ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE I KABLOWE WYSOKICH I NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ. Konferencja Naukowo-Techniczna października 2019 r.

Transkrypt

1 Konferencja Naukowo-Techniczna ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE I KABLOWE WYSOKICH I NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ października 2019 r., Wisła ORGANIZATOR PATRONAT MEDIALNY

2 Materiały konferencyjne zostały przygotowane na podstawie składów komputerowych dostarczonych przez Autorów Wydawca: Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej ul. Wołyńska 22, Poznań tel , fax ptpiree@ptpiree.pl

3 Konferencja Naukowo-Techniczna ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE I KABLOWE WYSOKICH I NAJWYŻSZYCH NAPIĘĆ ORGANIZATOR - POLSKIE TOWARZYSTWO PRZESYŁU I ROZDZIAŁU ENERGII ELEKTRYCZNEJ UL. WOŁYŃSKA 22, POZNAŃ, TEL , FAX MIEJSCE - HOTEL GOŁĘBIEWSKI W WIŚLE, AL. KS. BP. BURSCHE 3, WISŁA TERMIN PAŹDZIERNIKA 2019 R.

4

5 SPIS TREŚCI Referaty zostały umieszczone w materiałach zgodnie z kolejnością nadsyłania a nie kolejnością prezentowania na Konferencji Nr sesji / Nr referatu Tytuł Strona 2/2 Systemy kablowe z przeplotem żył powrotnych George Anders (aco Anders Consulting) /1 Projektowanie linii napowietrznych w oparciu o normę PN-EN Krzysztof Ściobłowski (Energoprojekt-Kraków SA) /2 Analiza mechaniki przewodów elektroenergetycznych w sekcjach odciągowych linii WN i NN Paweł Kubek (Politechnika Śląska w Gliwicach) /3 Najczęstsze problemy komunikacji społecznej w przygotowaniu inwestycji sieciowych (linie napowietrzne AC i DC oraz kablowe) w środowisku naturalnym człowieka Bogumił Dudek (Polski Komitet Bezpieczeństwa w Elektryce SEP) /2 Dobór przewodów odgromowych ze względu na wytrzymałość cieplną Jacek Klucznik (Politechnika Gdańsk), Grzegorz Mańkowski (Elfeko SA) /1 Wyniki badań napięciowych układów izolacyjnych linii WN i NN przeprowadzonych w Instytucie Energetyki w latach Jan Szokalski (Instytut Energetyki - Instytut Badawczy) /2 Certyfikacja w branży elektroenergetycznej. Zapotrzebowanie rynku i kierunki rozwoju Marcin Pacurkowski (Instytut Energetyki - Instytut Badawczy) /1 Technologia linii tymczasowej opartej na UMKW, jako nowoczesne rozwiązanie w budownictwie sieciowym Grzegorz Kowalczyk (ARINET Sp. z o.o.) /2 Kompleksowe modernizacje i odcinkowe przebudowy linii napowietrznych w warunkach techniki prac pod napięciem Bogumił Dudek (Polski Komitet Bezpieczeństwa w Elektryce SEP) /4 Zaawansowane wykorzystanie danych na bazie modelu PLS-CADD Maciej Bigosiński, Dominik Brudniak, Bartłomiej Cyganek, Jonasz Jałocha (Energoprojekt-Kraków SA) /3 Ocena zagrożenia porażeniowego dla słupów w miejscach często uczęszczanych Mirosław Schwann (Kentia Firma Konsultingowa)

6 3/4 Wpływ nowelizacji kodeksu cywilnego na procesy inwestycyjne Katarzyna Mędraś (ADREM KANCELARIA PRAWNA) /3 Zwiększenie efektywności energetycznej nowych linii 110 kv projektowanych w oparciu o normę PN-EN Krzysztof Ściobłowski (Energoprojekt-Kraków SA) /3 Wielonapięciowe elektroenergetyczne linie napowietrzne WN i NN - rozwój, modelowanie Agnieszka Dziendziel (PSE Innowacje Sp. z o.o., Politechnika Śląska), Henryk Kocot (Politechnika Śląska), Paweł Kubek (PSE Innowacje Sp. z o.o., Politechnika Śląska) /2 Systemy kablowe WN z monitoringiem temperatury pracy kabli. Dobór elementów systemu DTS Andrzej Cichy (TELE-FONIKA KABLE SA)

7 SYSTEMY KABLOWE Z PRZEPLOTEM ŻYŁ POWROTNYCH George Anders aco Anders Consulting SYSTEMY KABLOWE Z PRZEPLOTEM ŻYŁ POWROTNYCH 7

8 8 SYSTEMY KABLOWE Z PRZEPLOTEM ŻYŁ POWROTNYCH

9 SYSTEMY KABLOWE Z PRZEPLOTEM ŻYŁ POWROTNYCH 9

17 PROJEKTOWANIE LINII NAPOW WIETRZNYCH W OPARCIU O NORMĘ PN-EN Krzysztof Ściobłowski Energoprojekt-Kraków SA PROJEKTOWANIE LINII NAPOWIETRZNYCH W OPARCIU O NORMĘ PN-EN

18 18 PROJEKTOWANIE LINII NAPOWIETRZNYCH W OPARCIU O NORMĘ PN-EN

19 PROJEKTOWANIE LINII NAPOWIETRZNYCH W OPARCIU O NORMĘ PN-EN

25 ANALIZA MECHANIKI PRZEWODÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH W SEKC CJACH ODCIĄGOWYCH LINII WN I NN Paweł Kubek Politechnika Śląska w Gliwicach ANALIZA MECHANIKI PRZEWODÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH W SEKCJACH ODCIĄGOWYCH LINII WN I NN 25

26 26 ANALIZA MECHANIKI PRZEWODÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH W SEKCJACH ODCIĄGOWYCH LINII WN I NN

27 ANALIZA MECHANIKI PRZEWODÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH W SEKCJACH ODCIĄGOWYCH LINII WN I NN 27

