 1.36W aI = 1000 0,020Am R = 22.83 10-6 Ω nierównomierności rozpływu =3.1.

110m-4Przykład S Rys. =L20 m2 P = 22.83 W prądu w torze prądowych odłącznika 1000 A h I== 0.100 m kw = 1.25 L 0,01 = 1 mm a= R1 = 41.96 10-6 Ω S = 2h S=1 =0.100 20 10m-4 m2 P = 2 kPw1 == 1.25 20.98 W 54 URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016 Ia==1000 0,01 A m R1 = 41.96 10-6 Ω -4 2 L1==120 m10 m S=2S P = 2 P1 = 20.98 W

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 3.3. Charakterystyczne parametry porównawcze torów prądowych o różnych kształtach; I – obciążalność prądowa ciągła, względna, kw – współczynnik strat dodatkowych, P – moc wydzielona w torze prądowym, względna (w stosunku do początkowego układu szyn)

rakteryzuje się najmniejszą wartością współczynnika strat dodatkowych (k w = 1.05), natomiast dla toru prądowego o kształcie dwóch ceowników, wartość współczynnika k w jest niewiele większa (kw = 1.15), a obciążalność prądowa takiego toru jest o około 54% większa od toru prądowego rurowego. Jest to zagadnienie bardzo ważne przy kompleksowej analizie i wyborze rodzaju szynoprzewodu.

W przypadku rozpatrywania układów 3-fazowych, gdy odległości między szynami sąsiednich faz są mniejsze niż podwójna wysokość szyn, należy się liczyć z wyraźnym efektem zbliżenia, od faz sąsiednich faz.

Zestyki przyłączowe łączników elektrycznych (szynoprzewodów) przystosowane do przewodzenia dużych wartości prądów roboczych lub chwilowych, budowane są na ogół zbiór wielu pojedynczych równoległych styczek (rys. 3.4, rys. 3.5).

Przykładowy rozpływ prądu w poszczególnych styczkach zestyku utworzonego z 10 styczek równoległych, podany w wartościach % w stosunku do założonego równomiernego rozpływu prądu w styczkach i określony dla różnych wartości rezystancji przejścia Rp , podano na rys. 3.6.

Rys. 3.4. Zestyk z równoległymi styczkami

Rezystancja przejścia Rp zestyku ma znaczący wpływ na nierównomierność rozpływu prądu w poszczególnych styczkach. Jeśli w fazie projektowej, zwłaszcza zestyków posrebrzanych o stosunkowo małej rezystancji zestykowej nie uwzględniono tego wpływu, może to prowadzić do przegrzewania się skrajnych styczek układu stykowego.

4. PODSUMOWANIE Uwzględnianie zjawiska naskórkowości i zbliżenia podczas analizy torów wielkoprądowych jest konieczne, a wykorzystanie współczynnika strat dodatkowych k w do porównania kształtów i konfiguracji torów prądowych w projektowaniu jest użyteczne.

Tory prądowe wydrążone charakteryzują się mniejszymi stratami mocy czynnej od torów pełnych, o takich samych przekrojach poprzecznych.

Zwiększenie liczby pasków w pakiecie szyn, przy niezmienionym całkowitym przekroju poprzecznym toru oraz zwiększenie odległości między paskami, prowadzi do bardziej równomiernego rozkładu prądu w torze. n Stanisław KULAS Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki

Rys. 3.5. Ideowy schemat zastępczy zestyku

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

LITERATURA 1. Au A., Maksymiuk J., Pochanke Z.: Podstawy obliczeń aparatów elektroenergetycznych, WNT, Warszawa 1982.

2. Braunowic M. i inni: Electrical contacts, CRC Press, London-New York 2006.

3. Kulas S.: Tory prądowe i układy zestykowe, OWPW, Warszawa 2008.

4. Kulas S.: Analysis of heavy current busbars aim at minimization of thermal losses; Proceedings of International Scientific Conference “ Energy Savings in Electrical Engineering”, Warsaw, 14 of May 2001.

5. Maksymiuk J., Nowicki J.: Aparaty elektryczne I rozdzielnice, OWPW, Warszawa 2014.

6. Nawrowski R.: Tory prądowe izolowane powietrzem lub SF6 , WPP, 1998.

7. Smith, G.S.: Proximity effect in system of parallel conductors, J. Appl.

Phys. 43, 1972.

8. Silvester P.: A.C. resistance and reactance of isolated rectangular conductors. IEEE, Trans. Pow.Appar. 1967, n6.

9. Szymański Z., Gąsiorski A.: Wpływ pakietyzacji prostokątnych szyn rozdzielczych wiodących trójfazowe prądy na straty mocy czynnej, Prace XVII Seminarium z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów, SPETO 1994.

Rys. 3.6. Rozpływ prądu w zestyku o 10 styczkach równoległych

55

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Wykorzystanie technologii napylania próżniowego do wytwarzania kompozytowych materiałów stykowych Streszczenie

W czasie pracy elektrycznych aparatów łączeniowych najistotniejsze znaczenie mają procesy zachodzące w chwilach załączania i wyłączania obwodów elektrycznych. Styki łączników są wówczas poddawane intensywnym, niszczącym oddziaływaniom prądu elektrycznego. Intensywność niszczenia styków jest zależna od czasowego przebiegu prądu podczas trwania odskoków przy załączaniu, czasu utrzymywania się łuku elektrycznego przy wyłączaniu i konstrukcji układu stykowo-gaszeniowego.

W

warunkach eksploatacyjnych powierzchnie styków pokrywają się w normalnej atmosferze warstwami obcymi pochodzenia organicznego i nieorganicznego, które charakteryzują się najczęściej znacznie niższą przewodnością elektryczną w porównaniu z metalami, z których wykonuje się styki. Styki te podlegają ponadto oddziaływaniu wysokiej temperatury, od kilku do kilkunastu tysięcy 0K, towarzyszącej palącemu się łukowi elektrycznemu.

Materiały stykowe mają określoną sprężystość a wzajemne uderzenia elementów zestyku o siebie powodują mikroodkształcenia (sklepywanie zestyku).

Otwarciu zestyku towarzyszy wędrówka materiału stykowego o charakterze mostkowym lub łukowym. Do pierwszej z nich dochodzi w wyniku stopniowego zmniejszenia się powierzchni styku co prowadzi do lokalnego, znacznego wzrostu gęstości prądu i stopienia (nadtopienia) elementów zestyku. Płynny metal tworzy wówczas między stykami mostki przewodzące, które pękają na skutek wybuchowego wyparowania metali lub mechanicznego rozerwania.

Wyładowaniu łukowemu towarzyszy zaś powstawanie plazmy,która wywołuje gruboziarniste pokrycie dodatniego elementu zestyku materiałem katody.

56

Ze względu na wpływ ww. procesów podczas pracy łączeniowej zachodzi konieczność stosowania nakładek na styki wykonywanych ze specjalnych materiałów, często wytwarzanych według unikalnych technologii.

Ze względu na różne właściwości różnych materiałów oraz różne, czasem sprzeczne oczekiwania wobec materiałów stykowych, trudno jest uzyskać materiał spełniający wszystkie oczekiwania. Z tego powodu ciągle poszukuje się rozwiązań kompromisowych cechujących się ograniczonym zużyciem drogich materiałów szlachetnych, posiadających dobrą przewodność elektryczną, wysoką temperaturę topnienia i wiele innych cech.

Powszechnie stosowanymi materiałami stykowymi są: 1. czyste metale o różnym stopniu czystości jak: yy metale szlachetne (Au, Ag, Pt, Pol) yy metale trudnotopliwe (W, Mo, Cr) yy metale niezależne (Cu, Sn, Pb, Zn) 2. stopy metali szlachetnych lub innych: yy stopy miedzi (mosiądze, brązy) yy stopy srebra (AgCu, AgCd itp. ) 3. materiały kompozytowe wytwarzane w drodze: yy spiekania powstałego szkieletu z materiału trudnotopliwego i na-

W referacie omówiono współczesne metody wytwarzania materiałów stykowych wytwarzanych w technologii proszków spiekanych i w technologii syntezy mechanicznej. Omówiono wymagania jakie powinny spełniać materiały stykowe pracujące w różnych warunkach technicznych i środowiskowych. Omówiono najnowszą technologię wytwarzania materiałów kompozytowych tj. technologię napylania próżniowego. Przedstawiono budowę instalacji przemysłowej do wytwarzania materiałów kompozytowych w tej technologii..Zaprezentowano charakterystyke uzyskiwanych materiałów kompozytowych w tej technologii.

Słowa kluczowe: styki elektryczne, aparatura łączeniowa, technologia proszków spiekanych, technologia mechanicznej syntezy materiałów kompozytowych, technologia napylania próżniowego.

sycanie go metalem lub stopem dobrze przewodzącym yy spiekania mieszania proszków metali oraz ich związków o różnej granulacji i w obecności ciśnienia i atmosfery, w której to się dokonuje.

Materiały kompozytowe wytwarzane są w technologiach: yy proszków spiekanych yy syntezy mechanicznej Metodami tymi uzyskuje się kompozyty z materiałów wzajemnie nierozpuszczalnych tj. posiadających znacznie różniące się temperatury topnienia i wrzenia.

Technologia proszków spiekanych polega na wstępnym przygotowaniu proszków przez mielenie składników w specjalnych młynach a następnie ich spiekaniu w podwyższonej temperaturze i pod odpowiednim ciśnieniem.

Właściwości uzyskanego kompozytu zależą od wymiaru ziaren, składu mieszaniny, temperatury spiekania, ciśnienia w czasie spiekania, czasu spiekania i atmosfery, w której dokonuje się spiekania. Produkty uzyskane w różnych

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 warunkach posiadają różne właściwości i trudno je między sobą porównywać.

Cechą struktury uzyskanego materiału jest występowanie wewnętrznych kapilar co ma znaczenie przy wysokiej temperaturze łuku elektrycznego, kiedy następuje stopienie materiału miękkiego (srebro, miedź ) i częściowo jego odparowanie. Powstała część materiału miękkiego , roztopionego wypełnia kapilary zwiększając przewodność styku do czasu aż w drodze erupcji zostaną wyrzucone pary tego materiału.

Technologia syntezy mechanicznej jest stosunkowo nową metodą otrzymywania proszków kompozytowych.

W tym procesie mieszanina proszków wsypywana jest do wysokoenergetycznego młyna kulowego, w którym z dużą prędkością obrotową zachodzi proces zgniatania cząsteczek proszku poprzez poruszające się kule. Energia kinetyczna ruchu obrotowego za pośrednictwem kul mielących przekazywana jest do ziarn proszków. Zachodzi rozdrabnianie proszków, płatkowanie, zgrzewanie ich na zimno i plastyczna deformacja cząstek. W wyniku mechanicznego oddziaływania (siły tarcia ), wysokich ciśnień pomiędzy cząstkami a kulami dochodzi do mechanicznej syntezy. Uzyskuje się tym sposobem proszki kompozytowe o dużej dyspersji składników, które następnie poddawane są spiekaniu w podwyższonej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem.

Obiema metodami uzyskuje się struktury roztworów wymieszanych na poziomie cząstek, przy czym w drugim przypadku uzyskuje się znacznie lepsze wymieszanie składników.

2. Technologia wytwarzanie stykowych materiałów kompozytowych metodą napylania próżniowego Odparowanie i następnie wytwarzanie stykowych materiałów kompozytowych w próżnie jest względnie nową ,alternatywną technologią wykorzystania fizyczno–technologicznych właściwości strumienia elektronów, wyróżniającą się największą efektywniejszą tworzenia materiału w porównaniu z innymi znanymi sposobami użycia skoncentrowanych strumieni energii (laser, plazma) tj. o mocy powyżej 1 MW. W związku z tym nagrzewanie materiału do zadanej temperatury, stapianie go i odparowanie zachodzi z bardzo dużą szybkością. Szybkie odparowanie materiału za pomocą strumienia elektronów i następnie ich kondensacja

w próżni w dużej skali jest technologią stosowaną przy tworzeniu bardzo cienkich powłok (do 5 µm) znajdujących zastosowanie w radiotechnice, mikroelektronice, technice obliczeniowej itp.

[2, 3] a także grubszych powłok (≥ 5µm) wykorzystywanych w charakterze pokryć antykorozyjnych i ochrony przed wpływami środowiskowymi [3, 4]. Światowe trendy produkcji materiałów metalowych z wykorzystaniem różnorakich procesów technologicznych (metalurgii napylania próżniowegowłączając w to uzyskiwanie cienkich powłok metodą magnetycznego rozpylania mieszanin metalicznych) wskazują na dalszy wzrost produkcji nowych materiałów wytwarzanych w technologii osadzania fazy parowej w próżni [5] Wytwarzanie różnych wieloskładnikowych pokryć dla podwyższanie odporności na elektroerozję łączników elektrycznych wydaje się być technologią perspektywiczną. Doświadczenia naukowo-produkcyjne w tym zakresie najszerzej przedstawiono w [6]. Szczególną uwagę poświęcono stopom na bazie miedzi z dodatkiem cyny, chromu, aluminium, niklu i tytanu. W [7]. rozpatruje się możliwość wykorzystania powłok o dużej wytrzymałości mechanicznej na bazie miedzi Cu–0,5% Al2O3 do zabezpieczenia styków aparatów elektrycznych. Należy podkreślić, że technologia próżniowej kondensacji do uzyskiwanie pokryć znacznie przewyższa pod względem właściwości mechanicznych i stabilności termicznej pokrycia wytwarzane technologią galwanotechniki. Jak zaznaczono wcześniej tradycyjną metodą wytwarzania materiałów kompozytowych dla zastosowań stykowych była metalurgia proszków .Technologię otrzymywania materiałów stykowych, ich charakterystyki eksploatacyjne i obszary zastosowań szczegółowo omówiono w [8 ]-[ 10 ]. Niezależnie od możliwości szerokiego wyboru materiałów na styki elektryczne dla różnych zastosowań, problematyka wytwarzania niezawodnych styków aparatów łączeniowych do końca nie została rozwiązana.

Szczegółowe wymagania dotyczące materiału styku zależą od typu aparatu łączeniowego i jego jakości. Spełnienie tych wymagań mogą zapewnić materiały charakteryzujące się optymalną strukturą i odpowiednimi właściwościami elektrycznymi, chemicznymi, mechanicznymi i innymi zapewniającymi odporność elektroerozyjną, długi czas użytkowania i niezawodność zestyku. Podwyższenie odporności elektroerozyjnej średnoobciążonych i sła-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

bo obciążonych styków z materiałów kompozytowych na bazie Ag-metal i Ag-tlenek metalu przy wzroście rozdrobnienia proszku skutkuje obniżeniem strumienia plazmy przy wyładowaniach elektrycznych [12]. Procesy odparowania i kondensacji w próżni pozwalają tworzyć materiały na poziomie struktury atomowo-molekularnej, nieosiągalnej w technologii proszkowej.

