Energia XXIX
Dodatek reklamowy do RZECZPOSPOLITEJ.
nr 296 (6069) 19 grudnia 2001 r.
W kierunku jakości energii elektrycznej
Optymalizacja sieci dystrybucji SN
Konsekwencją wzrostu demograficznego, rozwoju gospodarczego jest wzrastające zapotrzebowanie na energię elektryczną. W celu zaspokojenia tych potrzeb, należy koniecznie dopasowywać zdolności produkcyjne, ale również dostosować sieci przesyłowe i rozdzielcze energii elektrycznej.
Podstawowym zagadnieniem jest doprowadzenie energii elektrycznej do wszystkich użytkowników z największą możliwą skutecznością, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo ludzi i mienia oraz utrzymując największą możliwą jakość dostarczanej energii elektrycznej.
Jeśli porównamy, w skali światowej, wielkości kumulowanego czasu przerw trwałych na rok na klienta nn, z połowy lat 90., występujacych w różnych zakładach energetycznych, to stwierdzimy, że ten wskaźnik może się wahać od 16 minut (RWE, Niemcy) poprzez wartość 1h 17 min we Francji (EDF) do 11,5 godzin (przedsiębiorstwo Light, Brazylia).
Rozpatrując jakość świadczonych usług powinniśmy jeszcze brać pod uwagę inną wielkość, tj. szacunkowy roczny koszt nie dostarczonej energii. Rośnie on wraz z roczną częstotliwością zwarć, wielkością zapotrzebowania szczytowego, długością linii lub kabli rozdzielczych, czasem trwania przerw, ceną fakturowanej kWh, a przede wszystkim kosztami konsekwencji wynikających z powstałych przerw. Koszt nie dostarczonej energii może się wahać od 5 do 30 dolarów na kWh w różnych rejonach świata. W Polsce prawo energetyczne daje możliwość dochodzenia rekompensaty za straty wynikłe z niedostarczenia energii elektrycznej, wszyscy sobie życzymy, aby przerwy w ogóle nie następowały lub aby czas ich trwania był minimalny. Eliminację uszkodzenia dokonujemy przez ustalenie rozcięcia na uszkodzonym odcinku linii, pod warunkiem zidentyfikowania miejsca zwarcia oraz fizycznego dotarcia ekipy pogotowia na miejsce, w którym znajdują się odpowiednie łączniki. Szczególnie to ostatnie jest coraz trudniejsze z uwagi na trudności komunikacyjne w dużych aglomeracjach miejskich z jednej strony oraz na długość linii napowietrznych, ich lokalizacje w lasach czy terenach podmokłych i górzystych z drugiej strony.
Działania naprawcze rozpocznijmy od sieci średniego napięcia (SN).
Doświadczenie wielu zakładów energetycznych wykazuje, że można poprawić jakość dostarczanej energii, prowadząc modernizacje sieci elektrycznej z uwzględnieniem kilku kierunków strategicznych:
- wielokrotnego podzielenia sieci na liczne krótkie odcinki,
- zwiększenia liczby dublowanych elementów,
- zwiększenia niezawodności elementów składowych sieci,
- zdalnego zarządzania siecią terminalami o odpowiednich funkcjach.
Spodziewane kierunki modernizacji stacji WN/SN
Modernizacje stacji WN/SN oraz stacji SN/SN możemy więc przeprowadzić uwzględniając aspekty zwiększenia niezawodności i dyspozycyjności oraz zdalnego zarządzania, w tym sterowania siecią i stacją.
Jeżeli rozważałoby się tradycyjne rozwiązanie tak postawionych wymagań, to skomplikowanie obwodów wtórnych stacji byłoby trudne do opanowania i eksploatacji. Pogodzenie ze sobą licznych przekaźników zabezpieczeniowych realizujących proste pojedyncze funkcje, aparatów pomiarowych (amperomierzy, watomierzy, liczników), przekaźników pomocniczych itd. w jeden, spójny i przerzysty układ, o dużej dyspozycyjności, możliwościach rozbudowy i bieżącego dostosowania, komunikacji i prostych choćby sprzężeń zwrotnych (np. układów samokontroli) jest wielce ryzykowne i niewygodne eksploatacyjnie oraz nie zapewni w efekcie pożądanych wyników poprawy.
Nie bez znaczenia jest również zastosowanie odpowiednich układów napędowych aparatów wyłączających. Ich współpraca z jednej strony z układami sterowania i zabezpieczenia, a z drugiej strony z napędzanym aparatem też może być powodem obniżenia niezawodności całej stacji po przypadkowej modernizacji stacji. Tu w grę wchodzi błędne podanie napięcia sterowania (przy różnych rodzajach napięcia) na rozbudowane obwody wtórne wyłącznika lub zachowanie się zespołu zabezpieczenie+wyłącznik w stanach zaniku, braku i powrotu napięcia sterowania.
Element wyłaczający prądy powinien być możliwie zwarty i łatwy w zabudowie pola, tak aby nie wydłużać czasu przestoju stacji. Zwykło się uważać, że w stacjach energetyki zawodowej sprawdza się próżniowa technika wyłączania prądu i gaszenia łuku.
Spodziewane kierunki modernizacji sieci SN, stacji SN/SN i SN/nn
Pełna modernizacja sieci rozdzielczej obejmująca wszystkie podstacje SN może się okazać przedsięwzięciem bardzo kosztownym lub niewspółmiernym do posiadanych środków.
W wielu miastach energia elektryczna jest rozprowadzana siecią SN pracującą w układzie otwartej pętli, zabezpieczanej wyłącznikiem w stacji WN/SN lub SN/SN i siecią dystrybucji przyłączona w wielu punktach do pętli. Ewentualne zwarcie w sieci powoduje na ogół zadziałanie wyłącznika, zatem wyłączenie zasilania wielu odbiorcom.
W celu znaczącej poprawy ciągłości dostawy energii elektrycznej, możemy w głównych węzłach sieci wprowadzić wielokrotne odgałęzienia i łączniki o wysokim stopniu niezawodności, łącząc funkcje autonomicznego, selektywnego zabezpieczenia i zdalnego sterowania i nadzoru. Każde uszkodzenie sieci może być szybko umiejscowione, a powstałe zakłócenia zostają ograniczone do minimum.
W dążeniu do zredukowania czasu przerw w pracy w sieci SN decydujące znaczenie należy przypisać wprowadzeniu systemu zdalnego sterowania na stacjach WN/SN, szczególnie w polach SN, oraz w sieci SN, tj. na stacjach SN/SN, liniach SN i stacjach SN/nn. Spójny system nadzoru nad systemem rozdzielczym powinien zawierać zarówno elementy inteligentne, jak i wykonawcze – niezawodną aparaturę pierwotną.
Głównym zadaniem systemu jest spowodowanie skracania okresów wyłączeń i zoptymalizowanie rozdziału energii elektrycznej. Temu celowi można podporządkować politykę modernizacji i inwestycji w sieć dystrybucji energii elektrycznej.
Maciej Morgen
szef Rynku Energetyki
Schneider Electric Polska
www.schneider-electric.pl
[email protected]
Informacje o Schneider Electric Polska