29 ANALIZA MECHANIKI PRZEWODÓW ELEKTROENERGETYCZNYCH W SEKCJACH ODCIĄGOWYCH LINII WN I NN 29

31 NAJCZĘSTSZE PROBLEMY KOMUNIKACJI SPOŁECZNEJ W PRZYGOTOWANIU INWESTYCJI SIECIOWYCH (LINIE NAPOWIETRZNE AC I DC ORAZ KABLOWE) W ŚRODOWISKU NATURALNYM CZŁOWIEKA Bogumił Dudek Polski Komitet Bezpieczeństwa w Elektryce SEP NAJCZĘSTSZE PROBLEMY KOMUNIKACJI SPOŁECZNEJ W PRZYGOTOWANIU INWESTYCJI SIECIOWYCH... 31

32 32 NAJCZĘSTSZE PROBLEMY KOMUNIKACJI SPOŁECZNEJ W PRZYGOTOWANIU INWESTYCJI SIECIOWYCH...

33 NAJCZĘSTSZE PROBLEMY KOMUNIKACJI SPOŁECZNEJ W PRZYGOTOWANIU INWESTYCJI SIECIOWYCH... 33

51 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ Jacek Klucznik Politechnika Gdańsk Grzegorz Mańkowski Elfeko SA 1. Wstęp Przewody odgromowe w liniach napowietrznych dobierane są ze względu na wytrzymałość mechaniczną oraz wytrzymałość ciepną. Wytrzymałość cieplna przewodu jest określona w jego karcie katalogowej przez producenta, który podaje w jakich warunkach temperatura przewodu odgromowego osiągnie wartość graniczną. o nagrzewaniu przewodu odgromowego w czasie trwania zwarcia w linii napowietrznej decydują dwa czynniki. Pierwszym jest wartość prądu płynącego w danym przewodzie odgromowym. Wartości te są różne w poszczególnych przęsłach linii. Zależą one miedzy innymi od mocy zwarciowych w stacjach w najbliższym otoczeniu analizowanej linii, od przekroju przewodów fazowych i odgromowych, geometrii słupów, rezystancji uziemień słupów. Obecnie wyznaczanie rozpływu prądów zwarciowych w przewodach odgromowych przeprowadzane jest z wykorzystaniem programów komputerowych, które pozwalają na uwzględnienie powyższych czynników i precyzyjne określenie jakie wartości prądów w przewodach odgromowych będą występowały w poszczególnych przęsłach linii. Drugim czynnikiem decydującym o nagrzewaniu przewodu w trakcie trwania zwarcia jest czas w jakim prąd zwarciowy przepływa w przewodzie odgromowym. Czas trwania zwarcia zależy bezpośrednio od działania układów elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ) i dlatego może być on różny w zależności od zastosowanych rozwiązań układów EAZ. Dodatkowo, czas od chwili wystąpienia zwarcia do wyłączenia linii, może nie być taki sam na całej długości linii, a zależeć od miejsca wystąpienia zwarcia w danej linii. W praktyce dość często przewód odgromowy dobierany jest dla jednego maksymalnego czasu trwania zwarcia określonego dla danej linii. Takie podejście może powodować istotne przewymiarowanie przewodów odgromowych, niejednokrotnie wymuszające stosowanie konstrukcji słupów o większej wytrzymałości mechanicznej. Konsekwencją powyższego jest wzrost kosztów budowy czy modernizacji linii. Niniejszy referat jest próbą podjęcia dyskusji dotyczącej ujednolicenia zasad przyjmowania czasu trwania zwarcia dla celów doboru przewodów odgromowych. 2. Układy elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej w liniach napowietrznych WN i NN Stosowanie w liniach napowietrznych zabezpieczeń od skutków zwarć wymagane jest przepisami. Najważniejszymi dokumentami w tej dziedzinie są Rozporządzenie Ministra DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ 51

52 Gospodarki w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego [1], Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej [2], Instrukcje Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnych np. [3], [4] oraz standardy techniczne np. [5], [6].Na podstawie powyższych dokumentów można zestawić wymagania jakie stawiane są dla linii poszczególnych napięć. Dla linii NN (400 i 220 kv), zgodnie ze standardami PSE [5] wymagane są urządzenia zabezpieczeniowe o następujących głównych funkcjach: zabezpieczenie podstawowe 1 (główna funkcja różnicowa 87L), zabezpieczenie podstawowe 2 (główna funkcja odległościowa 21), zabezpieczenie podstawowe 3 (główna funkcja odległościowa 21), zabezpieczenie rezerwowe (główna funkcja zerowo-prądowa kierunkowa, dwustopniowa 67N). Z kolei dla linii 110 kv wymaga się [5] stosowania układów EAZ o następujących funkcjach głównych: zabezpieczenie podstawowe (główna funkcja odległościowa - 21 lub główna funkcja różnicowa - 87L obligatoryjna dla linii krótkich), zabezpieczenie rezerwowe (główna funkcja ziemnozwarciowa kierunkowa - 67N lub główna funkcja odległościowa - 21, jeśli zabezpieczeniem podstawowym jest zabezpieczenie różnicowe 87L). Dla wszystkich linii 110, 220 i 400 kv wymagane są również urządzenia komunikacyjne do realizacji funkcji telezabezpieczeń (główna funkcja współpracy z zabezpieczeniami po drugiej stronie linii) oraz urządzenie realizujące SPZ. W przypadku spółek dystrybucyjnych wymagania odnośnie sieci 110 kv są zbieżne ze standardami PSE, przy czym [3], [4] wymagania co komunikacji zabezpieczeń odległościowych dotyczą układów, w których do stacji na jednym z krańców linii jest przyłączony GPO (główny punkt odbioru energii). Na podstawie powyższego zestawienia można zauważyć, że generalnie w Polsce, w sieciach WN i NN spotyka się trzy podstawowe typy zabezpieczeń: różnicowe (87), odległościowe (21) z funkcją telezabezpieczenia lub bez i zerowoprądowe kierunkowe (67N) najczęściej bez funkcji telezabezpieczenia. Dla wszystkich tych zabezpieczeń przeanalizowano jak będzie się kształtował czas zadziałania i wyłączenia zwarcia. Zabezpieczenie różnicowe obejmuje swoim działaniem całą chronioną linię (rys. 1). Zabezpieczenie jest zabezpieczeniem bezzwłocznym, tak więc czas wyłączenia linii przy zwarciu jest stały na całej długości chronionej linii i wynika z czasu własnego zabezpieczenia (wymagany czas T z < 30 ms) oraz czasu własnego wyłącznika (wymagany czas T w <40 ms z możliwością odstępstwa w uzasadnionych przypadkach [2]. Całkowity czas wyłączenia zwarcia nie powinien przekroczyć więc 70 ms, chociaż w IRESP dopuszcza się wyłączenie z czasem do 120 ms (sieć 220 i 400 kv) lub do 150 ms (sieć 110 kv). 52 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ

53 Rys. 1. Strefa działania oraz czas działania zabezpieczenia różnicowego Zabezpieczenie odległościowe obejmuje swoim działaniem całą chronioną linię, ale czasy wyłączenia zależą od lokalizacji zwarcia (rys. 2). Strefa pierwsza, działająca bezzwłocznie obejmuje swoim zasięgiem około 85 % długości linii licząc od miejsca zainstalowania zabezpieczenia. Strefa druga, działająca z opóźnieniem ms, obejmuje swoim działaniem pozostałą część linii, szyny stacyjne i część dalszych linii odchodzących od stacji przeciwległej. Czas otwarcia wyłączników na obu końcach linii będzie zatem zależał od miejsca wystąpienia zwarcia. Otwarcie wyłącznika w stacji początkowej (stacja A rys. 2) dla wszystkich zwarć w linii jakie wystąpią od stacji A do 85% długości linii nastąpi z czasem i strefy (T ZI ) powiększonym o czas własny wyłącznika. Czas wyłączenia będzie podobny jak dla zabezpieczenia różnicowego. Zwarcia ulokowane przy końcu linii wyłączane będą z czasem II strefy (T ZII ) powiększonym o czas własny wyłącznika T W. Czas ten można oszacować na ms. Podobnie będą kształtować się czasy otwarcia wyłącznika w stacji końcowej (stacja B rys.2). Przy zwarciach w początkowej części linii (do 15 % długości linii) wyłącznik w stacji B zostanie otwarty po czasie ms (strefa II), a przy zwarciach w pozostałej części linii dużo szybciej, po czasie do 70 ms. DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ 53

54 Rys. 2. Strefy działania oraz czas działania zabezpieczenia odległościowego bez komunikacji W znakomitej większości przypadków wymaga się jednak, aby zabezpieczenia odległościowe były wyposażone w łącze komunikacyjne i realizowane były funkcje uwspółbieżnienia zabezpieczeń. Stosując uaktywnienie strefy pierwszej rozszerzonej lub przyspieszenie działania strefy II uzyskuje się skrócenie czasu wyłączania zwarć. w efekcie otwarcie wyłącznika na początku linii (stacja A) przy zwarciu w pobliżu końca linii następuje nieznacznie późnej niż przy zwarciach w początkowej części linii. Opóźnienie to wynika z czasu komunikacji zabezpieczeń (T k rys. 3 ). Zgodnie z obowiązującymi standardami czas ten powinien być nie dłuższy niż 20 ms. Na tej samej zasadzie przyspieszeniu ulega otwieranie wyłącznika w stacji końcowej przy zwarciach występujących na początku linii. Ilustruje to rysunek 3. Można więc zauważyć, że czas wyłączenia linii przez zabezpieczenia odległościowe działające współbieżnie nie powinien przekroczyć 90 ms. Na ten czas składa się czas działania zabezpieczenia w strefie pierwszej T ZI (do 30 ms), czas komunikacji T k (do 20 ms) i czas wyłącznika T W (do 40 ms). w efekcie uzyskuje się czas porównywalny do sytuacji zastosowania zabezpieczeń różnicowych. 54 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ

55 A B Linia AB Z IA Z IIA Z IB Z IIB T ZI +T k +T W T ZI +T W T k A miejsce zwarcia B T ZI +T k +T W T k T ZI +T W A miejsce zwarcia B Rys. 3. Strefy działania oraz czas działania zabezpieczeń odległościowych z komunikacją (pracujących współbieżnie) Ostatnim zabezpieczeniem jakie może być stosowane w liniach napowietrznych NN i WN jest zabezpieczenie zerowoprądowe kierunkowe. Pełni ono funkcję rezerwową względem pozostałych zabezpieczeń. Zabezpieczenie ma zwykle dwa stopnie działania, różniące się nastawioną wartością rozruchową oraz czasem zwłoki. Na rysunku 4 pokazano zasięg działania obu stopni zabezpieczenia oraz charakterystyki czasowe. Stopień pierwszy (I0>>) obejmuje od 60 do 80 % długości chronionej linii. Spotyka się dwa sposoby nastawienia zwłoki czasowej T I0>> tego członu. Może on działać bezzwłocznie (z czasem własnym zabezpieczenia), jeżeli jego zadziałanie powoduje pobudzenie automatyki SPZ lub ze zwłoką czasową wynoszącą 0,3-0,5 s gdy jego pobudzenie nie oddziałuje na automatykę SPZ. Stopień drugi (I0>) działa z jeszcze większym opóźnieniem T I0> (nawet ponad 1 s), a obszar jego działania obejmuje całą chronioną linię. Możliwe są również rozwiązania z wykorzystaniem kanałów komunikacyjnych [5] gdzie pobudzenie zabezpieczeń ziemnozwarciowych na obu końcach linii powoduje bezzwłoczne, obustronne wyłączenie linii. Tego typu układów nie spotyka się w liniach będących własnością OSD. DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ 55