Odparowanie a następnie kondensacja pary w próżni umożliwiają sterowanie procesem kondensacji metali i niemetali na poziomie atomowo-molekularnym oraz uzyskiwanie masywnych materiałów kompozytowych do wytwarzania styków elektrycznych.

Pierwsze laboratoryjne próbki materiałów kompozytowych uzyskane technologią napylania próżniowego grubości 1-2 mm z dużą dyspersją molekuł uzyskano w latach 70-tych ubiegłego wieku w wielu laboratoriach (min. w Instytucie Materiałów AN w Kijowie [3], w Królewskim Naukowo-Lotniczym Instytucie Ministerstwa Obrony Wielkiej Brytanii [14]). O seryjnej produkcji tego typu materiałów brakowało informacji do ostatnich lat. Należało przede wszystkim rozwiązać szereg problemów naukowo-technicznych, a wśród nich i zagadnienia ekonomiki procesu.

Cenowo materiały uzyskiwane technologią napylania próżniowego powinny być porównywalne z materiałami uzyskanymi technologiami proszkowymi i o podobnych właściwościach.

Jednym z istotnych problemów do rozwiązania było ograniczenie lub wyeliminowanie drogich metali szlachetnych do wytwarzania materiałów kompozytowych.

Pod względem niezawodności eksploatacyjnej materiały kompozytowe wytwarzane w technologii napylania próżniowego nie powinny ustępować materiałom z proszków spiekanych.

W tym celu konieczne było opracowanie zestawu składników i struktury materiałów stykowych, przebadanie ich właściwości fizyko-mechanicznych oraz opracowanie zaleceń dla przemysłowego wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowego.

3. Instalacja do wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowego Technologia napylania próżniowego w pełni użyteczna dla wieloskładnikowych kompozycji metali/niemetalu do produkcji w skali komercyjnej ma-

57

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 1. Ogólny widok instalacji do wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napylanie próżniowego.

teriałów kompozytowych była rozwijana w przedsiębiorstwie ELTECHMASZ w Vinnicy na Ukrainie. Ogólny wygląd stanowiska do wytwarzanie materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowego przedstawiono na rys. 1.

Schemat instalacji do wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowego przedstawiono na rys. 2.

Materiałami wyjściowymi do wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowego są: wlewki chromu topione metodą indukcyjną w atmosferze czystego

argonu, wlewki irydu; cyrkonu, sztabki tlenku aluminium uzyskiwane metodą proszkową i prasowane na zimno a następnie spiekane w temperaturze 15000C. Czystość używanych materiałów jest wyższa od 99,9%. Materiały kompozytowe uzyskiwane są na instalacji L5 skonstruowanej w naukowo-produkcyjnym centrum ELTECHMASZ Ukraina.

Instalacja ta składa się z komory roboczej, komory dział elektronowych, systemu zasilania, systemu utrzymywania próżni itd.

W dolnej części komory znajdują się cztery urządzenia z miedzianymi tygla-

mi chłodzonymi wodą(dwa o średnicach 100mm i dwa o średnicach 70mm).Wymiary tygli pozwalają umieścić w nich wlewki o długości do 800mm.Do boków tej komory przylega komora dział elektronowych. Cztery działa elektronowe wytwarzające wiązki elektronów umieszczone są od góry i od dołu służą do podgrzewania podłoża ,na którym następuje kondensacja komponentów.

Cztery inne działa elektronowe służą do podgrzewania i odparowywania komponentów składowych.

Proces technologiczny osadzania komponentów składowych (kondensacji) odbywa się w następujący sposób; podłoże wykonane w kształcie dysku o średnicy 1000mm jest umocowane na mechanizmie podnoszenia i obracania. Powierzchnia podłoża, na której następuje kondensacja komponentów jest przygotowana w 10 klasie czystości. W celu łatwego oddzielenia uzyskanego materiału kompozytowego(produktu) od podłoża ,to ostatnie jest pokryte wstępnie warstwą fluorku wapnia (CaF) o grubości ( 10-15)µm.

W dwóch z czterech miedzianych tygli umieszczone są wlewki miedzi Cu-Zr-Y o sumarycznej zawartości regulowanych dodatków Zr-Y do 0,2% masowo. W dwóch pozostałych tyglach umieszczone są wlewki molibdenu w przypadku wytwarzania materiału kompozytowego typu Cu-Zr-Y-Mo stosowanego w wyłącznikach i stykach ślizgowych, wlewki wolframu albo chromu przy wytwarzaniu materiału kompozytowego typu Cu-Zr-Y-W , Cu-Zr-Y-Cr na styki pracujące w obecności łuku elektrycznego, wlewki tlenku alu-

1. komora robocza, 2. komora dział elektronowych, 3. produkt (baza do kondensacji komponentów), 4. działo elektronowe, 5. blok topielny, 6. osłona, 7. mechanizm podnoszenia i obrotu produktu, 8. podajnik składników, 9. system utrzymywania próżni, 10. system chłodzenia, 11. system podglądu, 12. pulpit sterowniczy, 13. szafy sterownicze, 14. ekrany ochronne, 15. zasilanie wysokim napięciem, 16. manipulator, 17. pomost obsługi Rys. 2. Schemat instalacji do wytwarzania materiałów kompozytowych;

58

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Tabela 1. Charakterystyka techniczna przemysłowej instalacji do wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napytania próżniowego z topnieniem komponentów za pomocą wiązki elektronów

mi [21,22]. Dane instalacji dużej mocy do wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowego przedstawiono w tab.1.

minium w przypadku materiałów typu Cu-Zr-Y-Al2O3 stosowanych na elektrody. Materiały kompozytowemu typu Cu-Zr-Y-Mo są wytwarzane i certyfikowane zgodnie z ukraińskimi normami.

Technologia ich wytwarzania i procedury są chronione patentami ukraiński-

Uzyskane materiały kompozytowe charakteryzują się bardzo wysoką twardością (1000-1800)HV,dużą wytrzymałością i przewodnością elektryczną oraz zadawalającą plastycznością .

Przeprowadzono badania mikrostrukturalne powierzchni kompozytów w przekrojach równoległych i prostopadłych do strumienia pary. Dla struktury kondensatu miedziowo molibdenowego stwierdzono warstwowość w hierarchii makro-mikro i submikron w różnych strukturach warstw. Stwierdzono wpływ chropowatości podłoża na morfologię powierzchni i cechy struktury kondensatu w jego przekrojach Dla warstw wzbogaconych miedzią charakterystyczna jest przede wszystkim struktura składająca się z nieuporządkowanych wielobocznych ziaren (rys.3a) lub w części sferoidalna i drobnoziarnista , rozpuszczona w matrycy na osnowie miedzi (rys.3b).Dla warstw wzbogaconych molibdenem charakterystyczna jest struktura anizotropowa (kolumnowa) przedstawiona na rys.3c.

Chemiczne wytrawienie prostopadłego przekroju kondensatu świadczy o tym ,że przy mniejszej zawartości molibdenu trudnotopliwy składnik przedstawia pojedyncze ziarna o średniej wielkości mniejszej od 1µm i zlepki tych ziaren w matrycy na osnowie miedzi. Zmiana struktury i składu chemicznego jest zgodna ze zmianami charakterystycznych właściwości kompozytu. Zwiększenie zawartości molibdenu w kompozycie powoduje odpowiednio wzrost struktury kolumnowej i podwyższenie wytrzymałości i twardości oraz obniżenie jego plastyczności.

W stykach wykonanych z materiałów kompozytowych wytwarzanych w technologii napylania próżniowego

a)

b)

Lp.

Parametr

1

Moc zainstalowana Napięcie zasilania 3f, 50Hz Napięcie przyspieszenia wiązki elektronowej Ilość i moc działań elektronowych Średnica podłoża do osadzania materiału kompozytowego Grubość kondensatu Szybkość kondensacji - dla metali - dla materiałów ceramicznych Ilość tygli -o średnicy 100 mm -o średnicy 70 mm Ilość wlewków do odparowania Szybkość podawania wlewków Dopuszczalna obciążalność mechanizmu i obracania produktu podnoszenia Masa urządzenia Powierzchnia zajmowana Poziom próżni w komorze technologicznej Ciśnienie wody chłodzącej

2 3 4 5 6 7

8

9 10

11 12 13 14 15

16 Ilość zużywanej wody

Wartość/ jednostka 480 kW 380 V 20 kV 8 x 60 kW ≤ 1m (0,1-5) x 10 -3m do 50 µm/min do 5 µm/min 2 2 do 500 mm 0,28-280 mm/ min poniżej 100 kg ok. 20 t 80 m2 6 x (10 -3÷ 10 2 ) Pa (3-4) x 105 Pa 12m3/h (temp.

15°)

w szeregu typów aparatów łączeniowych występuje mniejsza objętość tej drugiej struktury (rys.4) i wzrost trwałości styków w porównaniu z trwałością styków wykonanych w technologii proszkowej.

Badania łączeniowe wykazały, że w takim materiale zmienia się skład chemiczny warstw, co może ograniczać strefę termicznego wpływu wyładowań.

Rys. 4. Typowa struktura zewnętrznej warstwy materiału kompozytowego po badaniach łączeniowych

4.Główne zalety typowych materiałów kompozytowych wytwarzanych w technologii napylania próżniowego Materiały kompozytowe wytwarzane w technologii napylania próżniowego otrzymuje się w jednym cyklu technologicznym, są więc tańsze od materiałów wytwarzanych w technologiach metalurgii proszków 1,5 do 1,7 raza i ok.

4-krotnie tańsze od materiałów zawierających srebro.

Niezawodność eksploatacyjna styków wykonanych z materiałów kompozytowych na bazie molibdenu nie ustępuje niezawodności styków wykonanych z materiałów zawierających srebro.

Obciążalność prądowa styków osiąga wartość do 1200A. Materiały na bazie molibdenu dają się łatwo obrabiać technologiami skrawania ,tłoczenia,szlifowania,wiercenia,spajania z zastosowaniem standardowych spoin. c)

Rys. 3. Typowe struktury materiałów kompozytowych typu Cu-Zr-Y-M

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

59

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Do dnia dzisiejszego wytworzono ok.

15 ton materiałów stykowych na bazie molibdenu,z których wykonano ponad 1,5 mln. styków.

Ogólny widok różnych styków pokazno na rys .5.

Do wykonywania styków elektrycznych wykorzystuje się także materiały typu Cu-Cr o zawartości chromu w przedziale (35-50)% masy kompozytu.Kondensat typu Cu-Zr-Y-Cr przy tej zawartości chromu ma strukturę warstwową o hierarchicznym ułożeniem warstw makro-,mikro i submikrorozmiarów.Dwie ostatnie charakteryzują się anizotropią normalnych rozmiarów sprzyjającą formowaniu kolumn w przedziale kilku warstw (rys.7).

Rys. 5 Ogólny widok styków wykonanych z materiałów wytworzonych w technologii napylania próżniowego na bazie molibdenu

Materiały te są także wykorzystywane do wykonywania styków ślizgowych, które pod względem trwałości przewyższają styki ślizgowe na bazie węgla.

Materiały kompozytowe na bazie miedzi i wolframu tradycyjnie są wykorzystywane w charakterze silnoprądowych styków elektrycznych różnych typów (wyłączniki małoolejowe, SF6 i próżniowe).

Alternatywne materiały proszkowe, w ostatnim czasie, wykorzystywane są jako parowo-fazowe kompozyty miedź-wolfram.

Przeprowadzono badania materiałów kompozytowych wytwarzanych metodą napylania próżniowego typu Cu-Zr-Y-W o koncentracji wolframu w przedziale (5-60)% udziału masowego, które wykazały, że struktura materiału ma gradientowo-warstwowy charakter z hierarchią warstw i różnorodnością struktury. Przy zawartości wolframu w przedziale (40-60)% masowo , w warstwach przeważa struktura kolumnowa, nierzadko łącząca warstwy różnych poziomów hierarchicznych ale także w całej grubości kompozytu (rys. 6).

Rys. 6. Typowa struktura materiałów kondensowanych z parowo-fazowych materiałów kompozytowych typu Cu-Zr-Y -W o zawartości wolframu od 40 do 60%

60

Twardość oznaczona wg Vickersa, w zależności od zawartości chromu, wykazuje zależność liniową w przedziale (0-70)% Cr. Przy zawartości chromu (35-50)% twardość HV zmienia się w przedziale 2069-2503 MPa. W trakcie badań na rozciąganie stwierdzono,że wytrzymałość osiąga maksymalną wartość ok. 550MPa przy 40% zawartości chromu ale plastyczność zanika. Badano charakter zniszczeń przy próbie na rozciąganie i stwierdzono, że podstawowym rodzajem zniszczeń są zniszczenia wewnątrzkrystaliczne. Materiały typu Cu-Zr-Y-W i Cu-Zr-Y-Cr wykorzystuje się do budowy styków pracujących w komorach o długich czasach gaszenia łuku elektrycznego.Widok takich styków przedstawiono na rys. 9.

Rys. 7. Typowa struktura kondensatu skondensowanego z parowo-fazowego kompozytu typu Cu-Z-Y-Cr

Obszary występowania dużej koncentracji struktury kolumnowej pozwalają stwierdzić,że występuje w tym obszarze transport masowy przy silnie nierównomiernym charakterze kondensatu.

Pod wpływem temperatury i czasu w przekroju prostopadłym warstwy obserwuje się ziarnową strukturę wieloboczną (rys. 8a) z oznakami rozpadu cząstek (rys. 8b). a)

Rys. 9. Ogólny widok styków wykonanych z materiałów wytworzonych w technologii napylania próżniowego na bazie wolframu przeznaczonych do komór z długim czasem gaszenia łuku

Produkowane są także elektrody z materiału kompozytowego typu Cu-Zr-Y-Al2O3.

Podsumowanie

b)

Rys. 8. Charakterystyczne struktury materiałów kompozytowych typu Cu-Zr-Y-Cr wytworzonych w technologii napylania próżniowego o zawartości chromu (35-50)%; a) ziarnista wieloboczna,b) z oznakami rozpadu cząstek twardych

1. Technologia próżniowego napylania materiału kompozytowego z topieniem i odparowaniem materiału za pomocą wiązki elektronów jest alternatywną technologia uzyskiwania materiałów kompozytowych dla szeroko stosowanej technologii metalurgii proszkowej.

