Prace przy przewodach pod napięciem na obiektach sieci przesyłowej

Transkrypt

1 Bogumił Dudek EPC S.A. Prace przy przewodach pod napięciem na obiektach sieci przesyłowej Wprowadzenie Na poprzedniej konferencji Kabel 2010 w referatach [1]: Polska norma PN-EN 50110: Eksploatacja urządzeń elektrycznych, a projektowane zmiany przepisów państwowych; Modernizacje linii wysokich napięć bez ich wyłączania - prace przy przewodach; Tymczasowe techniki utrzymania zasilania energią elektryczną, zaprezentowano kilka ważnych tematów, które wywołały zainteresowanie. Tematy te prezentowano w kontekście doświadczenia krajowego i zagranicznego z utrzymania elektroenergetycznej sieci pod napięciem. Z perspektywy roku tematyka została rozwinięta: trwają prace legislacyjne nad zmianą Rozporządzenia MG, w celu ujednolicenia wymagań z normą PN-EN ; przeprowadzono modernizacje jednej linii 400 kv wymieniając przewody odgromowe na OPGW pod napięciem oraz wzrosło zainteresowanie tymczasowymi technikami zasilania energią elektryczną zarówno dla potrzeb sieci przesyłowej jak i dystrybucyjnej [2-5]. W niniejszym referacie te doświadczenia z ubiegłego roku zostaną krótko scharakteryzowane i bogato zilustrowane. Prace przy przewodach pod napięciem na obiektach sieci przesyłowej są efektywne ekonomicznie i bezpieczniejsze od prac tradycyjnych [6-15]. Charakterystyka ogólna przewodów w obiektach sieci przesyłowych Obiekty sieci przesyłowej o napięciu znamionowym kv: linie napowietrzne i stacje z reguły wyposażone są w przewody gołe stalowo aluminiowe o przekrojach 525 i 350 mm 2. W ostatnich latach następuje stopniowe wyposażanie sieci w przewody nowej generacji; na liniach są to przewody segmentowe, stopowe i wysokotemperaturowe (inaczej: niskozwisowe); przewody odgromowe zastępowane są przewodami światłowodowymi typu OPGW. Na stacjach oszynowanie jest coraz częściej wykonane z rur aluminiowych. W liniach napowietrznych 220 i 400 kv stosuje się przewody wiązkowe dwu- lub trójprzewodowe, a w linii 750 kv zastosowano wiązkę 4 przewodową. Linia wyposażona w większą liczbę przewodów, w zależności od jej konfiguracji, charakteryzuje się mniejszymi stratami ulotowymi. Zmniejszenie strat związanych z ulotem wpływa korzystnie na obniżenie poziomu hałasu oraz zakłóceń radioelektrycznych wytwarzanych przez linie. Przewody linii dobierane są w taki sposób, aby wykluczyć lub ograniczyć do minimum możliwość ich zerwania się [17, 18].

2 W elektroenergetycznych liniach napowietrznych w Polsce zaleca się stosować przewody o budowie i właściwościach określonych w polskich normach odpowiadających międzynarodowej normalizacji [16, 19]. Przewody nie znormalizowane mogą być stosowane pod warunkiem, że materiały i budowa tych przewodów zostaną wcześniej zbadane przez instytucję naukowo-badawczą i uznane za odpowiednie dla linii napowietrznych albo jeżeli przewody te, z dodatnim wynikiem, znalazły powszechne zastosowanie w praktyce zagranicznej. Ciekawym kierunkiem obserwowanym w innych krajach jest m.in. stosowanie przewodów gołych kolorowych w Polsce jeszcze nie stosowane. Takie rozwiązanie pozwala na wtapianie linii w krajobraz (rys.1). Rys.1 Wtapianie linii w krajobraz poprzez zastosowanie kolorowych przewodów Przewody odgromowe stosuje się w celu ochrony przewodów roboczych przed wyładowaniami atmosferycznymi. Dodatkową funkcją tych przewodów w ostatnich latach jest zastosowanie ich w celach telekomunikacyjnych poprzez rozwiązania światłowodowe. Przewody takie np. typu OPGW są często instalowane w miejsce dotychczasowych przewodów odgromowych. Rys.2 Coraz częściej buduje się linie wielotorowe i wielonapięciowe, a przewody fazowe z reguły są wiązkowe (2-4 przewody na fazę) od lewej: rozwiązania w Niemczech, Japonii i Polsce Z powodu trudności z otrzymaniem zezwoleń lokalizacyjnych dla nowych linii lub potrzebą ograniczania gruntu zajętego pod te budowle buduje się linie wielotorowe i wielonapięciowe (Rys.2). Wymaga to nowego podejścia do prac eksploatacyjnych na takich liniach.