56 A B Linia AB I0>> A I0> A I0>> B I0> B T I0> +T W T I0>> +T W bez SPZ z SPZ T I0>> +T W A miejsce zwarcia B T I0> +T W bez SPZ z SPZ T I0>> +T W T I0>> +T W A miejsce zwarcia B Rys. 4. Zasięg działania oraz czas działania zabezpieczeń zerowoprądowych kierunkowych Rozważania przedstawione powyżej podsumowano w tabeli 1. Zawiera ona maksymalne czasy po jakim wyłączniki zainstalowane na początku linii (stacja A) i na końcu linii (stacja B) przerwą przepływ prądu zwarciowego w zależności od stosowanych w linii zabezpieczeń. w tabeli wyróżniono trzy charakterystyczne obszary w jakich mogą wystąpić zwarcia: początek linii (0-30% długości linii), środek linii (30-70% długości linii) i koniec linii (70-100% długości linii). Obszary te wynikają z zaprezentowanych rozważań dotyczących zasięgu działania zabezpieczeń odległościowych i ziemnozwarciowych. w oparciu o prezentowaną tabelę możliwe jest określenie narażeń cieplnych związanych z przepływem prądu zwarciowego 56 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ

57 Tabela 1. Zestawienie maksymalnych czasów wyłączeń w zależności od miejsca zwarcia w linii oraz stosowanych zabezpieczeń Rodzaj zabezpieczeń zabezpieczenie różnicowe zabezpieczenie odległościowe z komunikacją. zabezpieczenie odległościowe bez komunikacji zabezpieczenie ziemnozwarciowe z komunikacją zabezpieczenie ziemnozwarciowe bez komunikacji zabezpieczenie ziemnozwarciowe bez komunikacji SPZ Miejsce zwarcia 0-30% Czas wyłączenia stacja A Czas wyłączenia stacja B Miejsce zwarcia 30-70% Czas wyłączenia stacja A Czas wyłączenia stacja B Miejsce zwarcia 70% - 100% Czas wyłączenia stacja A Czas wyłączenia stacja B tak 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms tak 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms tak 120 ms 600 ms 120 ms 120 ms 600 ms 120 ms tak 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms 120 ms tak 120 ms ms 120 ms 120 ms ms 120 ms nie ms > 1 s 600 ms 600 ms > 1 s ms Analizując tabelę w kontekście wymagań prezentowanych na początku rozdziału można zauważyć, że dla poszczególnych grup linii elektroenergetycznych można określić czasy przepływu prądu zwarciowego. Dla linii NN (400 kv i 220 kv), instalowane są trzy zabezpieczenia podstawowe, z których każde powinno wyłączyć linię z czasem nie dłuższym niż 120 ms, niezależnie od miejsca wystąpienia zwarcia. Zastosowanie trzech zabezpieczeń podstawowych powoduje, że prawdopodobieństwo, że każde z tych trzech niezależnych zabezpieczeń zawiedzie i zwarcie zostanie wyłączone z dłuższą zwłoką przez zabezpieczenie rezerwowe ziemnozwarciowe jest bardzo małe i w ocenie autorów nie powinno być brane pod uwagę w procesie doboru przewodów odgromowych. Wymóg stosowania układów SPZ powoduje, że do oceny narażenia cieplnego przewodów przy przepływie prądu zwarciowego powinien być brany pod uwagę czas 2 x 120 ms. Dla linii WN (110 kv), instalowane jest jedno zabezpieczenia podstawowe i jedno zabezpieczanie rezerwowe. w przypadku stosowania zabezpieczenia różnicowego jako podstawowego i zabezpieczenia odległościowego z komunikacją jako rezerwowego, do oceny narażenia cieplnego przewodów przy przepływie prądu zwarciowego powinien być brany pod uwagę czas 2 x 120 ms (z uwzględnieniem SPZ). Jest to sytuacja analogiczna jak dla linii NN. W przypadku stosowania zabezpieczenia odległościowego jako podstawowego i zabezpieczenia zerowoprądowego kierunkowego jako rezerwowego możliwe są do uzyskania różne czasy wyłączeń, w zależności od nastawień zabezpieczeń: Zabezpieczenie odległościowe z komunikacją i zabezpieczenie ziemnozwarciowe szybkie współdziałające z SPZ. Przy prawidłowym działaniu obu zabezpieczeń czas nie przekroczy 2 x 120 ms. w sytuacji gdy zawiedzie zabezpieczenie podstawowe linii, czas obustronnego DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ 57