2. Zaprezentowana technologia pozwala komponować materiały na poziomie atomowo-molekularnym z zadaną dyspersją cząstek i rozdzieleniem faz w jego grubości.

3. Omówiona technologia jest technologią ekologicznie czystą , nie tworzącą odpadów szkodliwych dla środowiska.

4. Przedstawiona technologia jest najbardziej ekonomiczną spośród róż-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 nych technologii wytwarzania materiałów kompozytowych a w szczególności w porównaniu do metalurgii proszków , ze względu na uzyskiwanie produktu finalnego w jednym cyklu technologicznym.

5. Ekonomiczna efektywność tej technologii jest niewątpliwa ze względu na fakt ,że materiały kompozytowe nie zawierają drogich metali szlachetnych w porównaniu do technologii proszkowych.

6. Współczesne instalacje wyposażone w układy nagrzewania komponentów wiązką elektronową pozwalają uzyskiwać do 15 ton kompozytu za pomocą jednej instalacji w ciagu roku--można je więc uznać za instalacje przemysłowe. n N.I. Grechaniuk*, R.V. Minakowa*, B. Miedziński**, A. Kozłowski**, J. Wosik** * Instytut Technologii Materiałowych Ukraińskiej Akademii Nauk, Kijów, Naukowo-Produkcyjne Centrum ELTECHMASZ, Vinnica, Ukraina **Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Katowice, Polska

Literatura

1. Zuev I.W.: Material processing by means of contentrated energy fluxes.,MEI,1998, pp 162(in russian) 2. Maisell L.,Gleng Z.: Technology of thin films,vol 1 and vol 2,Sov. Radio,1997, (in russian) 3. Samsonov G.V.,Epik A.P.: Coatings stable to heat.Metalurgia,1973,pp398 (in russian) 4. Bunshah R.F.: Vacuum evaporation-history, recent developments and applications. Zeitschrift fur metallkunde,1984,No 11, pp840-846 5. Movczan B.A.: Inorganic materials-vapour deposited in vacuum.

Current development of material science in XXI century. Kiev, Naukova Dumka,1998,pp 318-332 (in russian) 6. Kostorzicki A.I.,Lebiedinski O.V.: Multicomponent vacuum coatings. Maszinostrojenie,1987,pp207, (in russian) 7. Ilinski A.I.: Structure and hardness of multilayers and dispersion hardened films. Metallurgia,1986,pp 140 (in russian) 8. Francevicz I.N.: Electrical contacts made by use of powder metallurgy. Poroszkowa Metallurgia,1980,No8,pp 36-47 (in russian) 9. Rachovski W.I, Levczenko G.W., Teodorowicz O.K.: Breaking contacts of electrical switchgear. Metalurgia,1966,pp295 (in russian)

10. Minakova R.W.,Grekova M.L.,Kresanova A.L., Krjaczko L.A.: Metal-matrix composite materials for electric contacts and electrodes,Poroszkowa Metalurgia,1995,No 7/8, pp3252 (in russian) 11. Kaprinos D.M.: Composite materials:Guide book,Naukova Dumka,Kiev,1985,pp 591 (in russian) 12. Leis P.,Schuster K.K.,:Der einfluss des kontactmaterials auf die austidung von plasmastrahlen.Electric,1979,No 10,pp 514-516 13. Movczan B.A, Grechanyuk N.I.: New materials and coatings obtained by means of electron beam technology, Proc of ELT-88 Conf,Varna, Bulgaria 1988 (31.05-04.06), pp 10051023 14. Fatkullin O.H.: New structural powder materials and their application.Poroszkowa Metalurgia WINITI,1991,vol5,pp 140-177 15. Minakova R.W.: Kresanowa A.P., Grechanyuk N.I.,: Composite materials for electric contacts and electrodes.

Materials on Mo basis. Elektriczeskije Kontakty I Elektrody: Scientific Papers of Material Science Institute,Kiev ,1996, pp.95-105 (in russian) 16. Slade P.E.: Arc erosion of tungsten based contact materials. A review.

Int Journal of Refractory and Hard Metals,1986,No4, pp208-214 17. Abrikosova N.H.: Dual multicomponent systems on copper base. Nauka,1979,pp 35 (in russian) 18. Mackey T., Ziolkovski I.: Subsolids phase diagram of Cu20-Cu0MoO system. J Solid State chem.. ,1980,No31, pp135-143 19. Mackej T., Ziolkovski I.: Phase relation in the cupric molibdates-cuprons molibdates system,J.Solid State Chem. ,1980,No31,pp 145-151, 20. Grechanyuk N.I.,Osokin W.A., Grechanyuk I.N., Minakov R.W.,Golovkowa M.E., Kopylova G.E.:Condensation composits on copper and molybdenum base for electric contacts.Structure,properties,technology,Part 2,Sovremiennaja elektrometalurgia,2006,pp9-19 21. Grechanyuk N.I.,Osokin W.O., Afanasjev I.B., Grechanyuk I.N.,: Composite material for electric contacts and method of its preparation, Patent of Ukraine No 34875,Published in Bulletin No12,16.12.2002 (in ukrainian) 22. Grechanyuk N.I.: Method of preparation of microrough thermostable material.Patent of Ukraine No 74155.

Published inBulletin No11,15.11.2005 (in ukrainian)

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

23. Miedzinski B.,Wisniewski G.,Shoffa V.N,Grechanyuk N.I.: Performance of copper –molybdenum contacts when used for inductive DC load. Sbornik trudov Instituta Problem materialovedienia UAN,Kiev, 2004,pp19-23 24. Miedzinski B.,Wisniewski G.,Grechanyuk N.I, Grodzinski A.,Kozlowski A.,: Applicability of multilayer condensed multicomponent material In electrical contacts of LV vacuum interrupters. Electrical Review,2010 25. Grechanyuk N.I.,Plaszczenko M.M., Zvoricz A.W., Osokin W.O.,:Contact system of vacuum chamber.

Patent of Ukraine No 76737,Published in Bulletin No9,15.09.2006 (in ukrainian) 26. Grechanyuk N.I., Grechanyuk I.N., Denisenko W.O., Grechanyuk V.G.,: Composite material for electric contacts and electrodes and method of preparation. Patent of Ukraine No86434, Published in Bulletin No8,27.04.2009

61

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Optymalne rozwiązania dla układów automatyzacji sieci SN Za początek ery elektryczności w czasach nowożytnych można przyjąć 1878 rok, kiedy Joseph Wilson Swan – angielski fizyk, chemik i wynalazca opatentował pierwszą na świecie żarówkę. Rok później, po publicznym przedstawieniu tego wynalazku, rozpoczęto instalowanie lamp Swana w angielskich domach. Thomas Alfa Edison, uważany powszechnie, niezgodnie ze stanem faktycznym, za wynalazcę żarówki, skopiował, a następnie ulepszył wynalazek Swana i opatentował go rok po nim (w 1879) w Stanach Zjednoczonych [23].

Ale to właśnie amerykański samouk Thomas Alfa Edison – wynalazca i przedsiębiorca w 1881-1882 zbudował w Nowym Jorku pierwszą na świecie elektrownię publicznego użytku [24]. Właśnie wtedy rozpoczęła się pierwsza na świecie elektryfikacja, czyli proces mający na celu rozpowszechnienie sieci elektroenergetycznych. Elektryfikowane były całe miejscowości i zakłady przemysłowe dzięki stawianym słupom podtrzymującym linie elektroenergetyczne i odgałęzieniom od przewodów elektrycznych ze słupów do domów, nazwanych później przyłączami [25].

N

a terenach polskich początków elektryfikacji można szukać pod koniec XIX w. W 1939 r. w Polsce było zelektryfikowanych ok. 3% ogółu wsi, a po zakończeniu II wojny światowej już 10% (dzięki przejętych na ziemiach zachodnich i północnych niemieckich wsi już zelektryfikowanych) [25]. Powszechna elektryfikacja wsi i osiedli, pierwsza i jedyna w powojennej Polsce, polegała na „doprowadzeniu przewodów elektrycznych napięcia użytkowego do budynków mieszkalnych i gospodarczych oraz założenie w tych budynkach wewnętrznego urządzenia odbiorczego” [21]. Wówczas oczekiwania odbiorców koncentrowały się na dostępie do energii elektrycznej, a standardem, w zależności od szacunkowego przychodu gospodarstw, były: 2 lub 3 punkty świetlne i 1 gniazdo wtykowe w mieszkaniu oraz 1 punkt

62

świetlny w zabudowaniach gospodarczych [25].

Dzisiaj dostęp do energii elektrycznej uważany jest za coś naturalnego, oczywistego, a wymagania odbiorców dotyczą przede wszystkim niezawodności zasilania. Nikt już nie wyobraża sobie życia bez pewnych dostaw energii elektrycznej. Praktycznie każda przerwa w zasilaniu powodować może występowanie znacznych szkód dla gospodarki, być przyczyną uszkodzeń maszyn i urządzeń, a także stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi [5].

Niezawodność zasilania odbiorców określa się wieloma wskaźnikami - zależnie do potrzeb – mianowicie [4]: yy oczekiwana roczna liczba przerw krótkich zasilania, tj. o czasie porównywalnym z czasem działania automatyki sieciowej, (przerw/a), yy oczekiwana roczna liczba przerw

Streszczenie

Poprawa niezawodności elektroenergetycznych sieci średniego napięcia, w szczególności sieci napowietrznych, znajduje się w centrum zainteresowania wszystkich spółek dystrybucyjnych. Spółki dystrybucyjne stojąc przed dylematem ostatecznego wyboru sposobu automatyzacji sieci średniego napięcia od kilkunastu lat w tych sieciach instalują różnego rodzaju łączniki z telesterowaniem. W artykule porównano parametry i właściwości, stosowanych do poprawy niezawodności sieci średniego napięcia, następujących łączników z telesterowaniem: reklozerów, wyłączników pracujących jako rozłączniki, rozłączników tradycyjnych i o obudowie zamkniętej. Przedstawiono i porównano przypadki poprawy niezawodności sieci średniego napięcia poprzez: instalację reklozerów, instalację rozłączników z telesterowaniem, w tym: wyłączników pracujących jako rozłączniki z wielokryterialnymi czujnikami prądów zwarcia, rozłączników tradycyjnych i o obudowie zamkniętej oraz instalację zarówno reklozerów jak i dodatkowych rozłączników z telesterowaniem.

Zawarto również analizę zapisów specyfikacji istotnych warunków zamówienia oraz specyfikacji technicznych, z uwzględnieniem rozwiązań prezentowanych w referacie, wybranych przetargów przeprowadzanych przez spółki dystrybucyjne.

Słowa kluczowe: niezawodność, SMART GRID, elektroenergetyczne sieci SN, reklozery, wyłączniki, rozłączniki, telesterowanie. długich zasilania, przerw/a, yy średni czas pojedynczej przerwy zasilania, h/a, yy czas najdłużej trwającej pojedynczej przerwy zasilania w roku, h/a, yy oczekiwany roczny czas przerw zasilania, h/a, yy oczekiwana roczna niedostarczona energia, MWh/a, jako uzupełnienie mogą być odnośne rozkłady statystyczne lub obliczenio-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 we, o ile są możliwe do uzyskania.

Minister Gospodarki w Rozporządzeniu z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego, [22] w § 41 ust. 2. nałożył na operatora systemu dystrybucyjnego elektroenergetycznego obowiązek podawania do publicznej wiadomości na swojej stronie internetowej następujących wskaźników dotyczących czasu trwania przerw w dostarczaniu energii elektrycznej [22]: yy wskaźnik przeciętnego systemowego czasu trwania przerwy długiej (ang. System Average Interruption Duration Index - SAIDI), stanowiący sumę iloczynów czasu jej trwania i liczby odbiorców narażonych na skutki tej przerwy w ciągu roku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców, yy wskaźnik przeciętnej systemowej częstości przerw długich (ang. System Average Interruption Frequency Index - SAIFI), stanowiący liczbę wszystkich tych przerw w ciągu roku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców - wyznaczone oddzielnie dla przerw planowanych i nieplanowanych; yy wskaźnik przeciętnej częstości przerw krótkich (ang. Momentary Average Interruption Frequency Index - MAIFI), stanowiący liczbę wszystkich przerw krótkich w ciągu roku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców.

Niezawodność zasilania, determinująca satysfakcję odbiorcy energii elektrycznej, stała się podstawowym wyzwaniem wszystkich operatorów systemu dystrybucyjnego. Od niezawodności zasilania zależeć będzie od 2018 r. przychód taryfowy wszystkich spółek dystrybucyjnych (dane niezbędne do obiektywnej oceny czasu i liczby przerw w zasilaniu będą pozyskiwane w 2016 roku i oceniane w 2017 roku, a zatem znajdą odzwierciedlenie w taryfach dopiero w 2018). Przedmiotową regulację jakościową Urząd Regulacji Energetyki wprowadził od początku 2016 r. Na zwrot z kapitału przypisany do taryf operatorów systemu dystrybucyjnego na 2018 r. największy wpływ będzie miało wykonanie założonych na 2016 r. wskaźników SAIDI i SAIFI [19].

Operatorzy systemu dystrybucyjnego, mając na uwadze bezpośredni wpływ wskaźników jakościowych energii elektrycznej na ich taryfę oraz fakt, że na ww. wskaźniki w 80% mają wpływ przerwy występujące w sieci średniego napięcia (SN), zintensyfikowali swo-

je działanie w celu poprawy niezawodności elektroenergetycznych sieci SN, w szczególności sieci napowietrznych.

Spółki dystrybucyjne stojąc przed dylematem ostatecznego wyboru sposobu automatyzacji sieci średniego napięcia od kilkunastu lat w tych sieciach instalują różne łączniki z telesterowaniem: automatyczne wyłączniki - reklozery, wyłączniki pracujące jako rozłączniki, rozłączniki tradycyjne i o obudowie zamkniętej. Ze względu na powyższe dalsza część opracowania zostanie poświęcona tylko automatyzacji sieci napowietrznej SN.

Automatyzacja pracy sieci napowietrznej SN

Obecnie użytkowane sieci dystrybucyjne SN w znakomitej większości to struktury otwarte, rozumiane jako sieci, w których energia elektryczna może dopływać do odbiorców tylko z jednego źródła. Sieci otwarte mogą być promieniowe lub magistralne, rezerwowane poprzez przełączenia automatyczne lub ręczne, albo nierezerwowane.

Do sekcjonowania elektrycznego ciągów liniowych linii SN, odłączania odgałęzień, wprowadzania podziału w układzie normalnym i awaryjnym sieci, a przede wszystkim do wykonywania czynności łączeniowych, w tym w celu bezpiecznego przygotowania miejsca pracy, w sieciach SN stosowane są różnego typu łączniki. Po II wojnie światowej stosowano głównie odłączniki, zastępowane sukcesywnie rozłącznikami.