3 Stosowane natomiast na stacjach przesyłowych szyny zbiorcze są miejscem połączenia linii oraz transformatorów, tworząc w ten sposób węzeł sieciowy. W zależności od czynników, tj. wielkości stacji, liczby linii i transformatorów, roli stacji w systemie elektroenergetycznym, systemy szyn zbiorczych mogą być ukształtowane w różnorodny sposób. Są stosowane układy z pojedynczym, podwójnym, a nawet potrójnym systemem szyn. Poszczególne fragmenty szyn mogą być podzielone na sekcje. Do szyn zbiorczych są przyłączone pola rozdzielni. Pole rozdzielni składa się z toru prądowego oraz wyposażenia toru w urządzenia główne i pomocnicze wraz z konstrukcjami wsporczymi oraz przegrodami. Pola te biorą udział w transformacji i rozdziale energii elektrycznej. Szyny zbiorcze wykonane są najczęściej jako wiązkowe przewody gołe lub jako oszynowanie rurowe (Rys.3). Zejścia do aparatów są z reguły przewodowe, ale spotyka się także bezpośrednie połączenia z szynami rurowymi (Rys.4). Rys. 3 Przykładowe rozwiązania oszynowania i zejść przewodowych na stacjach 110 i 400 kv (fot. M.Makuch) Rys. 4 Różne typy połączeń stosowane na stacjach przesyłowych: połączenie rur i przewodów oraz osprzętu przewodowego (fot. M.Makuch) Wybrane prace przy przewodach pod napięciem na obiektach sieci przesyłowej Różnorodność stosowanych rozwiązań przewodów i oszynowania wymaga zróżnicowania techniczno technologicznego wykonywanych prac eksploatacyjnych, a pewne możliwości zastosowania prac pod napięciem mogą dotyczyć procesów inwestycyjnych zwłaszcza związanych z modernizacjami linii, przebudowie ich w trasie dotychczasowych przebiegów oraz podobnymi pracami na stacjach.

4 Możliwości wykonawcze prac pod napięciem przy przewodach zależą od ich dostępności, a więc bezpiecznego zetknięcia z przewodem co wymaga przestrzegania bezpiecznych odległości oraz uwzględnienia poziomów oddziaływania pól elektromagnetycznych i stosowania odpowiednich środków ochronnych (rysunki Z1 i Z2). Aby wcześniej wykryć uszkodzenia przewodów czynnych obiektów sieciowych prowadzi się okresowe badania termowizyjne, które wyjątkowo skuteczne są w obrębie stacji co wynika z reguły z większych obciążeń prądowych niż na liniach. Na liniach skuteczniejsze okazuje się prowadzenie diagnostyki badaniem zjawiska korony. Do badań tych wykorzystuje się śmigłowce, a nawet niewielkie samoloty (rysunki Z3). Odkryte miejsca potencjalnych uszkodzeń powinny być wcześniej, zanim pojawi się stan awaryjny, usunięte. Ciekawym przykładem przeciwdziałania uszkodzeniom przewodów jest ich dodatkowe zbocznikowanie (Z3, Rys. 4). Potrzeby inwestycyjne unowocześnienia transmisji telekomunikacyjnych spowodowały dynamiczny przyrost długości instalowanych przewodów typu OPGW. Wzorem wielu państw również w Polsce zdecydowano się na zastosowanie technologii montażu lub wymiany przewodów odgromowych na typu OPGW w warunkach pracy linii. Opanowanie tych technologii wymagało dobrego przeszkolenia i ćwiczeń doskonalących realizację prac. Pierwsze tego typu prace zostały wykonane na linii jednotorowej 400 kv Kozienice- Mory (Z4, Rys. 1-4). Doświadczenia uzyskane z tych prac mogą zaowocować podjęciem się jeszcze trudniejszych prac z zakresu wymiany przewodów roboczych, fazowych. Możliwości w tym zakresie przedstawiono na poglądowych ilustracjach Z4, Rys. 5 i 6. Uszkodzenia przewodów na liniach należy usuwać. W celu wykonania prac stosuje się rowerki i wózki jezdne oraz specjalne pomosty przeznaczone także do pojedynczych przewodów (Z5). W miejsce uszkodzeń, rozpleceń, rozmieleń oplotu aluminiowego stosuje się złączki reparacyjne lub specjalne uchwyty oplotowe. Niektóre z tego typu uszkodzeń mogą być usuwane przez roboty. W celu szybkiego dotarcia do miejsc uszkodzeń stosuje się często śmigłowce (Z8, Rys. 2). Opanowano także technologie napraw przewodu poprzez wycięcie uszkodzonego odcinka, i w konsekwencji zaprasowania oddzielnie rdzenia stalowego i oplotu aluminiowego. Usuwanie pewnych uszkodzeń przewodów na stacjach podobne jest do prac na liniach napowietrznych. Podobnie zresztą rzecz się ma z odstępnikami. Zarówno oszynowanie stacji, zejścia przewodów do aparatów, dłuższe odcinki szyn mogą być naprawiane i wymieniane pod napięciem (Z6 i Z7). Do prac tych wykorzystywane są wieże izolacyjne oraz coraz częściej podnośniki z ramieniem izolacyjnym. Rozbudowy stacji o kolejne pola często w innych krajach realizuje się z wykorzystaniem do transportu i osadzenia na miejscu montażu śmigłowce (Z8). Efektywność obsługi linii napowietrznych z użyciem śmigłowców w wielu krajach stanowi stały element eksploatacji sieci. Podsumowanie W sytuacji przywiązywania coraz większej wagi i odpowiedzialności za bezawaryjne utrzymanie stanu technicznego obiektów sieciowych bezwyłączeniowe techniki, w tym prace pod napięciem są orężem niezawodnym, nowoczesnym i bezpiecznym.