58 wyłączenia zwarcia nie przekroczy 120 ms dla zwarć ulokowanych w środku linii, natomiast dla zwarć ulokowanych na początku i na końcu linii wyłączenia nie będą jednoczesne. Zwarcie ulokowane pod koniec linii spowoduje otwarcie wyłącznika na początku linii z czasem przekraczającym 1 s (czas zwłoki drugiego stopnia T I0> - rys. 4). Wyłączenia w stacji na końcu linii, przy zwarciach występujących na początku linii też nastąpią ze zwłoką ponad 1 s (czas zwłoki drugiego stopnia T I0> ). Zabezpieczenie odległościowe bez komunikacji i zabezpieczenie ziemnozwarciowe wolne. Przy prawidłowym działaniu obu zabezpieczeń czas obustronnego wyłączenia zwarcia nie przekroczy 120 ms dla zwarć ulokowanych od około 15 do 85 % długości linii (zgodnie z zasięgiem stref pierwszych rys. 2). Dla zwarć ulokowanych na początku i na końcu linii wyłączenia nie będą jednoczesne. Zwarcie ulokowane pod koniec linii spowoduje otwarcie wyłącznika na początku linii z czasem na poziomie 0,4 0,6 s (czas zwłoki strefy drugiej). Podobnie wyłączenie w stacji na końcu linii, przy zwarciach występujących na początku linii też nastąpią ze zwłoką 0,4-0,6. Stosowanie w linii SPZ spowoduje, że proces przepływu prądu zwarciowego powtórzy się według takiego samego schematu. w przypadku gdy zabezpieczenie podstawowe zawiedzie, to wyłączenie w stacji bliżej miejsca zwarcia nastąpi ze zwłoką do 600 ms (czas zwłoki i stopnia I0>>), a wyłączenie w stacji oddalonej od zwarcia nastąpi ze zwłoką ponad 1 s (czas zwłoki II stopnia I0>). Tabela 2. Maksymalne czasy otwarcia wyłączników w liniach NN i WN w zależności od rodzaju stosowanych zabezpieczeń przy uwzględnieniu awarii jednego z zabezpieczeń podstawowych Napięcie znamionowe linii, Rodzaj stosowanych zabezpieczeń Miejsce zwarcia 0-30% Czas wyłączenia stacja A Czas wyłączenia stacja B Miejsce zwarcia 30-70% Czas wyłączenia stacja A Czas wyłączenia stacja B Miejsce zwarcia 70% - 100% Czas wyłączenia stacja A Czas wyłączenia stacja B 400 i 220 kv 2 x 120 ms 110 kv zab. różnicowe i zab. odległościowe 2 x 120 ms z komunikacją 110 kv zab. odległościowe z komunikacją, szybkie 2 x 120 ms > 1 s 2 x 120 ms 2 x 120 ms > 1 s 2 x 120 ms zab. ziemnozwarciowe 110 kv zab. odległościowe z komunikacją, wolne zab. ziemnozwarciowe 600 ms > 1 s 600 ms 600 ms > 1 s 600 ms Powyższa analiza wskazuje, że dobór przewodów odgromowych dla danej linii powinien być oparty o znajomość układów zabezpieczeń i ich nastawień. Obecnie bardzo często przy projektowaniu linii do obliczeń wytrzymałości cieplnej przewodów odgromowych przyjmuje się czas 0,6 s, niezależnie od miejsca wystąpienia zwarcia, napięcia linii i stosowanych zabezpieczeń. z przeprowadzonej analizy (Tabela 2) wynika, że taka wartość czasu trwania zwarcia wystąpi jedynie dla części linii o napięciu znamionowym 110 kv. 58 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ

59 3. Nagrzewanie przewodów odgromowych w trakcie zwarcia W celu obliczania rozpływu prądów przewodach odgromowych mogą być stosowane różne metody obliczeniowe oparte o zastosowanie uniwersalnych programów komercyjnych umożliwiających wykorzystanie wieloprzewodowych modeli linii np. ATP EMTP [7], PowerFactory [9] lub dedykowane programy np. [8] czy metody [9]. Obliczenia te bazują na informacjach o budowie linii, takich jak topologia, wykaz słupów, rodzaje przewodów, długości przęseł oraz na parametrach zwarciowych określonych dla stacji elektroenergetycznych zasilających analizowany układ. Niezależnie od stosowanej metody obliczeniowej efektem obliczeń jest najczęściej określenie największych wartości prądów płynących w przewodzie odgromowym (lub przewodach) w danym przęśle linii. Warto tu przypomnieć, że wartość prądu zwarciowego w przewodzie odgromowym jest inna niż w przewodzie fazowym oraz, że wartość prądu w przewodach odgromowych maleje w funkcji odległości od miejsca wystąpienia zwarcia. Przepływ prądu zwarciowego w przewodzie odgromowym powoduje wzrost temperatury przewodu na skutek zwiększonych strat mocy. Przy krótkotrwałym procesie nagrzewania, jaki ma miejsce przy zwarciu, cała energia wydzielona na skutek przepływu prądu zwarciowego powoduje wzrost temperatury przewodu (nagrzewanie adiabatyczne). Miarą tej energii jest całka Joule a określona jako : T k 2 i ( t) dt (1) 0 gdzie T k jest czasem przepływu prądu zwarciowego i(t). Obliczona całka Joule a przy prawidłowo dobranym przewodzie odgromowym powinna być mniejsza od wartości określonej przez producenta przewodu. Gwarantuje to, że temperatura przewodu nie przekroczy wartości dopuszczalnej przyjmowanej zwykle jako 200 C dla przewodów typu AFL i 180 C dla przewodów typu OPGW. W typowym podejściu inżynierskim zależność (1) upraszcza się przyjmując, że wartość prądu pozostaje stała przez cały czas trwania zwarcia. Uzyskuje się wówczas T k 2 "2 i ( t ) dt I k T k (2) 0 gdzie " jest wartością początkową prądu zwarciowego płynącego w przewodzie odgromowym. Jak już wskazano, przy obecnie spotykanym podejściu do doboru przewodu odgromowego, stosuje się dość znaczne czasy trwania przepływu prądu zwarciowego, co powoduje że uproszczenie (2) jest obarczone małym błędem. Jednak zastosowanie krótszych czasów trwania zwarcia do obliczeń, jak proponuje się w niniejszym referacie, wymaga uwzględnienia w prądzie zwarciowym składowej nieokresowej. Efekt cieplny jest wówczas obliczany jako: T k ( ) i 2 ( t ) dt = I 2 1 "2 th T k = + m I k T k (3) 0 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ 59