Te same łączniki wyposażone w telesterowanie mogą służyć do umożliwiania szybkiej rekonfiguracji sieci SN oraz wydzielanie uszkodzonego segmentu sieci co jest podstawową funkcjonalnością sieci inteligentnych. Wydzielanie uszkodzonego odcinka sieci może być realizowane poprzez [14]: yy automatykę lokalną (reklozery), yy sterowanie obszarowe (z poziomu GPZ) yy zdalne sterowanie centralne z poziomu systemu SCADA, zlokalizowanego w centrum dyspozytorskim zarządzającym siecią SN. Telesterowanie łącznikami w sieci SN powinno umożliwić w możliwie najkrótszym czasie wyizolowanie uszkodzonego odcinka sieci SN i zapewnić zasilanie w energię elektryczną możliwie największej liczbie odbiorców.

Można wyróżnić trzy sposoby realizacji takiego zadania[14]: yy sterowanie przez dyspozytora yy sterowanie przez dyspozytora z propozycją sekwencji łączeń yy automatyczne wykonanie sterowa-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

nia (bez udziału człowieka).

Wszystkie wyżej wymienione sposoby przewidują wykrywanie prądów zwarciowych w miejscach zainstalowania łącznika z telesterowaniem i wykorzystanie tej informacji w procesie wyizolowania uszkodzonego odcinka sieci SN. Pierwsze punkty rozłącznikowe z telesterowaniem w polskich sieciach zainstalowano na początku lat 90-tych XX w., chociaż testowanie prototypowych rozwiązań rozpoczęto znacznie wcześniej.

W początkowym okresie do tego celu powszechnie stosowano tradycyjne rozłączniki z tzw. „widoczną przerwą”, w których przerywanie prądu płynącego w obwodzie i gaszenie łuku następowało przy wykorzystaniu: yy opalnych styków migowych (rys. 1), yy komór powietrznych (rys. 2), yy komór małoolejowych (rys. 3), yy komór próżniowych (rys. 5).

Napęd rozłączników wraz z urządzeniami do realizacji telesterowania i telesygnalizacji, wyglądający podobnie, niezależnie od sposobu przerywania prądu płynącego w obwodzie i gaszenia łuku, znajdował się w szafce montowanej do słupa na wysokości wzroku, a zmiana położenia rozłącznika realizowana była za pomocą długich cięgien (rys. 4 i 6). Sterowanie rozłącznikami odbywało się ręcznie przez dyspozytora najpierw specjalnymi przełącznikami dedykowanymi do poszczególnych rozłączników, z czasem zastąpionych sterowaniem realizowanym poprzez system nadzoru sieci SCADA. Alternatywą dla części funkcjonalności łączników jest stosowanie technologii prac pod napięciem przy wykonywaniu prac eksploatacyjnych i remontowo-inwestycyjnych [17, 18].

Później w sieciach napowietrznych SN zaczęto instalować automatyczne wyłączniki - reklozery (rys. 7), rozłączniki o obudowie zamkniętej o izolacji SF6 (rys. 8) , wyłączniki z komorami próżniowymi, pracujące jako rozłącznik (rys. 9), oraz rozłączniki o obudowie zamkniętej z komorami próżniowymi (rys. 10).

Napęd tych łączników był zintegrowany z elementem wykonawczym, co znacząco poprawiło jego niezawodność, a jedynie urządzenia do telesterowania i telesygnalizacji znajdowały się w szafce montowanej do słupa na wysokości wzroku. Sterowanie łącznikami odbywa się ręcznie przez dyspozytora poprzez system nadzoru sieci SCADA. Bez wątpienia łączniki o obudowie zamkniętej są zdecydowanie bardziej odporne na warunki atmosferyczne,

63

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 1. Widok rozłącznika z opalnym stykiem migowym z telesterowaniem. Źródło: [5].

Rys. 2. Widok rozłącznika z powietrznymi komorami gaszeniowymi. Źródło: [26].

Rys. 3. Widok rozłącznika z małoolejowymi komorami gaszeniowymi z telesterowaniem. Źródło: [5].

Rys. 4. Widok rozłącznika z próżniowymi komorami gaszeniowymi z telesterowaniem wraz z napędem wyposażonym w cięgna. Źródło: [26].

64

Rys. 5. Widok rozłącznika z próżniowymi komorami gaszeniowymi z telesterowaniem. Źródło: [5].

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 6. Widok napędu rozłącznika wraz z urządzeniami do telesterowania i telesygnalizacji, w którym zmiana położenia rozłącznika następuje ruchem posuwistym cięgna,. Źródło: [26].

Rys. 7. Widok reklozera z próżniowymi komorami gaszeniowymi z telesterowaniem. Źródło: [27].

Rys. 9. Widok wyłącznika z próżniowymi komorami gaszeniowymi. Źródło: [27].

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Rys. 8. Widok rozłącznika o obudowie zamkniętej o izolacji SF6 z telesterowaniem. Źródło: [5].

Rys. 10. Widok rozłącznika o obudowie zamkniętej z próżniowymi komorami gaszeniowymi. Źródło: materiały autora.

65

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Tablica 1. Zestawienie budowy, wybranych właściwości i parametrów rozłączników tradycyjnych i łączników o obudowie zamkniętej. Źródło: oprac. autora.

Rys. 11. Wykres maksymalnej liczby cykli przełączeniowych reklozera z komorami próżniowymi (Ir = 0,63 kA, ISC = 12,5 kA) w funkcji prądu. Źródło: Tavrida Electric Sp. z o.o.

66

w szczególności na opady marznącego deszczu, który potrafi skutecznie unieruchomić rozłączniki o budowie tradycyjnej. Łączniki o obudowie zamkniętej są również bardziej odporne na ptaki.

Porównanie budowy, wybranych właściwości i parametrów rozłączników tradycyjnych: z migowym stykiem opalnym, z komorami powietrznymi, z komorami małoolejowymi i z komorami próżniowymi oraz reklozerów, wyłączników i rozłączników o obudowie zamkniętej zestawiono w tablicy 1.

W stosowanych w kraju aparatach występują różne sposoby izolowania biegunów. Biorąc pod uwagę rodzaj izolacji biegunów wyróżnić można aparaty: o izolacji stałej, o izolacji gazowej SF6 i o izolacji powietrznej.

Obecnie zauważyć można początek tendencji odchodzenia od gazu SF6 w urządzeniach i aparatach w sieciach SN, ze względu na aspekty ekologiczne oraz problemy występujące w czasie eksploatacji. Natomiast konieczność zastosowania szczelnej i wytrzymałej obudowy w przypadku aparatów o izolacji gazowej SF6 wpływa na znacznie wyższą masę takiego aparatu.

Ważnym elementem reklozera, rozłącznika lub wyłącznika pracującego jako rozłącznik są układy pomiarowe.

Generalnie do pomiaru napięć stosuje się dzielniki pojemnościowe, rzadziej dzielniki rezystancyjne. Jeśli chodzi o pomiar prądu to często stosowane są klasyczne przekładniki prądowe rdzeniowe. Jednakże w ostatnich latach dużą popularność zdobyły przekładniki powietrzne (cewki Rogowskiego), które zapewniają bardzo szeroki zakres pomiarowy i liniową charakterystykę. Stosowanie przekładników bezrdzeniowych ma jeszcze jedną zaletę, układ pomiarowy ma niską masę. Przy zastosowaniu 6 przekładników prądowych powietrznych można znacznie obniżyć masę całego aparatu.

Nie bez znaczenia są również parametry komór gaszeniowych w szczególności ich prąd znamionowy załączalny zwarciowy. Duża wartość prądu załączalnego zwarciowego daje podstawę, aby dać wiarę w czas życia łączników podawany przez producenta lub dostawcę. Przykładowy wykres pokazujący maksymalną liczbę cykli przełączeniowych reklozera z komorami próżniowymi o prądzie znamionowym 0,63 kA i wyłączalnym prądzie zwarciowym 12,5 kA w funkcji prądu przedstawiono na rys. 11.

Ma to ogromne znaczenie w przypadku stosowania przez operatora systemu dystrybucji dynamicznego układu nor-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 malnego, który przełącza się w cyklach: tydzień roboczy-weekend i bardziej zaawansowany dodatkowo w cyklach: dzień-noc. Dla takiej strategii, pozwalającej uniknąć wiele milionów złotych na pokrycie strat energii elektrycznej w roku, klasa mechaniczna na poziomie 2000 cykli przestawieniowych i klasa elektryczna E2, jaką charakteryzują się rozłączniki powszechnie stosowane, są niewystarczające. Korzystniej zastosować niewiele droższy wyłącznik pracujący w funkcji rozłącznika, dzięki czemu uniknie się kosztów eksploatacji monitorowania prądu skumulowanego rozłączników i ewentualnych wymian komór gaszeniowych, czy wręcz całych rozłączników.

W 2015 r. ruszył projekt Upgrid realizowany z funduszu UE Horizon 2020, w którym uczestniczy dziewiętnastu partnerów, z siedmiu krajów, w czterech obszarach demonstracyjnych, z czego jeden w Polsce w Gdyni-Witominie [29]. Jednym z wielu zagadnień objętych projektem jest również automatyzacja sieci SN.

Wykrywanie prądów zwarciowych w sieci napowietrznej SN

Wykrywanie prądów zwarciowych symetrycznych nie sprawia większych problemów, w przeciwieństwie do detekcji prądów ziemnozwarciowych, w szczególności w sieciach skompensowanych.

W dostępnych na rynku aparatach możemy spotkać się z trzema metodami detekcji prądów ziemnozwarciowych: yy pomiar prądu Io z zastosowaniem filtru składowej zerowej (układ Holmgreena, przekładnik Ferrantiego lub układ otwartego trójkąta cewek przekładników bezrdzeniowych), yy wyliczanie prądu I0 z trzech prądów fazowych, yy zastosowanie czujników prądu zwarcia reagujących na pole elektromagnetyczne.

Bez wątpienia najdokładniejszą metodą jest pomiar prądu z filtru składowej zerowej wykonanego w oparciu o dodatkowy zestaw przekładników bezrdzeniowych lub przekładników prądowych klasycznych. Należy podkreślić tutaj bardzo dużą zaletę przekładników powietrznych, których charakterystyka jest liniowa w całym zakresie pomiarowym. W takim układzie można uzyskać dokładność pomiaru prądu I0 1% lub ±0,5A. Jest to cenna zaleta, zwłaszcza w sieciach skompensowanych.

W przypadku stosowania czujników reagujących na pole elektromagnetycz-

Rys.12. Zmiana SAIDI w zależności od liczby łączników z telesterowaniem w ciągu zasilającym SN. Źródło: oprac. autora na podst. [14].

ne wytwarzane na skutek przepływu prądu zwarciowego w skompensowanych sieciach SN trzeba się liczyć z problemem niejednoznacznego działania wskaźników przepływu prądu zwarciowego [15]. Aby zmniejszyć liczbę niejednoznacznych zadziałań tych wskaźników konieczne jest wprowadzenie dodatkowej kontroli właściwego montażu czujników elektromagnetycznych wskaźników przepływu prądu zwarciowego oraz sprawdzenia prawidłowości parametryzacji czujnika przepływu prądu zwarciowego.

Reasumując: niewątpliwie najdokładniejszą metodą wykrywania prądów ziemnozwarciowych w liniach napowietrznych SN jest pomiar prądu z filtru składowej zerowej, z kolei najbardziej niejednoznacznym działaniem charakteryzują się czujniki reagujące na pole elektromagnetyczne.

Analiza porównawcza automatyki lokalnej i automatyki centralnej stosowanych do automatyzacji pracy sieci napowietrznej SN

W sieciach SN można stosować automatykę lokalną poprzez zastosowanie reklozera oraz dwie metody automatyki centralnej. Pierwsza oparta jest na wykorzystaniu dużej liczby rozłączników, za pomocą których jest możliwe w czasie nie przekraczającym 3 min. wyizolowanie uszkodzonego odcinka sieci SN i zapewnienie zasilania w energię elektryczną możliwie największej liczbie odbiorców poprzez rekonfigurację sieci. Druga to rozwinięcie pierwszej metody polegające na uzupełnieniu dużej liczby rozłączników o reklozer w celu podziału obwodu na dwie części i odstrojeniu odbiorców pierwszej części obwodu od uszkodzeń występujących w drugiej części. Można przy-

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

jąć, że dla linii kablowo napowietrznej, przebiegającej przez tereny miejsko-wiejskie, obejmie to ok. 80% zdarzeń powodujących wyłączenia w ciągu zasilającym SN. W sieciach otwartych, w których nie zastosowano żadnych łączników z telesterowaniem, największy wpływ na spadek SAIDI, biorąc pod uwagę nakłady, będzie miało zastosowanie reklozera. Integrują w sobie układy łączeniowe, pomiarowe, elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej oraz układy telemechaniki. Należy również zwrócić uwagę, że reklozery i wyłączniki mogą być wykorzystywane w procesie lokalizacji miejsca zwarcia zamiast wyłącznika w GPZ. Na rys. 12 pokazano przewidywaną zmianę procentową wskaźnika SAIDI (w odniesieniu do SAIDI dla n=0) dla różnej liczby punktów łącznikowych wyposażonych w telesterowanie, przypadających średnio na jeden ciąg zasilający SN. Na rys. 13 pokazano fragment sieci SN zawierający: linie kablowe i napowietrzne oraz stacje wnętrzowe i stacje słupowe, zasilany z trzech GPZ-tów.

Obszary zasilane przez pola poszczególnych GPZ-tów wyróżniono kolorami odpowiednio: GPZ 1 – zielony, GPZ 2 – niebieski, GPZ 3 – fioletowo-czerwony. Sieć SN jest typu otwartego – prostokątami w kolorze pomarańczowym zaznaczono aktualne podziały sieci. Znajdują się w niej jedynie trzy łączniki z telesterowaniem – reklozery. Pokazano również miejsce hipotetycznego zwarcia – linia napowietrzna pomiędzy stacjami słupowymi ST 107 i ST 108. Na rys. 14 pokazano ten sam fragment sieci po otwarciu reklozera W 1 i zadziałaniu jego automatyki zabezpieczeniowej. Po otwarciu wyłącznika W 1 Zespół Pogotowia Energetycznego w terenie dokonuje

67

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 13. Przykładowy układ sieci SN zawierający trzy łączniki z telesterowaniem – reklozery - zwarcie – linia napowietrzna pomiędzy stacjami słupowymi ST 107 i ST 108. Źródło: opr. autora.

