Prace pod napięciem na wszystkich kontynentach

Transkrypt

1 Bogumił Dudek PSE Inwestycje S.A. Prace pod napięciem na wszystkich kontynentach Sygnowany na grudzień 2013 Raport CIGRE nr 561 Live Work A Management Perspective [1] przygotowany rok wcześniej przez Joint Working Group B2/B3.27 jest dostępny nie tylko dla członków tej zasłużonej Organizacji. Szczegółów o działalności CIGRE można dowiedzieć się ze strony internetowej Polskiego Komitetu Wielkich Sieci Elektrycznych (PKWSE) W opracowaniu Raportu brały udział 24 osoby z 16 państw, z 5 kontynentów. Polskę reprezentowała Pani Irena Kuczkowska z PSE S.A. W Raporcie odnotowano stosowanie techniki PPN na wszystkich kontynentach. Dane w niniejszym artykule i materiał ikonograficzny zaczerpnięto także ze specjalistycznych publikacji i materiałów STRI [2] oraz z ostatnich międzynarodowych konferencji (europejskich ICOLIM 2014 [3], południowo-amarykańskich CITTES 2013 [4] i północnoamerykańskich ESMO 2011 [5]) charaterystycznych dla najbardziej zaangażowanych energetyk na poszczególnych kontynentach. W celu zidentyfikowania zakresu techniki prac pod napięciem (PPN) i ich rozpowszechnienia członkowie tej jednej z największych na świecie organizacji energetycznych, grupy robocze B2 i B3 CIGRE w 2009 roku rozesłały kwestionariusz ankiety dotyczącej zastosowania prac pod napięciem. Odpowiedziało 42 państwa z których 55% deklarowało stosowanie prac pod napięciem, z czego 78% realizowało prace na liniach przesyłowych, a 43% prace na stacjach. Rys.1 Państwa członkowskie CIGRE biorące udział w ankiecie dotyczącej prac pod napięciem [1] (kolorem zielonym zaznaczono państwa deklarujące realizację PPN, żółtym brak deklaracji, czerwonym brak odpowiedzi na ankietę) Na rys. 1 i 2 wskazano na mapie państwa zaangażowane w realizację prac pod napięciem wg ankiety CIGRE (rys.1) i wg Raportu STRI (rys.2). Wyniki badań posłużyły członkom CIGRE na stworzenie Raportu 561 udostępnionego w roku 2013 dla szerszego grona specjalistów. 1

2 Przedstawiono w tym Raporcie także rozważania na temat kosztów i porównano wyniki analizy ekonomicznej dla techniki PPN i prac przy wyłączeniu urządzeń. Reprezentatywność opisanych rezultatów jest wysoka gdyż deklaracje i wyniki związane są z aktywnością w tej dziedzinie na wszystkich kontynentach: w Ameryce Północnej (USA i Kanada), w Ameryce Południowej (Brazylia i Argentyna), w Azji (Indie oraz Rosja, której zaangażowanie dotyczy także Europy) w Europie (m.in. Francja i Wielka Brytania), nie obca ta technika jest w Australii i Nowej Zelandii, a także w Afryce (RPA). Rys.2 Informacje pozyskane na podstawie Raportu STRI R [2] (kolorem zielonym zaznaczono państwa deklarujące realizację PPN, niebieskim państwa deklarujące stosowanie robotów do prac pod napięciem) Interesujące wyniki badań są uzupełnione w Raporcie STRI, który do krajów zaangażowanych w rozwój robotyki zalicza oprócz Japonii i Korei Południowej - Ukrainę. Z innych źródeł znane są w tej dziedzinie opracowania m.in. amerykańskie, kanadyjskie, włoskie i hiszpańskie. Rys.3 Częstość realizacji PPN u ankietowanych na Rys.4 Częstość realizacji PPN u ankietowanych na liniach [1] stacjach [1] Oznaczenia: niebieskie rzadko, fioletowe często, białe - intensywnie Technika PPN na liniach dominuje i blisko 80% ankietowanych wskazuje na jej częste zastosowanie w praktyce eksploatacyjnej, ale intensywne tylko 22-28% (rys.3). Na stacjach 2