60 Gdzie I th jest zastępczym prądem cieplnym, a m jest współczynnikiem określonym w normie IEC Współczynnik ten może być wyznaczony analitycznie lub odczytany z wykresu (rys. 5). m [-] T k [s] kappa = 1,8 kappa = 1,7 kappa = 1,6 kappa = 1,5 Rys. 5. Zależność współczynnika składowej nieokresowej m od czasu trwania zwarcia Współczynnik m uzależniony jest od czasu trwania zwarcia, ale zależy też od współczynnika udaru κ. z wykresu można odczytać, że dla κ = 1,8 (takiej wartości można oczekiwać w sieciach WN i NN) współczynnik m przy czasie trwania zwarcia T 1 = 600 ms wyniesie m 1 = 0,07, ale już przy czasie zdecydowanie krótszym T 2 = 120 ms jego wartość będzie dużo większa, na poziomie m 2 = 0,37. Uproszczenie (2) stosowane obecnie powszechnie można uznać za dopuszczalne przy czasie rzędu 600 ms (obliczony efekt cieplny będzie zaniżony o 7%), jednak przy czasie 120 ms popełniany w ten sposób błąd będzie skutkował niedoszacowaniem efektu cieplnego o 37%. Obliczony efekt cieplny przy długim czasie trwania zwarcia T 1 = 0,6 s, z pominięciem składowej "2 nieokresowej prądu wyniesie zatem 0,6I k, natomiast dla zwarcia krótszego, T 2 = 0,12 s, efekt ,37 0,12 I = 0,33I. cieplny uwzględniający jednokrotny cykl SPZ wyniesie ( ) "2 "2 Widać więc wyraźnie, że mimo uwzględnienia składowej nieokresowej prądu zwarciowego powodującej zwiększenie obliczonego efektu cieplnego (a tym samym dokładne odwzorowanie procesów cieplnych) przyjmowanie realistycznych, wynikających z rodzaju i nastaw stosowanych układów automatyki zabezpieczeniowej pozwala aby przewody odgromowe mogły być dobierane dla łagodniejszych warunków zwarciowych. k k 4. Obliczanie efektu cieplnego w przewodach odgromowych - przykład Przykład obliczonych maksymalnych wartości prądów w przewodach odgromowych dla linii 110 kv przedstawiono na rysunku 7 (krzywa Imax). Do wyznaczenia rozpływu prądów wykorzystano autorską metodę obliczeniową [9]. W przykładzie analizowano linię (rys. 6) długości 12 km, składającą się z 40 przęseł o równych długościach 300 m, która łączyła stacje A i B o następujących udziałach w mocy zwarciowej: 60 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ

61 Stacja A: Stacja B: '' S K A= 1500 MVA, X 0 /X 1 = 1,2 '' S K B= 1000 MVA, X 0 /X 1 = 1,5 '' S K A '' S K B Rys. 6. Schemat analizowanej linii elektroenergetycznej I [A] Imax Wył. A Wył. B Nr przęsła Rys. 7. Wartości prądów w przewodach odgromowych analizowanej linii elektroenergetycznej Obliczone wartości prądów maksymalnych jakie będą płynęły w poszczególnych przęsłach w przewodzie odgromowym (krzywa Imax na rys. 7) zgodnie z oczekiwaniami osiągają większe wartości w pobliżu stacji i mniejsze w środku linii. w podejściu tradycyjnym, tak uzyskane wartości prądów oraz czas trwania zwarcia (jednakowy dla całej linii) są podstawą wyznaczania efektu cieplnego i doboru przewodu odgromowego. Stosując podejście proponowane w referacie należy wiedzieć jakie zabezpieczenia zainstalowano na linii. w prezentowanym przykładzie przyjęto często spotykane dla linii 110 kv rozwiązanie, w którym linia wyposażona jest w zabezpieczenie odległościowe z komunikacją i zabezpieczenie ziemnozwarciowe dwustopniowe. Przyjęto, że stopień i zabezpieczenia ziemnozwarciowego obejmuje zasięgiem 70 % długości linii, działa bezzwłocznie i pobudza układ SPZ. Z kolei stopień drugi obejmuje pozostałą część linii i działa ze zwłoką 1 s. Dodatkowo przyjęto założenie, że zabezpieczenie podstawowe odległościowe nie zadziała. Jest to zatem przypadek opisany w tabeli 2 na pozycji 3. Efekt cieplny jaki wystąpi w przewodach odgromowych będzie sumą efektów cieplnych podczas całego procesu działania zabezpieczeń. Proces nagrzewania przewodu będzie się składał z kilku etapów, których przebieg będzie nieco inny w zależności od miejsca wystąpienia zwarcia. DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ 61

62 Przy zwarciach w odległości 0-30% od stacji A: Etap 1 - Przez czas 120 ms w przewodach odgromowych będą płynęły prądy zwarciowe pochodząc od obu stacji A i B (przykładowe wartości takich prądów pokazano na rys 7, oznaczając je Imax ). Etap 2 -Przez czas 0,88 s (od 0,120 s do 1 s) w przewodach odgromowych będą płynęły prądy pochodzące jedynie od stacji B (przykładowe wartości takich prądów pokazano na rys 7, oznaczając je Wył A ). Etap 3 - Przez czas 120 ms (na skutek SPZ) w przewodach odgromowych będą płynęły prądy zwarciowe pochodzące od stacji A (przykładowe wartości takich prądów pokazano na rys 7, oznaczając je Wył B ). Przy zwarciach w odległości 30-70% od stacji A: Etap 1 - Przez czas 120 ms w przewodach odgromowych będą płynęły prądy zwarciowe pochodzące od obu stacji A i B. Etap 2 brak Etap 3 - Przez czas 120 ms (na skutek SPZ) w przewodach odgromowych będą płynęły prądy zwarciowe pochodzące od stacji A i B. Przy zwarciach w odległości % od stacji A: Etap 1 - Przez czas 120 ms w przewodach odgromowych będą płynęły prądy zwarciowe pochodzące od obu stacji A i B (przykładowe wartości takich prądów pokazano na rys 7, oznaczając je Imax ). Etap 2 -Przez czas 0,88 s w przewodach odgromowych będą płynęły prądy pochodzące jedynie od stacji A (przykładowe wartości takich prądów pokazano na rys 7, oznaczając je Wył B ). Etap 3 - Przez czas 120 ms (na skutek SPZ) w przewodach odgromowych będą płynęły prądy zwarciowe pochodzące od stacji B (przykładowe wartości takich prądów pokazano na rys 7, oznaczając je Wył A ). Efekty cieplne poszczególnych etapów przedstawiono na rysunku 8. Wykres jest podzielony na trzy wyraźne obszary: obszar pierwszy obejmujący przęsła 1 12 odpowiada 0-30 % długości linii, obszar drugi obejmujący przęsła (30% - 70% długości linii) i obszar trzeci obejmujący końcowy odcinek linii od przęsła 28 do 39. Stacja A charakteryzuje się większą mocą zwarciową, dlatego największe prądy i efekty cieplne widoczne są w przęsłach w pobliżu stacji A. Przepływ prądu w początkowej fazie zakłócenia (etap 1) mimo krótkiego czasu trwania powoduje powstanie ponad połowy całkowitego efektu cieplnego. Efekt cieplny jaki powstaje po otwarciu wyłącznika w stacji A jest stosunkowo niewielki, mimo dość długiego czasu trwania przepływu prądu. Spowodowane jest to faktem dość małego udziału stacji B w mocy zwarciowej na szynach A. Kolejny istotny wzrost skumulowanego efektu cieplnego następuje na skutek SPZ (Etap 3). Zwarcia w środkowej części linii charakteryzują się mniejszymi prądami zwarciowymi i obustronnym wyłączaniem zwarcia w krótkim czasie, dlatego obserwowane efekty cieplne są wyraźnie mniejsze. Nie występuje etap 2 bo wyłączenie jest jednoczesne po obu stronach linii. W przypadku przęseł w pobliżu stacji B zmieniają się nieco relacje pomiędzy efektem cieplnym etapu 2 i 3 w porównaniu z przęsłami na początku linii przy stacji A. Udział prądów zwarciowych od stacji A jest tu większy i dlatego efekt cieplny etapu 2 jest znaczący. 62 DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ

63 Na wykresie przedstawiono też krzywą obrazującą efekt cieplny w przewodzie odgromowym biorący pod uwagę przepływ prądu zwarciowego od obu stacji przez czas 0,6 s (wartość często spotykana w wytycznych projektowych). Krzywa ta, dla zwarć lokujących się przy stacjach krańcowych, leży znacznie wyżej niż wartości obliczone dokładnie, z uwzględnieniem działania automatyki zabezpieczeniowej. Wskazuje to, że obecnie spotykany sposób projektowania może prowadzić do niepotrzebnego przewymiarowania przewodów odgromowych, zwłaszcza w początkowych i końcowych przęsłach linii. I 2 t [ka 2 s] Nr przęsła [-] Etap 3 Etap 2 Etap 1 Tz=0,6 s Rys. 8. Efekt cieplny przepływu prądu zwarciowego w przewodach odgromowych 5. Podsumowanie Prezentowane w referacie podejście do obliczania efektu cieplnego powodującego nagrzewanie przewodów odgromowych w czasie zwarć jest odmienne od powszechnie używanego. Z jednej strony proponuje się zaostrzenie, co do wymagań wytrzymałości zwarciowej przewodów odgromowych poprzez uwzględnienie składowej nieokresowej prądu zwarciowego mającej istotny wpływ na proces nagrzewania przewodu, zwłaszcza przy krótszych czasach trwania zwarć. Z drugiej strony postulowana jest pewna liberalizacja w doborze przewodów odgromowych oparta o założenie, że rzeczywiste czasy wyłączania zwarć w sieciach WN i NN są często zdecydowanie krótsze niż powszechnie przyjmowany czas trwania zwarcia 0,6 s. Autorzy postulują, aby przy doborze przewodów odgromowych projektant dysponował pełną wiedzą na temat rodzaju i nastawień zabezpieczeń jakie są, czy będą stosowane na linii, dla której dokonuje się doboru, modernizacji czy weryfikacji przewodów odgromowych. Wiedza taka pozwala w sposób rzetelny, bezpieczny i jednocześnie ekonomiczny wykonać kompleksowy projekt budowy czy modernizacji linii. W tym miejscu można też zauważyć, że w przypadku modernizacji linii istniejącej, dostosowanie jej do nowych warunków zwarciowych może być często osiągnięte poprzez DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ 63

64 modyfikację układu zabezpieczeń, czego efektem będzie skrócenie czasu trwania zwarcia. Rozbudowanie układu zabezpieczeń linii składającego się z zabezpieczenia odległościowego i ziemnozwarciowego o zabezpieczenie różnicowe lub kolejne zabezpieczenie odległościowe może w sposób pewny znacząco skrócić czasy likwidacji zwarć, a tym samym zmniejszyć narażenia cieplne przewodów. Takie rozwiązanie może być znacznie tańsze od wymiany przewodów odgromowych pociągającej często za sobą konieczność wymiany słupów. Autorzy postulują aby Operator Systemu Przesyłowego i Operatorzy Systemów Dystrybucyjnych dokonali analizy statystycznej czasów wyłączeń zwarć jednofazowych w podlegającym im sieciach. Analiza takich danych pozwoliłoby odpowiedzieć na pytanie czy rzeczywiste czasy wyłączania zwarć w KSE są bliższe wartościom wymaganych obecnie przez OSP i OSD w pracach projektowych, czy są bliższe wartościom prezentowanym w niniejszym referacie. Literatura [1] Rozporządzenie Ministra Gospodarki w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego z dnia 4 maja 2007 r. [2] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej - Warunki korzystania, prowadzenia ruchu, eksploatacji i planowania rozwoju sieci, Warszawa 2017 [3] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej Energa Operator, Gdańsk 2014 obowiązująca od dnia 01 stycznia 2014 r. [4] Instrukcja Ruchu i Eksploatacji Sieci Dystrybucyjnej PGE Dystrybucja zatwierdzona decyzją Prezesa URE nr DRR (5)/2013/MKo4 z dnia 10 września 2013r. [5] Standard techniczny: PSE-ST.EAZ.NN.WN/2016 Urządzenia elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej i układy z nią współpracujące, PSE, Warszawa 2014 [6] Standard techniczny nr 3/2014 dla układów elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej w TAURON Dystrybucja S.A [7]W. Nowak, W. Szpyra, R. Tarko, M. Benesz, Obliczenia prądów płynących w uziemieniach słupów w czasie zwarć jednofazowych w liniach wysokiego napięcia, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 1, no. 6, pp , Jun [8] Podręcznik użytkownika, MeLiNet Gliwice, [9] J. Klucznik, Obliczanie rozpływów prądów w przewodach odgromowych linii elektroenergetycznych. Gdańsk: Wydawn. Politechniki Gdańskiej, DOBÓR PRZEWODÓW ODGROMOWYCH ZE WZGLĘDU NA WYTRZYMAŁOŚĆ CIEPLNĄ