Rys. 14. Przykładowy układ sieci SN po wyizolowaniu odcinka, w którym wystąpiło zwarcie. Źródło: opr. autora.

przełączeń na polecenie Dyspozytora Ruchu, który dokonuje próbnych łączeń. Ostatecznie otwarty pozostaje rozłącznik R 4, a zamknięty pozostaje reklozer W 1. Bez napięcia, do czasu wykonania oględzin przez Zespół Pogotowia Energetycznego i usunięcia przyczyny awarii, pozostaje sieć oznaczona kolorem czerwonym. Warto zauważyć, że odbiorcy zasilani z tego samego ciągu zasilającego od GPZ-tu do reklozera nie byli narażeni na przerwy w dostawie energii elektrycznej z powodu wystąpienia awarii i na efekty

68

wizualne podczas próbnych łączeń fragmentów sieci.

Dla tej samej awarii, w przypadku gdyby w sieci znajdowała się duża liczba rozłączników z telesterowaniem, na podstawie informacji o przepływie prądu zwarciowego można byłoby dokonać wyizolowania uszkodzonego fragmentu sieci, jej rekonfiguracji i zasilenia możliwie najwięcej odbiorców w przerwie krótkiej (do 3 min.). Nie analizując nakładów na automatyzację sieci, to właśnie zastosowanie dużej liczby rozłączników i automatyki centralnej

będzie miało największy wpływ na zmniejszenie SAIDI. Gdyby z kolei dla tej samej awarii połączyć działanie reklozera W 1 i dużej liczby rozłączników, można byłoby wyłączyć udział odbiorców sieci kablowej, znajdującej się najczęściej w mieście, od krótkotrwałej przerwy. Tak więc najbardziej przyjaznym dla odbiorców i optymalnym rozwiązaniem będzie zastosowanie reklozera wraz z dużą liczbą rozłączników i automatyki centralnej z automatycznym wykonywaniem sterowania.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Analiza zapisów SIWZ oraz specyfikacji technicznych na dostawy łączników z telesterowaniem

Spółki dystrybucyjne realizują zakupy łączników z telesterowaniem w postępowaniach przetargowych, najczęściej publicznych.

Dobrze zredagowany SIWZ wraz ze specyfikacją techniczną, powinny zawierać właściwie sformułowane wymagania techniczne dla łączników z telesterowaniem.

Zamawiający powinien formułować swoje wymagania techniczne na bazie Polskich Norm, co wynika z Art. 30 ust. 1. Prawa zamówień publicznych [20], w uzasadnionych przypadkach na bazie szczegółowo opisanych indywidualnych wymagań. Zamawiający powinien określać swoje wymagania techniczne i funkcjonalności na miarę rzeczywistych potrzeb do warunków panujących w sieci. Nie powinien formułować wymagań pod wpływem lobbingu dostawców.

Podstawowe parametry techniczne łączników i ich właściwości są bez wątpienia kluczowe dla wyboru łącznika, ale nie mniej ważne jest wymaganie dostarczenia dokumentów potwierdzających spełnienie przez aparat wymagań technicznych.

Zamawiający w przetargach, które miały już miejsce, nie ustrzegli się jednak błędów. Przykładem mogą być opisy rozwiązań technicznych, jak i również wymaganie niczym nie uzasadnionych parametrów, nie przewidujące dopuszczenia rozwiązań równoważnych, a wręcz pozwalające na uzyskanie przewagi konkurencyjnej przez jednego z producentów lub dostawców.

Obowiązek dopuszczenia przez zamawiającego rozwiązań równoważnych z opisywanymi w SIWZ lub Specyfikacji technicznej wynika wprost z Art. 30 ust.

4 Prawa zamówień publicznych [20].

Podstawowe parametry łączników przedstawione w tabeli zamieszczonej w tekście są oczywiście kluczowymi elementami specyfikacji technicznej każdego przetargu na łączniki. Jest to zbiór parametrów pozwalający na wybór urządzeń o odpowiednim poziomie technicznym . Jednocześnie stwarza warunki zakupu urządzeń zgodnie z ustalonymi preferencjami.

Zamawiający nie ustrzegli się zbyt dosłownego przytaczania sztucznie rozbudowanych cech funkcjonalnych np. automatyki zabezpieczeniowej i parametrów konkretnego urządzenia. Eliminują tym samym z przetargu innych dostawców nie osiągając w zamian nic

w sensie technicznym i funkcjonalnym.

Przykładem może być wymóg mówiący o konieczności zagwarantowania bardzo szerokiego zakresu nastawy zabezpieczeń i dodatkowo z bardzo drobnym krokiem nastaw. W konsekwencji wymagane są nastawy nie stosowane w praktyce, a wynikające wyłącznie z zamiaru uzyskania przewagi konkurencyjnej przez jednego z producentów.

W praktyce zdarzają się również sytuacje, że na ostateczny wynik przetargu - pomijając cenę – miał wpływ nie do końca sprawdzony, jednoznacznie określony zapis specyfikacji technicznej dotyczący drugorzędnych właściwości aparatu. Wymagania zamawiającego zdają się często nie dostrzegać postępu technologicznego jaki ma miejsce w obszarze omawianych aparatów. Umieszczane są bardzo szczegółowe opisy starych rozwiązań, które powinny jednak już stopniowo pójść w zapomnienie. Jest na to proste rozwiązanie - dodanie do przytoczonego opisu zwrotu dopuszczającego rozwiązanie techniczne równoważne. Klasycznym przykładem tego typu wymagań są rozbudowane i szczegółowe opisy zasilaczy i układów kontroli ładowania akumulatora.

Zasilacz nie stanowi elementu łącznika dobieranego indywidualnie. Zatem z punktu widzenia użytkownika nie ma znaczenia, czy będzie zasilany napięciem 12V, czy 24V. Dla użytkownika nie są również ważne chwilowe wielkość prądów ładowania i rozładowania akumulatorów. Istotne jest, aby zasilacz gwarantował optymalne ładowanie akumulatorów i generował sygnały informujące o stanie zagrożenia lub awarii.

Innym przykładem powtarzania starych wymagań są zapisy mówiące o ocieplanej szafce sterowniczej, podwójnych ściankach czy też zastosowaniu grzałki. Są łączniki w których tego typu rozwiązań już się nie stosuje. Przy aktualnych konstrukcjach sprzętu elektronicznego wystarczy sprecyzować w jakich warunkach i w jakim zakresie temperatur napęd, układy sterowania oraz automatyka winny pracować.

Można ewentualnie tradycyjne zapisy dostosować do nowych warunków dopisując zwrot: „….jeśli wymaga tego spełnienie warunku poprawnej pracy urządzenia”. Dlaczego to jest ważne i potrzebne - bo na przykład, wbrew powszechnym odczuciom, zdecydowanie większy, niekorzystny wpływ na żywotność akumulatorów mają wysokie, a nie niskie temperatury.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Kolejnym wymogiem promującym bardzo konserwatywne rozwiązanie są zapisy mówiące o trójpozycyjnym przełączniku do przełączania sterowania na lokalne/zdalne/odstawione.

Nie inicjując dyskusji o wyższości przełącznika trójpozycyjnego nad układem przycisków sensorowych, sensownym wydaje się dopuszczenie rozwiązania równoważnego.

W specyfikacjach przetargowych jest jeszcze wiele innych podobnych zapisów automatycznie eliminujących poszczególnych dostawców. W tej sytuacji bardzo korzystne jest stosowanie dialogu technicznego z potencjalnymi dostawcami.

W postępowaniu przetargowym nie mniej ważne są dokumenty potwierdzające spełnienie przez oferowany wyrób parametrów technicznych i właściwości. Doświadczenie podpowiada, że należy odstąpić od wymagania takich dokumentów jak certyfikaty zgodności wyrobu z normami na rzecz protokołów badania typu. Korzyści skrupulatnego analizowania dokumentów, przede wszystkim protokołu badania typu, potwierdzających spełnienie przez łączniki wymagań technicznych: yy umożliwia sprawdzenie czy zostały przeprowadzone wszystkie badania z próby typu (ang. - type test), yy umożliwia sprawdzenie czy wszystkie badania z próby typu zostały wykonane w akredytowanych laboratoriach, yy umożliwia sprawdzenie czy wszystkie badania z próby typu zostały wykonane w niezależnych laboratoriach, yy umożliwia sprawdzenie jakie aparaty (z jakiej fabryki) poddano badaniom typu, yy umożliwia sprawdzenie czy wszystkie badania z próby typu zostały przeprowadzone z identycznym wyposażeniem, yy umożliwia sprawdzenie czy wszystkie badania z próby typu zostały przeprowadzone wg aktualnej normy, a jeśli nie, pozwala na szczegółową analizę zmian w zapisach norm wg której wykonano badanie i normy aktualnej, yy pozwala na świadomy wybór dopuszczenia wyrobów, np. na okres przejściowy, nie spełniających wszystkich wymagań technicznych, w celu zachowania konkurencyjności na rynku.

Takie działanie wymaga jednak konsekwentnego budowania właściwych kompetencji u pracowników weryfikujących dokumenty techniczne.

69

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Można również dokonywać wyboru wyrobów w procesie wymagającym ciągłego znacznego zaangażowania zasobów – w procesie prekwalifikacji.

Podsumowanie

1. Bez wątpienia łączniki o obudowie zamkniętej są zdecydowanie bardziej odporne na warunki atmosferyczne, w szczególności na opady marznącego deszczu, który potrafi skutecznie unieruchomić rozłączniki o budowie tradycyjnej. Łączniki o obudowie zamkniętej są również bardziej odporne na ptaki.

2. Napędy łączników o obudowie zamkniętej, zintegrowane z elementami wykonawczymi są bardziej niezawodne od napędów przełączających łączniki tradycyjne za pomocą długich cięgien.

3. Niewątpliwie najdokładniejszą metodą detekcji prądów ziemnozwarciowych w liniach napowietrznych SN jest pomiar prądu z filtru składowej zerowej, z kolei najbardziej niejednoznacznym działaniem charakteryzują się czujniki reagujące na pole elektromagnetyczne.

4. W sieciach otwartych, w których nie zastosowano żadnych łączników z telesterowaniem, największy wpływ na spadek SAIDI, biorąc pod uwagę nakłady, będzie miało zastosowanie reklozera, natomiast największy wpływ na zmniejszenie SAIDI będzie miało zastosowanie dużej liczby rozłączników i automatyki centralnej. Najbardziej przyjaznym dla odbiorców i optymalnym rozwiązaniem będzie zastosowanie reklozera wraz z dużą liczbą rozłączników i automatyki centralnej z automatycznym wykonywaniem sterowania.

5. Należy upominać się o dopuszczenie przez zamawiającego rozwiązań równoważnych w SIWZ i specyfikacjach technicznych, co wynika z Prawa zamówień publicznych 6. W procesie weryfikacji dokumentów technicznych wyrobu należy odstąpić od wymagania takich dokumentów jak certyfikaty zgodności z normami na rzecz protokołów badania typu. Takie działanie wymaga jednak konsekwentnego budowania właściwych kompetencji u pracowników weryfikujących dokumenty techniczne.

Literatura

1. Babś A., Madajewski K., Noske S., Ogryczak T., Widelski G., Pilotażowy projekt wdrożenia w ENERGA-OPERATOR SA sieci inteligentnej „Inteli-

70

gentny Półwysep”, Acta Energetica 2012, Nr 1.

2. Babś A., Markowski M., Rynkowe aspekty rozwoju Inteligentnych Sieci Energetycznych – Smart Grid, Acta Energetica 2012, Nr 1.

3. Babś A., Madajewski K., Noske S., Wizja wdrożenia sieci inteligentnych w ENERGA-OPERATOR SA, Acta Energetica 2012, Nr 1.

4. Bargiel., Goc W., Sowa P., Teichman B., Niezawodność zasilania odbiorców z sieci średniego napięcia, RYNEK ENERGII 2010, Nr 4.

5. Ciupak S., Wymagania w zakresie bezpieczeństwa dla pracy wykonywanej w strefie ograniczonej rozłącznikami o budowie zamkniętej na liniach napowietrznych średniego napięcia z uwzględnieniem systemu automatycznej lokalizacji uszkodzeń w sieciach SN, VI Konferencja Naukowo-Techniczna Elektroenergetyczne Linie Napowietrzne. Wisła, 13-14 października 2015r.

6. Czarnobaj A., Mazierski M., Automatyzacja sieci i innowacyjne systemy dyspozytorskie a niezawodność dostaw energii elektrycznej, ENERGIA ELEKTRYCZNA 2014, Nr 11, Poznań.

7. Czyżewski R., Babś A., Madajewski K., Sieci inteligentne – wybrane cele i kierunki działania operatora systemu dystrybucyjnego, Acta Energetica 2012, Nr 1.

8. Kajda Ł., Analiza działania automatycznej rekonfiguracji sieci SN po wystąpieniu zwarcia (FDIR) na terenie Energa Gdańsk ZD Wejherowo w ramach I etapu budowy Smart Grid (SG) na Półwyspie Helskim i linii Piaśnica. Gdańsk, grudzień 2013 r.

9. Kornatka M., Serafin R., Wpływ reklozerów na pracę sieci średniego napięcia 10. Kornatka M., Ocena niezawodności krajowych sieci średniego napięcia, Przegląd Elektrotechniczny 2009, Nr 3.

11. Kornatka M., Serafin R., Techniczne i ekonomiczne aspekty instalowania reklozerów w głębi sieci średniego napięcia, Przegląd Elektrotechniczny 2014, Nr 4.

12. Kornatka M., Automatyzacja pracy sieci średniego napięcia a poziom ich niezawodności, Przegląd Elektrotechniczny 2014, Nr 8.

13. Kornatka M., Wierzbowski L., Reklozer jako element automatyzacji sieci średniego napięcia, VIII Konferencja Naukowo-Techniczna Innowacyjne Materiały i Technologie w Elektrotechnice i-MITEL 2014, Lubniewice, 9-11 kwietnia 2014 r.

14. Kubacki S., Świderski J., Tarasiuk M., Kompleksowa automatyzacja i monitorowanie sieci SN kluczowym elementem poprawy niezawodności i ciągłości dostaw energii, Acta Energetica 2012, Nr 1.

15. Hoppel W., Współczesne uwarunkowania wyboru sposobu pracy punktu neutralnego sieci średnich napięć, Wiadomości elektrotechniczne 2015, Nr 8.

16. Magulski R., Uwarunkowania formalnoprawne wdrażania sieci inteligentnych, Acta Energetica 2012, Nr 1.

17. Schwann M., Prace pod napięciem jako skuteczny środek poprawy jakościowego standardu obsługi odbiorców, Konferencja Jakość Energii Elektrycznej w Sieciach Elektroenergetycznych w Polsce. Poznań, 9-10 listopada 2000 r.