3 mimo mniejszej liczby ankietowanych deklarujących praktykowanie tej techniki, wskazanie na 65% aktywności jest w stosunku do braku aktywności na tym polu w kraju wymowne (rys.4). Najczęściej wykonywane prace w technice PPN na liniach przedstawiono na rys.5. Rys. 5 Najczęstsze rodzaje prac pod napięciem realizowanych na liniach u ankietowanych [1] Oznaczenia: 1 - wymiana izolatorów, 2 tłumiki, 3 odstępniki, 4 złączki oplotowe, 5 zaciski, 6 złączki przewodów, 7 poprzeczniki, 8 badanie izolatorów, 9 wymiana elementów konstrukcji słupów, 10 - inne elementy zlokalizowane na słupach, 11 linki uziemiające, wymiana lub instalowanie, 12 wzmacnianie słupów, 13 mycie izolacji, 14 regulacja zwisów, 15 separatory faz, 16 - inne, na słupach) Natomiast podział tych prac na 4 poziomy napięciowe w sieci przesyłowej przedstawiono na rys.6 i 7. Podział na najczęściej stosowane metody PPN przedstawiono na rys.8. Rys. 6 Rodzaje prac pod napięciem realizowanych na przewodach i słupach linii w podziale na poziomy napięć [1] Oznaczenia: 1 - złączki, 2 regulacja zwisów, 3 tłumiki, 4 odstępni ki, 5 złączki oplotowe, 6 separatory faz, 7 linki uziemiające, 8 wzmacnianie elementów konstrukcji słupów, 9 wymiana, 10 wymiana poprzeczników, wieżyczek, 11 inne) 3

4 Rys. 7 Rodzaje prac pod napięciem realizowanych na izolacji linii w podziale na poziomy napięć [1] (Oznaczenia: 1 - wymiana, 2 mycie, 3 sprawdzanie, 4 osprzęt izolatorowy, 5 inny osprzęt) Rys. 8 Najczęściej stosowane metody prac pod napięciem na liniach w podziale na poziomy napięć [1] (oznaczono kolorem niebieskim metodę z odległości, fioletowym metodę na potencjale) Na kolejnym rys. 9 przedstawiono zastosowanie specjalnych narzędzi umożliwiających pracę na własnych, specyficznych, unikalnych rozwiązaniach konstrukcyjnych linii. W sumie 65% respondentów korzysta z własnych pomysłów, co z jednej strony wskazuje na zróżnicowanie rozwiązań konstrukcyjnych w poszczególnych krajach, z drugiej wskazuje na konieczność posiadania własnej firmy warsztatowo przemysłowej do wykonania tych narzędzi. 4

5 Rys.9 Procentowy udział przedsiębiorstw w produkcji specjalistycznych narzędzi do PPN w podziale na poziomy napięć [1] Interesującym cechą przeprowadzonych badań jest udział w zlecaniu prac na liniach wyspecjalizowanym firmom. Nie dotyczy to 20% ankietowanych realizujących prace własnymi siłami, ale pozostałe 80% deklaruje tylko częściowe korzystanie z outsourcingu. Przy czym udział ten w outsourcingu (przyjmując go za 100%) z całkowitym zlecaniem prac wynosi 18%, z udziałem ponad połowy zlecanych prac 53%, a poniżej połowy 29% (rys.10). Rys.10 Korzystanie w realizacji PPN na liniach z outsourcingu [1] Rys.11 Udział przedsiębiorstw w czasie wprowadzania PPN na liniach powyżej 100 kv na świecie [1] 5