5 Załącznik (Z): Prace przy przewodach pod napięciem na obiektach sieci przesyłowej Z1) Możliwości bezpiecznego zetknięcia z przewodem pod napięciem determinują odległości Rys. 1 Dostęp do przewodów zwłaszcza pod napięciem wymaga specjalistycznego przygotowania Rys. 2 Wyznaczanie bezpiecznych odległości do PPN z zastosowaniem drabin izolacyjnych Rys. 3 Wyznaczanie bezpiecznych odległości do PPN z podnośnika z ramieniem izolacyjnym Przewód ochronny B A DV C Q Zewnętrzna faza H G D h F R E Faza środkowa Wyrównywacz potencjałów Rys. 4 Wyznaczanie bezpiecznych odległości do PPN wykonywanych z płozy śmigłowca

6 Z2) Kontakt z przewodem wymaga opanowania zjawisk wynikających z oddziaływania pola elektromagnetycznego Rys. 1 Rozkład natężenia pola elektrycznego i magnetycznego na słupie linii 380 kv Rys. 2 Typowa sylwetka montera podczas PPN Rys. 3 Praktyczny przykład pozycji z rys. 2 (obok) Rys. 4 Schemat badania efektywności ekranowania ubiorów przewodzących do PPN Rys.5 Układ pomiaru prądów w układzie odizolowanym od ziemi wg PN-EN 60895

7 Z3) Przyczyny uszkodzeń przewodów badane są różnymi metodami nowoczesnej diagnostyki Rys. 1 Zestaw do diagnostyki linii zamontowany do śmigłowca Rys.2 Stanowisko do diagnostyki linii na pokładzie śmigłowca Rys. 3 Podwyższona temperatura zacisku dławika w.cz. Przyrost temperatury zacisku w stosunku do przewodu ok. 60 o C. (źr. PSE Wschód) Rys.4 Podwyższona temperatura uchwytu odciągowego i zbocznikowanie gorącego połączenia

8 Z4) Wymiana lub montaż przewodów odgromowych i fazowych może odbywać się pod napięciem Rys. 1 Rolki rozmieszczane są co ok. 10 m na całej długości przęsła Rys.2 Moment nakładania rolki obrotowej Rys. 3 Przewody wymieniane nawinięte na bębnie wymagają aby stanowisko wciągarki było ekwipotecjalne Rys. 4 Ciągnięte przewody są podczas całego procesu uziemione poprzez ruchomy blok Rys. 5 Schemat możliwości wymiany przewodu fazowego pod napięciem Rys.6 Montaż dodatkowej fazy w celu wymiany przewodu fazowego pod napięciem

9 Z5) Prace eksploatacyjne na przewodach linii przesyłowej pod napięciem Rys. 1 Praca pod napięciem z wózka na wiązce trójprzewodowej Rys.2 Praca z wózka jezdnego na wiązce czteroprzewodowej linii 750 kv Rys. 3 Rozmietlony przewód linii 220 kv Rys. 4 Zaprasowanie złączki reparacyjnej pod napięciem (źr. Eltel Rzeszów) Rys. 5 Uszkodzenia przewodów (ESKOM, RPA)

10 Z6) Prace eksploatacyjne przy przewodach oszynowania stacji przesyłowej pod napięciem Rys. 1 Połączenia przewodowe do aparatury na stacji elektroenergetycznej; 1-, 2-szyny zbiorcze, 3-odłacznik szynowy, 4-wyłącznik, 5-przekładnik prądowy, 6-przekładnik napięciowy, 7-odłącznik liniowy, 8-ogranicznik przepięć, 9-pole transformatora, 10-pole linii Rys.2 Prace pod napięciem na stacji z platform izolacyjnych Rys. 3 Prace pod napięciem przy biegunach odłącznika Rys. 4 Prace pod napięciem przy oszynowaniu stacji z platform izolacyjnych na specjalnych pojazdach Rys.5 Prace przy przewodach oszynowania przy użyciu podnośnika z ramieniem izolacyjnym