18. Schwann M., Prace pod napięciem jako powszechny standard jakościowy obsługi odbiorców, II Konferencja Jakość Energii Elektrycznej w Sieciach Elektroenergetycznych w Polsce. Zmiana Napięcia w Sieciach nn. Jelenia Góra, 8‑9 maja 2003 r.

19. Prezes URE: regulację jakościową czas zacząć. Maciej Bando, prezes Urzędu Regulacji Energetyki w rozmowie z Ireneuszem Chojnackim.

Portal wmp.pl, 07.10.2015 r.

20. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 28 maja 2013 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy – Prawo zamówień publicznych, j.t.

Dz.U.2013.907.

21. Ustawa z dnia 28 czerwca 1950 r. o powszechnej elektryfikacji wsi i osiedli, Dz.U.1950.28.256.

22. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego, Dz.U.2007.93.623 z późn. zm.

23. https://pl.wikipedia.org/wiki/Joseph_Wilson_Swan 24. https://pl.wikipedia.org/wiki/Thomas_Alva_Edison 25. https://pl.wikipedia.org/wiki/Elektryfikacja 26. http://www.iezd.pl/ 27. http://pl.tavrida.eu/ 28. http://www.alo.home.pl/pub/FTP-SE/ 29. http://www.upgrid.eu n Autor: mgr inż. Mirosław Schwann; KENTIA Firma Konsultingowa, 84‑200 Wejherowo, ul. 3 Maja 15/5, e-mail: miroslaw.schwann@kentia.pl

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Sześciofluorek siarki ( SF6); medium gazowe wyłączników wysokiego napięcia Wprowadzenie syntetycznego gazu elektroizolacyjnego jakim jest, sześciofluorek siarki, SF6, do aparatury łączeniowej sięga okresu przedwojennego. Wtedy to, w ramach rozwoju elektryfikacji i narastających wymagań zakresie skuteczności działania urządzeń podjęto poszukiwania w zakresie doboru medium gazowego, które zastąpiłoby powietrze. Wśród zamienników jakie rozważano, szczególnie korzystne właściwości wykazał SF6. Jego właściwości elektroizolacyjne oraz zdolności gaszenia luku, wymagały jednakże uwzględnienia cech negatywnych, jakimi okazały się właściwości cieplarniane oraz – występujące w obecności wyładowań elektrycznych – agresywne chemicznie produkty rozkładu.

C

harakter jak i intensywność tworzących się produktów rozkładu SF6 na okoliczność ich występowania w układach izolacyjnych stanowiły przedmiot badań czołowych ośrodków badawczych Ameryki Północnej, Europy i Japonii w latach 70 – tych i 80 –tych. Wymiana doświadczeń, na podstawie uzyskiwanych wyników badań, skupiała się na konferencjach Gaseous Dielectrics w USA, a następnie, w nawiązaniu do pracy urządzeń - w odpowiednich Komitetach CIGRE. Ich wyniki doprowadziły do rozwiązań technologicznych minimalizujących szkodliwe oddziaływanie na elementy konstrukcji, jak również - ograniczenia jego przenikania do atmosfery poprzez stosowanie szczelnych konstrukcji i zasad kontroli w warunkach eksploatacji.

Działalność badawcza w kraju, w podobnym okresie, skupiała się na śledzeniu zjawisk związanych z oddziaływaniem produktów rozkładu SF6 na elementy konstrukcji wyłączników wysokiego napięcia, oraz zasadach ich oceny w badaniach diagnostycznych. Jednocześnie, zdobywane doświadczenia eksploatacyjne sprzyjały szerszemu stosowania SF6 w aparaturze łączeniowej i ich badań.

Nowoczesne konstrukcje wyłączników na wysokie napięcia z gazem SF6, zaliczane są do rozwiązań niezawodnych,

umożliwiających prawidłową pracę szacowaną na ok 50 lat, Pewność ich działania wymaga jednakże od obsługi urządzeń podstawowej wiedzy w zakresie właściwości medium gazowego, pozwalającej na jego prawidłowej ocenie w warunkach kontroli, prowadzonej w normalnych warunkach pracy urządzenia, jak również - właściwego postępowania w razie pojawienia się nieprawidłowości. Temu celowi służy przedstawiony pokrótce materiał.

1. Podstawowe właściwości SF6 jako dielektryka.

W grupie związków siarki z fluorem SF6 zajmuje miejsce wyjątkowe, wszystkie bowiem 6 wartościowości siarki związanych jest z atomami fluoru tworząc regularny układ oktoedryczny. Atom siarki w tym układzie zajmuje miejsce centralne, w jednakowej odległości od atomów fluoru (rys.1. [1]).

Tego typu układ atomów w cząsteczce cechuje z punktu widzenia energetycznego wysoką trwałość, z drugiej strony – na skutek zdolności wychwytu wolnych elektronów – wyjątkowa zdolność gaszenia łuku elektrycznego, co zarówno od strony technicznej jak i technologicznej jest korzystniejsze w porównaniu do łączników, w których ośrodkiem gaszącym jest powietrze.

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Streszczenie:

Artykuł przedstawia podstawowe właściwości sześciofluorku siarki SF6, stanowiącego mediom izolacyjne i gaszące łuk wyłączników wysokiego napięcia. Bardziej szczegółowo opisuje efekt działania wyładowań elektrycznych, w szczególności wysokoenergetycznych wyładowań łukowych, na proces tworzenia produktów jego rozkładu, ich oddziaływanie na elementy konstrukcji, jak wreszcie stosowane metody ochrony.

Do właściwości, które to sprawiają zalicza się: yy relatywnie niską temperaturę, przy której jego molekuły uzyskują dostateczną energię, ażeby w następstwie wzajemnych zderzeń ulec jonizacji (termojonizacji), yy w następstwie jonizacji w kanale łukowym na skutek nagłego wzrost stężenia elektronów swobodnych, następuje wzrost zarówno przewodnictwa elektrycznego jak i cieplnego, dzięki czemu średnica łuku znacznie maleje, yy zdolność szybkiego powrotu ze stanu przewodzenia do stanu dielektryka, z chwilą zgaszenia łuku.

Do pozostałych własności SF6, jako medium elektroizolacyjnego, zalicza się:

Rys. 1. Budowa sześciofluorku siarki (SF6).

71

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 yy wysoką wytrzymałość elektryczną, równą 89 V/m Pa przy 20°C, yy przewodnictwo cieplne jest ok.

2-krotnie wyższe od powietrza.

Do stosowania SF6, jako medium izolacyjnego i gaszącego łuk, istotne znaczenie dla jego użytkowania posiada znajomość pozostałych, podstawowych właściwości, które stanowią przedmiot dalszego omówienia.

2. Właściwości fizyczne W normalnej temperaturze pokojowej i przy normalnym ciśnieniu ( 20oC i 100 k Pa ) SF6 występuje w stanie gazowym; Jego gęstość, równa 6,07 kg/m3, jest ok. 5-krotnie większą od powietrza Niska lepkość stanowi istotną cechę; która warunkuje jego znacznie mniejszą, w porównaniu z powietrzem, szybkość rozchodzenia się dźwięku. Zdolność ta wiąże się z większą szybkością gaszenia łuku oraz - przy pełnieniu funkcji izolacji, co ma miejsce w przypadku rozdzielnic – lepszymi wskaźnikami poziomu szumów.

Przewodność cieplna, dzięki niskiej lepkości i dużej gęstości, jest od 2 do 5 -ciu razy większa od powietrza.

Temperatura krytyczna, do której istnieją obok siebie faza gazowa i ciekła, wynosi +45,54°C; powyżej tej temperatury nie jest możliwe skroplenie gazu poprzez sprężanie.

Temperatura skraplania przy normalnym ciśnieniu wynosi minus 50,8oC. Odpowiednio, przykładowo: yy przy temperaturze minus 35oC skraplanie zachodzi pod ciśnieniem 4,5 bar, yy przy temperaturze minus 15oC skraplanie zachodzi pod ciśnieniem 7 bar yy przy temperaturze plus 20oC skraplanie zachodzi pod ciśnieniem 21 bar.

Spadek temperatury poniżej punktu skroplenia powoduje pojawienie się fazy ciekłej, co prowadzi do obniżenia wytrzymałości elektrycznej układu izolacyjnego. Stan taki w urządzeniach jest sygnalizowany przez czujniki gęstości gazu, które dzięki odpowiedniej kompensacji wpływu temperatury ( są wyskalowane w jednostkach ciśnienia), i bez względu na temperaturę wskazują ciśnienie nominalne. Obniżenie tego poziomu świadczy o ubytku gazy gazowej. Dopełniania gazu w urządzeniu musi być wówczas dokonywane po-

72

wyżej temperatury skraplania.

3. Właściwości chemiczne Mimo, że w skład cząsteczki SF6 wchodzi fluor, będący jednym z najbardziej aktywnych pierwiastków chemicznych, związek ten jest całkowicie obojętny chemicznie. Jego bierność chemiczna jest porównywalna z azotem oraz gazami obojętnymi typu argon czy hel.

W temperaturze pokojowej nie wchodzi w reakcje z żadnymi substancjami, z jakimi się styka.

Wykazuje trwałość cieplną do 180°C; w tym zakresie temperatury jest całkowicie kompatybilny z z takimi materiałami jak : metale, szkło i żywice lane.

Powyżej 180°C wykazuje aktywność chemiczną względem metali, w szczególności cyny i ołowiu, oddziałując na metalowe elementy konstrukcji urządzenia.

Powyżej 500°C ulega rozkładowi na jony ujemne o dużej aktywności chemicznej; w temperaturze 3000°C, w obecności łuku, następuje całkowity rozkład SF6; wytworzona dysocjacja powoduje skokowy wzrost przewodnictwa elektrycznego, co skutkuje obniżeniem temperatury obszaru łukowego i zwężeniem jego średnicy, ułatwiającym gaszenie łuku.

4. Charakterystyka środowiskowa SF6 w kontakcie z wodą nie ulega hydrolizie. Bardzo mała rozpuszczalność SF6 w wodzie sprawia, iż praktycznie nie oddziałuje na powierzchnię wody lub gleby; nie ujawnia się ponadto jego biologiczna kumulacja w cyklu pokarmowym.

SF6 nie uczestniczy w destrukcji warstwy ozonowej.

Zalicza się do związków cieplarnianych, wykazujących wysoki Globalny Potencjał Cieplarniany (GWP); z tych względów został zaliczony do „koszyka gazów cieplarnianych”, w stosunku do których, podjęte zostały odpowiednie regulacje prawne mające na celu ograniczenie emisji do atmosfery.

Zaostrzane wymagania w zakresie dopuszczalnego udziału gazów cieplarnianych w atmosferze sprawiły, że również stosowanie SF6 w nowych urządzeniach ograniczone zostało do

wyłączników i rozdzielnic na wysokie napięcia. W rozdzielnicach ponadto, w przedziałach poza wyłącznikiem, zalecane jest stosowanie mieszanin SF6 z azotem.

Uwaga: Mieszaniny SF6/N2 pod względem wytrzymałości elektrycznej wykazują efekt synergizmu, który wyraża się zwiększoną wytrzymałością w porównywaniu do uzyskiwanej sumarycznie z jego składowych.

5. Działanie na organizm ludzki Sześciofluorek siarki jest bez zapachu i smaku. Jako gaz czysty, pozbawiony zanieczyszczeń, nie jest toksyczny.

UWAGA: Pomimo, iż gaz nie jest toksyczny, nie podtrzymuje życia i pomieszczenia zamknięte, w których znajdują się urządzenia z SF6, wymagają wentylacji.

6. Mechanizm rozkładu SF6 w obecności wyładowań elektrycznych.

Bezpośrednim efektem występowania wyładowania elektrycznego w SF6, bez względu na jego charakter i miejsce występowania, jest jego dysocjacja, w bezpośrednim sąsiedztwie narażenia. Jej efektem jest powstawanie jonów fluoru i siarki, charakteryzujących się niższym udziałem fluoru względem SF6 i wysoką reaktywnością. Schematycznie przebieg reakcji obrazuje poniższy wzór: ∆E SF6  SFx + (6 - x) F, 0 < x < 6 gdzie: ∆E – wielkość dostarczonej energii kinetycznej, x – w zależności od ∆E – przybiera wartości od 0 do 6.

W obszarze wyładowania, powstają, w ramach rekombinacji, fluorki z różnym udziałem atomów fluoru. Reagując z występującymi w gazie atomami tlenu, stanowiącymi również wynik dysocjacji występujących w gazie zanieczyszczeń tlenem i wilgocią, tworzą tlenofluorki: SOF2, SO2F2 i SOF4 oraz HF i SO2 [1, 2]. Schemat ideowy zachodzącego procesu, na przykładzie wyładowania iskrowego, obrazuje rys 2. [2, 3]: Przebieg reakcji jakie zachodzą w zależności od odległości od źródła narażenia obrazuje ponadto rys. 3. [ 4 ].

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 nich związków: WO3, CuF2 oraz ALF3 i FeF3, będących wynikiem reakcji z materiałami elektrod i elementami konstrukcji.

W uzupełnieniu do przedstawionych powyżej schematów reakcji rozkładu SF6, w tabeli 1, zestawiono je - z typowymi narażeniami, charakteryzującymi prace wyłączników, oraz wilgocią, występującą we wnętrzu urządzenia.

7. Efekty oddziaływania produktów rozkładu SF6 na elementy konstrukcji 7.1. Wprowadzenie

Rys. 2. Ścieszki reakcyjne prowadzące do tworzenia stabilnych produktów rozkładu SF6, SOF2, SOF4, SO2F2, SO2, HF, SiF4, i MFx, gdzie M jest materiałem elektrod (np. dla M = aluminium – fluorek aluminium AlF3; źródło krzemu, składnika niektórych materiałów izolatora lub smaru).

Zastosowanie sześciofluorku siarki w wyłącznikach poprzedziło podjęcie na szeroką skalę badań uwzględniających jego stosowanie w aparaturze łączeniowej począwszy od lat 70-tych.

Objęły one następujące kierunki : yy optymalnego doboru materiałów wchodzących w skład konstrukcji, yy ustaleń w zakresie dopuszczalnej emisji do atmosfery, yy doboru metod kontroli oraz zasad, opartych na nich zasad gospodarki gazowej.

Dwa pierwsze z wymienionych kierunków rozpatrzono w dalszych rozważaniach .