6 Technika PPN ma ciągle tendencje rozwojowe, stosuje ją coraz więcej energetyk (rys.11). Prace na liniach są dostatecznie opanowane, choć w poszczególnych przypadkach trzeba się liczyć z koniecznością wytworzenia własnych elementów sprzętu. Z praktyki wynika, że przeważnie dotyczy to osprzętu do układów izolacyjnych budowanych z wykorzystaniem drążków i lin izolacyjnych. Większość państw deklaruje także zainteresowanie wprowadzeniem prac pod napięciem na stacjach. Rys.12 Nowe liny w izolacji Rys.13 Platforma do śmigłowca Rys.14 Podest roboczy Rys.15 Nowy typ rolek montażowych do rozciągania przewodów Tylko w National Grid (Wielka Brytania) plany prac rozwojowych [8] dotyczą wielu aspektów prac pod napięciem: projekt obejmujący rozwój usług PPN, nowe typy lin izolacyjnych do kabin i platform roboczych do śmigłowców (rys. 12 i 13) przewiduje się wydatkowanie tys. (funtów), nowe platformy do prac bez napięcia (rys.14) 51 tys., nowe typy rolek montażowych do wymiany przewodów (rys.15) 189 tys.., zoptymalizowany, zintegrowany program diagnostyki i eksploatacji SALVO 318 tys.. Natomiast warto dodać, że z zakresu obsługi stacji opracowanie metody kosztowej uwzględniającej cykl życia aparatury, ryzyko eksploatacji i obsługi pod napięciem pochłonie 326 tys., natomiast plan strategiczny dotyczący badań pola elektrycznego, magnetycznego i jego wpływu na zdrowie wynosi tys.. 6

7 W technice prac pod napięciem bezpośrednio do napraw sieci przesyłowej stosuje się podstawowo dwie metody: Metoda pracy z odległości Metoda z odległości polega na wykonaniu pracy pod napięciem za pomocą narzędzi umieszczonych na drążkach izolacyjnych, przez pracownika pozostającego na potencjale ziemi. Metoda ta w kraju znajduje zastosowanie przy wymianie izolacji w liniach 110 kv. Metoda pracy na potencjale Metoda pracy na potencjale polega na odizolowaniu pracownika od potencjału ziemi i innych niż on sam posiada potencjałów. Warunek ten może być spełniony w liniach napowietrznych, gdzie odległości pomiędzy przewodami różnych faz oraz pomiędzy częściami linii posiadającymi różne potencjały są wystarczająco duże. Odizolowanie osiąga się na różne sposoby najczęściej w kraju za pomocą drabin, krzesełek podwieszonych na drążku izolacyjnym i kładek izolacyjnych. Nie stosuje się popularnych w innych krajach podnośników z ramieniem izolacyjnym i wież izolacyjnych. Rys.16 Zakres stosowania na świecie metod prac pod napięciem w sieci przesyłowej w zależności od poziomu napięcia Metody te uzupełnia metoda pracy w kontakcie stosowana zwłaszcza na urządzeniach niskiego napięcia oraz kilka innych opisywanych w literaturze fachowej [3-11]. Najczęściej wykonywane prace na liniach i stacjach z ekspercką oceną ich złożoności przedstawiono w tabelach 1 i 2. Tabela 1 Złożoność prac pod napięciem na liniach (1 niska, 2 - średnia, 3 wysoka) Linie Wyszczególnienie Stopień złożoności pracy Izolatory Wymiana Przelotowe typu I 1 Przelotowe typu V 2 Odciągowe 2-3 Sprawdzanie, testowanie 1 Czyszczenie i mycie 1 Przewody i ich osprzęt Złączki przewodowe 2 oplotowe 1 Próbkowanie i testowanie 1-3 Naprawa przewodów 1 Wymiana lub regulacja naprężenia 3 Zamiana faz 3 Instalacja OPGW 3 7