11 Z7) Prace pod napięciem na stacji przy oszynowaniu rurowym Rys.2 Montaż podestu izolacyjnego Rys. 3 Wejście na wieże odbywa się po drabinie izolacyjnej Rys. 1 Wieża izolacyjna Rys.4 Podnośnik gąsienicowy (źr. folder EdF)

12 Z8) Efektywność obsługi przewodów linii przesyłowych zapewniają usługi śmigłowcowe Rys. 1 Naprawy sieci z płozy śmigłowca wymiana odstępnika przewodów Rys. 2 Naprawa rozmielenia przewodu Rys. 3 Montaż na przewodach odgromowych elementów do odstraszania ptaków Rys. 4 Montaż kul sygnalizacyjnych Rys.5 Automat do zakładania kul sygnalizacyjnych

13 Literatura [1] Referaty XVII Konferencji Szkoleniowo Technicznej: Elektroenergetyczne linie kablowe i napowietrzne, KABEL 2010, Zakopane [2] Dudek B., Pilch W.: Utrzymanie ciągłości zasilania energią elektryczną odbiorców za pomocą rozwiązań tymczasowych, Energetyka nr 2, 2010 [3] Dudek B., Pilch W.: Systemy gwarantowanego zasilania. Tymczasowe techniki utrzymanie zasilania energią elektryczną, Elektroinfo nr 6, 2010 s [4] Bartodziej G., Tomaszewski M.: Problemy rozległych awarii sieci elektroenergetycznych, Racibórz 2010 [5] Dobroczek A., Dudek B.: Możliwości zastosowania stacji i pól przewoźnych, Automatyka elektroenergetyczna nr 3, 2010, s [6] Dudek B.: Polska norma PN-EN Eksploatacja urządzeń elektrycznych a projektowane zmiany przepisów państwowych, Elektroinfo nr 9, 2010 s [7] Szastałło J., Dzięciołowski R., Dobroczek A., Dudek B.: Technika i technologie. Rozwiązania tymczasowe. Ciągłość zasilania, Energia elektryczna. Biuletyn branżowy PTPiREE nr 9, 2010 s [8] Dudek B.: Bezwyłączeniowe techniki eksploatacji sieci przesyłowej, Elektroenergetyka nr 2-3, 2010 s [9] Dudek B.: Prace pod napięciem w sieci dystrybucyjnej podręcznik INPE nr 32, 2010 [10] Rogiński L., Dudek B.: Wymiana pod napięciem przewodów odgromowych na OPGW w Polsce X Konferencja Prace Pod Napięciem, czerwca 2010 r., Łódź s [11] Gacek Z., Dudek B.: Coraz bliżej urządzeń elektrycznych analiza bezpiecznych odległości zbliżenia w praktyce krajowej i międzynarodowej X Konferencja Prace Pod Napięciem, czerwca 2010 r., Łódź s [12] Giża A., Dudek B., Nowikow J.: Ubiory ochronne do prac pod napięciem wymagania normalizacyjne, a praktyka; X Konferencja Prace Pod Napięciem, czerwca 2010 r., Łódź s [13] Dudek B.: Prace pod napięciem - skąd i dokąd zmierzamy, Biuletyn PSE Operator nr 5, 2010 s [14] PN-EN :2005. Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 45 kv. Część 1. Wymagania ogólne Wspólne specyfikacje. [15] Materiały z Międzynarodowych Konferencji Prac Pod Napięciem ICOLIM: Kesthely 1992, Miluza 1994, Wenecja 1996, Lizbona 1998, Madryt 2000, Berlin 2002, Bukareszt 2004, Praga 2006, Toruń [16] Kuczkowska I., Argasińska H.: Komentarz do normy PN-EN , Warszawa 2002 r., [17] Kosztaluk R., Mikulski J., Dąbrowski J.: Zawodność przewodów odgromowych, Przegląd Elektrotechniczny nr 1, 2003 (materiały z Sympozjum EUI 2003), [18] Strużewska E.: Przewody odgromowe typu OPGW w liniach NN doświadczenia eksploatacyjne PSE SA, Przegląd Elektrotechniczny nr 1, 2005 (materiały z Sympozjum EUI 2005), [19] Standardowe specyfikacje techniczne, Wymagania techniczne dla przewodów, przewodów odgromowych, OPGW oraz wymagania dla osprzętu przewodów OPGW, PSE Operator S.A. dostępne na stronie