7.2. Oddziaływanie na strukturę powierzchni materiałów.

7.2.1. Korozyjne oddziaływanie związków gazowych, w szczególności SO2 i HF [7]:

Rys. 3. Regiony różnej aktywności chemicznej w powiązaniu z trzema obszarami modelu wyładowania w układzie ostrze płyta

Wpływ wyładowania wysokoenergetycznego, łukowego, na charakter i intensywność tworzących się produktów rozkładu SF6 stanowił przedmiot badań prowadzonych w nawiązaniu do konstrukcji wyłącznika, z uwzględnieniem wpływu materiału styków oraz elementów konstrukcji. Schemat procesu, będący owocem ostatnio prezentowanej publikacji przedstawia rys. 4 [ 5 ].

W porównaniu do wyładowania niezupełnego czy iskrowego, wyładowanie

łukowe, wpływa na skład jak i ilość tworzących się związków [ 6, 7 ] . I tak: yy zwiększenie udziału jonów fluorku siarki w najbliższym otoczeniu narażenia – powoduje zwiększenie stężenia trwałych gazowych produktów rozkładu: SOF2, SOF4, SO2F2, SO2, HF; kontakt z powierzchnią dyszy prowadzi ponadto do występowania wśród powstających związków - czterofluorku węgla, CF4, yy zwiększenie ilości tworzących się produktów proszkowych; wśród

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

W gazie suchym: yy na powierzchni styków objawy korozji ograniczają się do lekkiego odbarwienia jej powierzchni, nie występują przy tym znaczące zmiany rezystancji. yy na powierzchni aluminium dopiero długotrwałe oddziaływanie fluorków powoduje tworzenie osadów o właściwościach pasywujących, tj. chroniących powierzchnię materiału przed dalszą erozją, yy na powierzchni miedzi i jej stopów – tworzą się lokalne wżery; Obecność wilgoci w gazie - intensyfikuje działanie korozyjne, w szczególności, na powierzchni miedzi lub jej stopów.

Brak odporności na działanie korozyjne wykazuje cynk i cyna.

73

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 Tabela 1. Ogólna charakterystyka produktów rozkładu SF6 w komorze wyłącznika

1 2

3

4

5

Główne produkty rozkładu Podatność Produkty Narażenie Stan na reakcje Formuła Ilość reakcji z wilgocią skupienia z wilgocią gaz mała średnia HF,SO2 Wyładowania SOF2 SF4 gaz mała duża HF, SO2 niezupełne gaz mała średnia HF, SO2 SOF2 Nagrzewanie się SO2F2 gaz mała mała b.zm. zestyku SO2 gaz mała niska SO2. gaz mała średnia HF,SO2 SOF2 Łuk łączeniowy SOF4 gaz mała średnia HF,SO2 o małej energii SO2F2 gaz mała mała b.zm. gaz średnia duża HF,SO2 SF4 WF6 gaz średnia duża WO3, HF SOF2 gaz średnia średnia HF,SO2 Łuk łączeniowy CF4 gaz średnia brak b.zm. o dużej energii HF gaz mała mała b.zm.

CuF2 cz. stałe średnia brak CuF2.H2Ox WO3 cz. stałe średnia brak b/zm/ HF gaz średnia mała b.zm.

SF4 gaz duża duża HF,SO2 CF4 gaz średnia brak b.zm. Łuk wewnętrzny AlF3* cz. stałe średnia do dużej**/ średnia formy uwodnione***/ CuF2 cz. stałe duza średnia j.w.b.zm.

FeF3* cz. stałe duża brak brak

*/ Zależnie od materiału obudowy. **/ Ilość duża - wyłącznie w przypadku wystąpienia łuku wewnętrznego. ***/ Związki silnie higroskopijne, adsorbujące gazowe produkty rozkładu SF6

Rys. 4 . Schemat reakcji występujących w gazie SF6 w obszarze gorącej plazmy i na styku z powierzchnią zimnej ściany konstrukcji wyłącznika.

7.2.2. Produkty proszkowe [7, 8]: – W gazie suchym produkty proszkowe tworzą cienką warstwę białego osadu fluorków metali który pokrywa dno i ściany obudowy, który .nie wywiera znaczącego wpływu na wytrzymałość elektryczną układu izolacyjnego.

Ilość tworzących się osadów wzrasta z liczbą łączeń i wielkością wyłączanego prądu. Z tego względu, aby ograniczyć oddziaływanie produktów proszkowych na konstrukcję, stosuje się dla ich gromadzenia, odpowiednie „pułapki”.

74

– Obecność wilgoci w gazie sprawia, że wynikiem zachodzących reakcji, jest powstawanie form uwodnionych, lepkich, przylegających do podłoża i wykazujących właściwości zarówno korozyjne jak ii toksyczne. Często przyczyną tego procesu jest kontakt z otaczająca atmosferą.

7.3. Powstawanie warstw przewodzących: Oddziaływanie produktów rozkładu SF6 na izolatory, stanowiące kompozyty żywiczne, w skład których wchodzą napełniacze - dwutlenek krzemu

SiO2 bądź tlenek aluminium Al2O3. powoduje tworzenie na ich powierzchni warstw przewodzących.

Izolatory żywiczne z napełniaczem krzemowym, SiO2, charakteryzują się szczególnie dużą wrażliwością na działanie związków fluoru, w szczególności, HF. Izolatory żywiczne z napełniaczem Al2O3, wykazują podatność na działanie związków fluoru znacznie mniejszą; odpowiednio – prawdopodobieństwo tworzenia warstw przewodzących jest wydatnie obniżone.

Formowanie warstw przewodzących wywiera decydujący wpływ na wartość rezystywności powierzchniowej izolatorów i prawdopodobieństwa tworzenia ścieżek przewodzących.

Zmiany rezystancji powodują: a) kondensacja pary wodnej, b) osad przewodzących cząstek stałych, c) tworzenie warstwy przewodzącej wskutek korozyjnego naruszenia powierzchni materiału.

Przykład wpływu obu typów wypełniaczy oraz kondensacji pary wodnej na powierzchni kompozytu na rezystywność powierzchniową przedstawia rys. 5. [9].

Podobny przebieg zmian rezystywności został wykazany w pomiarach przeprowadzonych w latach późniejszych [12].

Pojawienie się wody na powierzchni izolatora może powodować obniżenie powierzchniowej wytrzymałości elektrycznej. Obniżenie to pogłębia się jeśli przewodność elektryczna wykroplonej wody wzrośnie na skutek rozpuszczenia w niej produktów rozkładu SF6. W polu elektrycznym kropla wody (roztworu) ulega deformacji, wydłużając się wzdłuż linii pola elektrycznego i wprowadzając zakłócenie w rozkładzie pola elektrycznego.

Należy mieć na uwadze, że poziom pary wodnej, w nowo zainstalowanym wyłączniku ulega zazwyczaj, znacznemu zwiększeniu na skutek dyfuzji wilgoci zaadsorbowanej na wewnętrznej powierzchni obudowy oraz w tworzywie i ustala się w ciągu pierwszych 3–6 miesięcy

8. Sorbenty i ich rola w konstrukcji wyłącznika Ograniczenie niekorzystnego działania produktów rozkładu SF6 na elementy konstrukcji wyłącznika umożliwia stosowanie sorbentów.

Wśród sorbentów, szeroko stosowanych w różnych dziedzinach gospodarki, w elektrotechnice stosuje się 2 ich typy:

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

[ log h ]

Rys. 5. Zmiany rezystywności powierzchniowej próbek kompozytów epoksydowych z wypełniaczami SiO2 oraz AL2O3, w różnych atmosferach, w funkcji czasu: I – w gazie suchym po wyładowaniu łukowym, II – w gazie zawilgoconym (ok. 2000 ppm) po wyładowaniu łukowym, III – w gazie zawierającym :ok. 3500 ppm HF [10] oraz ok. 6500 ppm H2O, IV – w gazie suchym (wg Tominaga [11]).

naturalny, stanowiący tlenek aluminium, AL2O3 i znany pod nazwą Alumina (lub alumina) i syntetyczny, stanowiący produkt syntetyczny, sito molekularne 13X, o składzie cząsteczkowym: N2O. AL2O3 2,5SiO2, n.H2O, obu przypadkach - pod postacią granulek dobieranych, w zależności od zastosowania, pod względem wymiarów i kształtu [13] Sorbenty ogólnie, tworzą tetraedryczne formy krystaliczne, w których rozmiary i kształt występujących w nich porów decyduje, które cząsteczki mogą wejść do przestrzeni wewnątrz kryształu a które muszą pozostać na zewnątrz. Sorbenty cząsteczkowe, do których zalicza się sita molekularne 13X, działają podobnie jak sita mechaniczne, stąd też ich nazwa.

W porównaniu do sorbentów naturalnych, sita molekularne 13X cechuje: yy selektywność związana z polarnością cząsteczek, powodująca łatwiejszą adsorpcję związków o większej polarności, np.: H2O, yy wyższą odporność termiczną, sięgającą 600oC, do której nie wykazuje zmian sorpcyjnych,

Rys. 6. Powiększone centrum narażenia próbki kompozytu : żywicy epoksydowej z wypełniaczem AL2O3 (Alumina); widoczne cząstki wypełniacza.

yy w warunkach regeneracji możliwość wielokrotnej regeneracji, również – bez zmian właściwości sorpcyjnych.

Różnice jakie cechują oba, wymienione powyżej sorbenty w działaniu względem SF6 i produktów jego rozkładu i wody obrazuje tabela 2. [ 14 ].

W stosunku do wszystkich, istotnych dla pracy urządzenia, związków, zdecydowanie korzystniejsze jest sito molekularne 13X. W praktyce, sorbent 13X umożliwia usuwanie, w warunkach pracy wyłącznika trwałych produktów rozkładu SF6, w szczególności SOF2 i SO2, dominujących w obecności wyładowań łukowych o dużej energii (patrz tabela 1) oraz wilgoci.

Sorbent nie eliminuje z układu: yy CF4; obserwacja przyrostów jego stężenia służy ocenie stopnia zużycia dyszy, yy produktów proszkowych.

W miarę upływu lat pracy aparatu, zdolność absorpcyjna sorbentu może ulec spowolnieniu; zmniejszenie skuteczności jego działania wykazują kontrolne badania gazu. Wymagana w ta-

Tabela 2. Współczynniki adsorpcji, µl, aktywowanych (standardowo) Aluminy i sita molekularnego 13X względem: SF6, H2O oraz korozyjnych produktów rozkładu SF6 Typ gazu

Ciśnienie p1 [kPa]

SF6 H2O SO2 SO2F2 SOF2 SF4 SOF4

100 500 100 100 100 100 100

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Współczynnik adsorpcji µ1 [mol/kg] 13X Alumina 1,5 0,3 13 5 2 0,7 0,52 0,15 1,3 0,55 1 0,5 0,3 0,08

kich przypadkach wymiana dokonywana jest zazwyczaj wspólnie z wymianą zużytych styków.

9. Skutki występowania wyładowań niskoenergetycznych Wyładowania niezupełne o niewielkiej intensywności (WNZ, przeskoki) występujące w pobliżu izolatora, jak również długotrwałe działanie produktów rozkładu SF6, w tym głównie HF, mogą powodować naruszenie struktury powierzchniowej izolatora.

Przykładowo; działanie wyładowania iskrowego w gazie SF6, na kompozyt żywicy epoksydowej z wypełniaczem aluminiowy, AL2O3 ( rys. 6. [ 14 ] ).

Efektem reakcji, jaka zachodzi w bezpośrednim sąsiedztwie narażenia, jest tworzenie fluorku glinu,ALF3, w formie proszku W centrum narażenia staje się widoczne naruszenie struktury powierzchni kompozytu Inny przykład (rys. 7. i 8. [15].) Działanie wyładowania niezupełnego, WNZ, na powierzchnię kompozytu: żywicy epoksydowej, Bisfenol, z wypełniaczem typu Alumina. rozpatrzono uwzględniając dwojakiego rodzaju działania, w nieobecności i obecności strimerów prowadzących do przebicia.

10. Ustalenia w zakresie dopuszczalnej emisji SF6 do atmosfery, W 1997r, na III Konferencji Krajów, Sygnatariuszy Konwencji ONZ, w której uczestniczyła również Polska, dotyczącej zmian klimatycznych, SF6 włączono do „koszyka” gazów których emisja do

75

KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 12. Literatura

Rys. 7. Zakłócenia powierzchni kompozytu w obecności stabilnego wyładowania WNZ: A/ obraz odwrócony stanu powierzchni, B/ profilogram stanu powierzchni

Rys. 8. Zakłócenia powierzchni kompozytu w obecności niestabilnego wyładowania WNZ ( q(+) = 1000 pC), A/ obraz odwrócony punktowego narażenia stanu powierzchni B/ profilogram stanu powierzchni.

atmosfery wymaga ograniczenia. Jego gospodarka objęta została Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady Europy, wydanym 17 maja 2006r, w sprawie niektórych fluorowych gazów cieplarnianych, odpowiednio - wymagania związane z jego wykorzystaniem ujęto w obowiązujących obecnie normach: PN-EN 60376 z 2007r., [16] oraz PN-EN 60 480 [17].

Emisja SF6 z urządzeń wymaga ewidencjonowania, zgodnie z wytycznymi Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu.

11. Właściwości toksyczne produktów rozkładu SF6 Większość produktów rozkładu SF6 wykazuje własności toksyczne. .Graniczne

wartości stężeń, (dopuszczalnych dla zdrowia ludzkiego), oraz zdolność wyczuwania ich obecności w otaczającej atmosferze przedstawia tabela 2.

Jak wynika z danych przedstawionych w tabeli powonienie ludzkie stanowi czuły detektor, umożliwiający wykrywanie obecności toksycznych produktów rozkładu SF6 w otaczającej atmosferze na poziomie wartości progowych. w szczególności dotyczy to wyłączników instalowanych w obiektach zamkniętych.

Zasady postępowania na okoliczność kontaktu z produktami rozkładu SF6 zawierają odpowiednie instrukcje, jakimi powinna dysponować każda stacja. n Dr. inż. Helena SŁOWIKOWSKA KT „Materiały Elektroizolacyjne” PKN

Tabela 3. Właściwości toksyczne produktów rozkładu SF6 Związek SOF2 SO2F2 SOF4 SO2 HF CF4

Toksyczność MAK x) ppmv 0,6 – 1,0 5,0 0,5 2,0 1,8 – 3,0 Nietoksyczny

Wartość progowa wyczuwalna powonieniem ppmv 1,0 – 5 Nie wyczuwany Brak danych 0,3 – 1,0 2.0 – 3.0 Nie wyczuwany

Zapach Zgniłe jajka Bez zapachu Drażniący Ostry Drażniący Bez zapachu

x) Terminem MAK ( wg nomenklatury niemieckiej TLV) – najwyższe dopuszczalne stężenie w powietrzu – określające brak ujemnego wpływu danego związku na organizm ludzki w czasie 8-mio godzinnej pracy przez cały produkcyjny okres życia.