8 Osprzęt Urządzenie telekomunikacji 2 Kule sygnalizacyjne 1 Separatory faz 2 Odstępniki 1-2 Pierścienie ochronne 1 Uchwyty odciągowe 1 Mostki 1 Słupy Wymiana konstrukcji 3 Wymiana drewnianych słupów 2-3 Zamiana słupów 3 Odnawianie, wymiana kątowników 2 Stawianie (pionowanie) słupów 2-3 Malowanie 1 Tabela 2 Złożoność prac pod napięciem na stacjach (1 niska, 2 - średnia, 3 wysoka) Stacje Stopień złożoności pracy Oszynowanie 3 Wymiana izolatorów wsporczych 2 Naprawa złączek 1 Wymiana wyłączników 2-3 Bocznikowanie 3 Czyszczenie złączy 1 Wymiana aparatów stacyjnych, przekładników, łączników, ograniczników przepięć itp. Mycie 1 Wymiana przewodów 3 Wymiana izolatorów odciągowych 2-3 Sprawdzanie zgodności faz 1 Montaż urządzeń monitorujących 1 Wymiana konstrukcji 3 Malowanie konstrukcji 1 3 Porównanie procesów pracy realizowanych w trybie bez napięcia i pod napięciem Analiza procesów pracy w technice prac pod napięciem i bez napięcia wykazuje duże podobieństwo w wielu krajach. Po przeprowadzonych analizach procesów pracy przedstawiono je blokowo na rys. 17 i rys

9 Rys. 17 Specyfikacja przebiegu pracy realizowanego w technice bez napięcia, po wyłączeniu urządzeń [1] (Oznakowanie: I obszar przygotowania prac i ich dopuszczenia do stosowania, należy do właściciela urządzeń, ale może być powierzony umową wyspecjalizowanej, posiadającej referencje firmie, II obszar realizacji prac siłami własnymi właściciela (zwłaszcza w zakresie wyłączeń linii na stacjach) lub w ramach outsourcingu firmie specjalistycznej (wykonanie pracy), III obszar realizacji czynności łączeniowych do przywrócenia pracy linii) Prace przy wyłączonym napięciu(rys.17) Prace bez napięcia wymagają uwzględnienia następujących ryzyk: a) zaangażowanie wielu osób i podmiotów gospodarczych - operatorzy, osoby dokonujące przełączeń, pracownicy zaplecza (wszyscy mogą być z różnych firm) - może prowadzić do problemów w przepływie informacji, b) również może wystąpić zaangażowanie w przygotowaniu i wykonaniu pracy wielu różnych zespołów, c) komunikacja jest ważna dla identyfikacji, wyłączenia urządzeń i zabezpieczenia strefy pracy. Uziemienie: Równoległe czynne linie wywoływać napięcia indukowane na wyłączanej linii co może wprowadzić zagrożenie elektryczne, gdy odpowiednie środki uziemienia nie zostaną zastosowane. Warunki atmosferyczne: a) planowane prace mogą być normalnie wstrzymane, przerwane lub zaniechane, jeśli są widoczne błyskawice lub słyszalne grzmoty lub inne niekorzystne anomalia pogodowe (np. silne wiatry itp., ale dotyczy to także prac pod napięciem), b) wymagany system ostrzegania, oparty na detektorach piorunów oraz prognozach pogody. 9

10 Rys. 18 Specyfikacja przebiegu pracy realizowanego w technice bezwyłączeniowej, prace pod napięciem [1] Prace pod napięciem(rys.18) 1. Z operacyjnego punktu widzenia automatyka SPZ jest wyłączona, a operatorzy systemów muszą być gotowi na zmiany systemowe, 2. Przeszkolenie zarówno do stosowania metody na potencjale jak i z odległości są bardziej specjalistyczne niż do prac bez napięcia, 3. Zarządzanie wyposażeniem roboczym (tj. pojazdami i sprzętem) wymaga szczególnej uwagi, zwłaszcza dotyczy to sprzętu o właściwościach izolacyjnych: drążki, wysięgniki itp. 4. Pola elektryczne i magnetyczne: a) regulacja prawne, b) graniczne czasy pracy, c) użycie właściwej odzieży (ekranującej), d) pole magnetyczne, które można obniżyć poprzez ograniczenie natężenia prądu. 5. Przepięcia muszą być uwzględnione przy określaniu bezpiecznej, minimalnej odległości, 6. Dodatkowe warunki pogodowe, które mogą uniemożliwiać kontynuowanie pracy, np. deszcz, mgła, wilgotność. 7. Trudne strefy pracy, wymagające wyjątkowej postawy ciała. Z porównania obu sposobów pracy, technika prac pod napięciem pozwala na uniknięcie lub ograniczenie: a) zaangażowania służb ruchowych, b) zużycia aparatury stacyjnej, c) pomyłek łączeniowych, 10

11 d) zakładania i zdejmowania uziemiaczy przenośnych i uziemiaczy do odprowadzania ładunków elektrycznych, e) sprawdzania obecności napięcia, f) uniknięcia zatrudniania dopuszczającego (rolę analogiczną może wykonać członek zespołu przygotowującego się do wykonania pracy w przepisach różnych krajów to wymaganie jest zróżnicowane), g) ograniczenie liczby czynności wykonywanych przez różne zespoły, co obniża zagrożenia wypadkowe. Z porównania trybów pracy wynika, że korzystniejszą jest technika praca pod napięciem, aczkolwiek wymaga ona specjalistycznej wiedzy i innego, niż przy wyłączeniach, sprzętu, narzędzi i wyposażenia osobistego. Podsumowując jest to nowoczesna technika obejmująca wszystkie typy urządzeń uwzględniająca konieczność ich eksploatacyjnych napraw, modernizacji lub wymiany, rokująca ciągły postęp i poszerzanie zastosowań bezpiecznych dla monterów i korzystnych z nieco innej perspektywy dla klientów, odbiorców energii elektrycznej. Kontynent Europa Ilustracje do rozwoju techniki prac pod napięciem na świecie Azja Węgry. Montaż tłumika drgań przewodu Francja. Mobilna platforma do PPN Ameryka Południow a Korea. Robot do inspekcji izolacji Japonia. Robot do prac sieciowych 11

12 Ameryka Północna Argentyna. Demontaż dławika w.cz. Brazylia. Przenośny rozłącznik Afryka USA. Linia tymczasowa 750 kv. Prace z użyciem śmigłowca zakładanie złączek oplotowych Kanada. Robot do oceny stanu skorodowania przewodu roboczego Australia i Oceania RPA. Stanowisko laboratoryjne do PPN RPA. Wymiana izolatorów Australia. Prace przy oszynowania stacji Nowa Zelandia. Wymiana izolatorów Literatura [1] CIGRE Live Work A Management Perspective, Raport nr 561, Joint Working Group B2/B3.27, December 2013 [2] Andersson O., Olsson G.: Live-line working in the Nordic Transmission Grids. An assessment of the technical and economical conditions, STRI Report R07-397, 2007 [3] Materials from European conferences ICOLIM from the years [4] Materials from American conferences - ESMO from the years [5] Materials from South American live-line working conferences - CITTES from the years [6] Materials from national live-line working conferences from the years [7] Live Working. A Cutting-Edge Technique. 50 Years of French History, RTE 2013 [8] Nationalgrid: Innovation Funding Incentive. Electricity Transmission R&D Programme Detailed Reports. Annual Report 2010/11 [9] Specjalne wydanie z okazji ICOLIM 2008 Energetyka nr 5, 2008 [10] Dudek B., Kołakowski T.: Energetyka i stulecie prac pod napięciem na świecie i osiemdziesięciolecie PPN w Polsce, Energetyka nr 3-4, 2012 [11] Opportunities for Live Line Working in New Zealand, KT Power, Inc.,