76

1. Solvay Fluor und Derivate, Solvay 2. [ 2] Guy D. Griffin, I. Sauers, K. Kurka, C.E. Easterly “Spark Decomposition of SF6: Chemical and Biological Studies”, IEEE Transactions on Power Delivery”, Vol. 4, No.3, July 1989.

3. I.Sauers L, G.Christophorou, and S.M. Spyrou, „Negative ion formation in SF6 spark by-products”, Gaseous Dielectrics IV, Edited by Christophorou and O. Pice, Pergamon Press,1984.

4. R .J. Van Brunt, T.Herron, and C.Fenimore, „Corona Induced Decomposition of Dielectrics Gases”, Gaseous Dielectrics V, Edited by Loucas Christophorou, Pegamon Press. pp. 163, 1987.

5. Praca zbiorowa, „SF6 Analysis for AIS, GIS and MTS”, CIGRE, ELEKTRA, WG B3.25, 2014.

6. Claude Boudene, Jean-Luis Cluet, Gerard Keib, Gerard Wind „Identification and Study of Some Properties of Compounds Resulting from the Decomposition of SF6 under the Effect of Electrical arcing in Circuit-breakers”, RGE – Numero Special – Juin 1974 7. H. Latour - Słowikowska, J. Lampe and J. Słowikowski, “On Reactions Occurring in the Gaseous Phase in Decomposed SF6”, Gaseous Dielectric IV, Edited by Loucas G Christophorou and Marschall O. Pace, Pergamon Press 1984 8. J. Lampe, H. Latour-Słowikowska and J. Słowikowski “Study on Metal Fluoride Products, formation Caused by the Electric Arc in SF6”, Gaseous Dielectric III, Pergamon Press,1982.

9. H.Latour-Słowikowska, M.Czaplicka, J.Lampe, J.Słowikowska “ Some Remarks on the Application of Equivalent Atmospheres in Investigation of Material Resistance to the Arced SF6”, CIGRE / 15-03/ Latour-Słowikowska -01/ 1987 10. J. Jarmuła, Doctors Thesis, Instytut Electrotechniki, Wrocław, 1977.

11. S. Tominaga, H. Kuwahara, K .Hirooka, “ Ieee Trans. On Power App. Syst., vol.

PAS-98 nr. 6. Pp. 2107-2114, 1978.

12. J. M. Braun, F. Y. Chu and R. Seethapathy, “Characterization of GIS Spacers Exposed to SF6 Decomposition Products”, IEEE Trans. on Electr. Insul., EI – 22, No.2, April, 1987.

13. Sorbenty cząsteczkowe, Wrocławskie Zakłady Sodowe, 1974 14. M. Piemontesi, L.Niemeyer, „Sorption of SF6 and SF6 decomposition products by activated alumina and molecular sieve 13X”, Conf. Record of the 1996 Intern.

Symp. on Electr. Insul.,Montreal, 1996.

15. Helena Słowikowska, Tadeusz Łas, Jerzy Słowikowski, „The Influence of Accelerated Partial Discharges Tests in SF6 Atmosphere on Effects at the Surface of Epoxy composite”, VIII Gaseous Dielectrics, Edited by Loucas Christophorou and JamesK. Olthoff, Kluver Academic/Plenum Publishers,1998.

16. PN-EN 60376 z 2007r, „Wymagania dotyczące technicznego sześciofluorku siarki, (SF6), stosowanego w urządzeniach elektrycznych”.

17. EN 60480, December 2004, „Guidelines for the checking and treatment of sulphur Hexafluoride (SF6) taken from electrical equipment and specification for the its re-use”.

Uwaga: A. Słowikowska do roku 1990 stosowała podwójne nazwisko – Łatour-Słowikowska

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

TEMATYKA KONFERENCJI Tematyka konferencji obejmuje zagadnienia z zakresu transformatorów energetycznych i specjalnych, a w szczególności: – problemy eksploatacyjne, – diagnostykę, próby i badania, – nowoczesne metody obliczeniowe i projektowanie, – remonty i modernizacje, – aktualne trendy rozwojowe.

W ramach konferencji zostaną zaprezentowane referaty wiodących ośrodków naukowych, przedsiębiorstw reprezentujących energetykę zawodową, placówek naukowo-badawczych oraz firm współpracujących z energetyką.

XI

KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA

konferencji

KONTAKT

TRANSFORMATORY ENERGETYCZNE I SPECJALNE

Małgorzata Siedlarek – Sekretarz Organizacyjny ZREW Transformatory S.A. 92-412 Łódź, ul. Rokicińska 144 tel. +48 42 671 86 15; fax +48 42 671 86 16 e-mail: konferencja@zrew-tr.pl

Transformatory – podstawa systemu energetycznego Przy współudziale

www.zrew-transformatory.pl www.the-rsgroup.com

Pod patronatem

KAZIMIERZ DOLNY, 5-7 października 2016 r.

DRUKOWANY BIULETYN BRANŻOWY

QR CODE

Wygenerowano na www.qr-online.pl

WORTAL

KONFERENCJE 2016

Darmo wy wpis p o d s t aw ow y

21.01.2016 - Łódź - edycja 40 25.02.2016 - Warszawa - edycja 41 16.03.2016 - Częstochowa - edycja 42 20-21.04.2016 - Zabrze (kopalnia)

- edycja V

18.05.2016 - Trójmiasto - edycja 43 09.06.2016 - Augustów - edycja 44 22.09.2016 - Sandomierz - edycja 45 - nowości z branży - porady specjalistów - przegląd prasy branżowej - katalogi firm i producentów - opisy urządzeń i podzespołów - kalendarium ważnych wydarzeń - słownik techniczny angielsko-polski i polsko-angielski

13.10.2016 - Szczecin - edycja 46 03.11.2016 - Nowy Sącz - edycja 47 24.11.2016 - Włocławek

- edycja VI

08.12.2016 - Lublin - edycja 48

Energoelektronika.pl tel. (+48) 22 70 35 290/291, fax (+48) 22 70 35 101 marketing@energoelektronika.pl, www.energoelektronika.pl

NEWSLETTER (11.000 ODBIORCÓW)

TARGI

Targi EXPOPOWER 2016 za nami Zakończone w Poznaniu Międzynarodowe Targi Energetyki EXPOPOWER 2016 minęły pod hasłem prezentacji osiągnięć przemysłu energetycznego. Wydarzenie stanowiło również zastrzyk najświeższej wiedzy o trendach, zmianach i wyzwaniach, jakie czeka rynek energii.

M

ajowe targi EXPOPOWER odbywające się pod jednym dachem z Międzynarodowymi Targami Energii Odnawialnej GreenPOWER stanowiły interesującą mieszankę sprzyjającą wymianie doświadczeń. W Poznaniu zaprezentowały się firmy z Polski, Niemiec, Belgii, Turcji, Litwy, Ukrainy, Tajwanu, Szwecji i Chin. Targi zgromadziły 6 535 uczestników, którzy przyjechali do stolicy Wielkopolski zainteresowani nowymi produktami i usługami z obszaru dystrybucji i rozdziału energii elektrycznej oraz cieplnej, elektrotechniki i elektroniki przemysłowej, a także nowymi technologiami pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych.

Wielcy nagrodzeni

Nowoczesne, innowacyjne, wytworzone w oparciu o najwyższej klasy technologie – takie produkty zgłosili wystawcy targów EXPOPOWER do konkursu o Złoty Medal MTP. Sześć z nich zyskało pozytywną rekomendację sądu konkursowego. Laureaci nagrodę odbierali podczas uroczystego otwarcia targów EXPOPOWER, a wyróżnione produkty można było zobaczyć w poznańskich halach.

Tegoroczni złoci medaliści targów EXPOPOWER to: yy Sterownik polowy SO- 54SR-xxx z funkcjami zabezpieczeniowymi dla zastosowań „Smart Grid” (Badawczo-Rozwojowa Spółdzielnia Pracy Mikroprocesorowych Systemów Automatyki „MIKRONIKA”, Poznań) yy Mobilna Linia Serwisowa (Energy Composites Sp. z o.o., Wodzisław Śląski yy Napędy elektromechaniczne do łączników napowietrznych SN (Instytut Energetyki – Zakład Doświadczalny w Białymstoku, Białystok) yy Rodzina listew typu MS45 (Przedsiębiorstwo Tworzyw Sztucznych „MARMAT” Sp. z o.o., Jasin k/Swarzędza) yy Seria słupów strunobetonowych dla linii WN 110 kV (Strunobet- Migacz Sp. z o.o., Lewin Brzeski) yy Kompaktowa rozdzielnica pierścieniowa w izolacji gazowej typu TPM

78

Kompakt (ZPUE S.A. Włoszczowa / Zgłaszający: ZPUE S.A. / Grupa KORONEA, Włoszczowa).

– W tym roku na targach EXPOPOWER zdobyliśmy Złoty Medal MTP za napęd elektromechaniczny. To nasze rozwiązanie nowatorskie, polska myśl technologiczna – podkreślił w rozmowie inż.

Krzysztof Kobyliński, Dyrektor Zakładu Instytutu Energetyki, Zakład Doświadczalny w Białymstoku. – Pobyt na targach w Poznaniu i prezentacja nowych rozwiązań pozwalają nam zdobyć nowych klientów – dodał.

Uroczystej gala targów stanowiła sposobność do wręczenia także innych, nie mniej ważnych nagród. Medal i rekomendację prezesa Stowarzyszenia Elektryków Polskich otrzymała firma Impact Clean Power Technology S.A. za rozproszony system zarządzania zasobnikami energii do aplikacji mobilnych, a Złoty Volt, czyli nagroda Polskiej Izby Gospodarczej Elektrotechniki, powędrowała do firmy Elwat Wrcoław za rodzinę wtyczek TINEN. Uhonorowano również wystawców, którzy najciekawiej architektonicznie zaaranżowali stoisko. Statuetkami Acanthus Aureus wyróżniono ekspozycję firm: Apator SA, B.R.S.P.M.S.A. MIKRONIKA, ELEKTROBUDOWA SA, ELEKTROMONTAŻ-POZNAŃ SA Zakład Produkcji Urządzeń Elektroenergetycznych, ENEA S.A., PGE Polska Grupa Energetyczna S.A., ZPUE SA Grupa KORONEA, Schneider Electric Polska Sp. z o.o.

O zmianach i innowacjach na rynku

Seminaria i konferencje odbywające się w ramach EXPOPOWER to ważny głos w dyskusji o przyszłości polskiego sektora energetycznego i jego roli dla polskiej gospodarki w kontekście wyzwań krajowych i międzynarodowych. Potwierdzeniem były pełne sale słuchaczy, którzy wzięli udział w dwóch prestiżowych wydarzeniach.

Pierwszym była VII Konferencja Naukowo-Techniczna z cyklu „Energooszczędność w oświetleniu” n.t. Technika Świetlna 2016, odbywająca się pod pa-

tronatem Polskiego Komitetu Oświetleniowego SEP i Związku Producentów Sprzętu Oświetleniowego POL-Lighting. Drugim – XIV Konferencja Naukowo-Techniczna z cyklu „Instalacje elektryczne niskiego, średniego i wysokiego napięcia” n.t. Stacje Elektroenergetyczne 2016, w której udział wzięły: ABB, ELEKTROBUDOWA, Elektrometal Energetyka, SICAME Polska oraz ZPUE. Wiedzę zdobytą na seminariach goście targowi uzupełniali bezpośrednimi spotkaniami na stoiskach z liderami branży, gdzie wielu z nich prezentowało tegoroczne nowości rynkowe. Były to m.in. urządzenia i instalacje przeciwprzepięciowe i odgromowe, technologie, sprzęt i narzędzia do budowy oraz eksploatacji przesyłowych i dystrybucyjnych sieci elektroenergetycznych, materiały, osprzęt i aparatura telekomunikacyjna, urządzenia i technologie zasilania gwarantowanego oraz oświetlenie dedykowane dla samorządów i przemysłu.

– Zarówno wystawa targów EXPOPOWER 2016, jak i panele dyskusyjne były kierowane do fachowców. Nie zabrakło na nich nikogo, kto profesjonalnie zajmuje się rynkiem energetycznym, podejmuje decyzje i kreuje przyszłość firm z branży, komu zależy na przyszłości energetyki – podkreślał Marcin Gorynia, dyrektor projektu w Międzynarodowych Targach Poznańskich. – Już teraz zapraszam na kolejną edycję targów EXPOPOWER, która odbędzie się w dniach 23-25 maja 2017 r. w Poznaniu.

Targi EXPOPOWER i GreenPOWER po raz pierwszy odbywały się w ramach ENERGY FUTURE WEEK i stanowiły część ekspozycyjną tego wydarzenia. Część seminaryjną tworzyły konferencje towarzyszące targom: kongres Energia.21, konferencja GasReg.21 oraz InnoPower Forum. Ich tematyka poruszała problemy bezpieczeństwa energetycznego, gazownictwa, ciepłownictwa, paliw ciekłych oraz odnawialnych źródeł energii. n Więcej na stronie: www.expopower.pl oraz www.efweek.pl

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Zmierz wydajność silnika bez potrzeby stosowania czujników mechanicznych.

W przypadku mocy mechanicznej można natychmiast zobaczyć wyjściową moc mechaniczną oraz moment obrotowy i prędkość obrotową silnika.

Wyjściowa moc mechaniczna jest porównywana z mocą elektryczną, wskazując wyniki sprawności na żywo. Za pomocą tej funkcji można łatwo zmierzyć parametry pracy maszyny w każdym cyklu.

Analizator jakości zasilania i silników Fluke 438 II pomaga w rozwiązywaniu problemów dotyczących jakości energii elektrycznej w trójfazowych i jednofazowych systemach dystrybucji zasilania i dostarcza informacji o mechanicznych i elektrycznych parametrach, które pozwalają na skuteczną ocenę wydajności silnika.

W tym przykładzie widzimy, że silnik mieści się w zakresie tolerancji, ale pracuje blisko współczynnika serwisowego (SF). Oznacza to, że mogą być konieczne działania mające na celu poprawę jakości energii elektrycznej, konserwację silnika lub inne regulacje poprawiające pracę silnika.

Użytkownicy modeli Fluke 434-II, 435-II i 437-II mogą skorzystać z opcji rozbudowy i dodać funkcje analizy silników do stosowanych przez nich analizatorów.

Więcej informacji dostępne u naszych dystrybutorów lub na stronie internetowej www.fluke.pl/438

Fluke. Keeping your world up and running.®