65 WYNIKI BADAŃ NAPIĘCIOWYCH UKŁADÓW IZOLACYJNYCH LINII WN I NN PRZEPROWADZONYCH W INSTYTUCIE ENERGETYKI W LATACH Jan Szokalski Instytut Energetyki - Instytut Badawczy WYNIKI BADAŃ NAPIĘCIOWYCH UKŁADÓW IZOLACYJNYCH LINII WN I NN PRZEPROWADZONYCH W IE... 65

66 66 WYNIKI BADAŃ NAPIĘCIOWYCH UKŁADÓW IZOLACYJNYCH LINII WN I NN PRZEPROWADZONYCH W IE...

67 WYNIKI BADAŃ NAPIĘCIOWYCH UKŁADÓW IZOLACYJNYCH LINII WN I NN PRZEPROWADZONYCH W IE... 67

79 CERTYFIKACJA W BRANŻY ELEKTROENERGETYCZNEJ. ZAPOTRZEBOWANIE RYNKU I KIERUNKI ROZWOJU Marcin Pacurkowski Instytut Energetyki - Instytut Badawczy CERTYFIKACJA W BRANŻY ELEKTROENERGETYCZNEJ. ZAPOTRZEBOWANIE RYNKU I KIERUNKI ROZWOJU 79

80 80 CERTYFIKACJA W BRANŻY ELEKTROENERGETYCZNEJ. ZAPOTRZEBOWANIE RYNKU I KIERUNKI ROZWOJU

81 CERTYFIKACJA W BRANŻY ELEKTROENERGETYCZNEJ. ZAPOTRZEBOWANIE RYNKU I KIERUNKI ROZWOJU 81

91 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W BUDOWNICTWIE SIECIOWYM Grzegorz Kowalczyk ARINET Sp. z o.o. Linie tymczasowe ERS (Emergency Restoration System) są liniami opartymi na technologii lekkich i szybkich w montażu konstrukcji modułowych słupów tymczasowych. Służą one do chwilowego zastąpienia typowych konstrukcji sieci przesyłowej, czy też dystrybucyjnej w sytuacjach planowanych związanych z koniecznością przebudowy istniejących linii jak i nieplanowanych, zaistniałych na skutek awarii sieci. Obszary zastosowań: a. odbudowa zdolności przesyłowych energii elektrycznej poprzez zastąpienie zniszczonych słupów w sytuacji niespodziewanych awarii występujących coraz częściej na skutek zmian klimatu (huragany i oblodzenia) oraz będących efektem starzenia się linii napowietrznych; r. blackout aglomeracja szczecińska - 13 linii 110 kv - 2 linie 220 kv r. awarie masowe Śląsk/Małopolska - 31 linii 110 kv (ENION SA) - 4 linie 220 kv r. awaria masowa, Polska północna - PSE SA: - 7 linii 220 kv, w tym 7 słupów na linii Żydowo- Gdańsk, 2 linie 400 kv - ENEA Operator Sp. z o.o.: - 24 linie 110 kv, w tym zniszczenie 70 słupów - TAURON Dystrybucja SA: - 10 linii 110 kv - PGE Dystrybucja SA: - 3 linie 110 kv r. orkan Ksawery - PSE SA: - 20 linii 220 kv, 2 linie 400 kv - ENEA Operator Sp. z o.o.: - 48 linii 110 kv - TAURON Dystrybucja SA: - 73 linie 110 kv r. orkan Grzegorz - ENEA Operator Sp. z o.o.: - 12 linii 110 kv - TAURON Dystrybucja SA: - 37 linii 110 kv PGE Dystrybucja SA podała w raporcie do URE łączną liczbę 88 awarii w roku 2017 na sieci 110 kv. Powyższa, niepełna lista zdarzeń wskazuje na znaczne potencjalne zapotrzebowanie na powszechną dostępność technologii ERS w pełnym zakresie napięć. Możliwość zastosowania w wyżej wymienionych sytuacjach konstrukcji systemu ERS, pozwoliłaby na TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W... 91

92 szybkie odbudowanie zdolności przesyłowych linii, przy spełnieniu warunków normatywnych. Fot. 1. Kaskadowe zniszczenie słupów przelotowych na linii 220 kv Morzyczyn-Police [1] Fot. 2. Zniszczona infrastruktura po Orkanie Ksawery. Rejon Dystrybucji Gorzów (mat. Enea) 92 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

93 b. Utrzymanie zdolności przesyłowych linii poprzez budowę by-passów w ramach planowych robót budowlanych związanych z przebudową / budową linii energetycznych WN i NN, które mogą być zoptymalizowane terminowo i organizacyjnie oraz dobrze przygotowane technicznie; Stan techniczny sieci dystrybucyjnej można w znacznym zakresie określić poprzez wskazanie terminów budowy sieci dystrybucyjnej WN i przesyłowej NN Sieć dystrybucyjna 110kV DŁUGOŚĆ LINI [TYS. KM] r. 1970r. 1980r. 1990r. 2000r. 2015r. ROK Sieć przesyłowa 220kV, 400kV i 750kV DŁUGOŚĆ LINI [TYS. KM] r. 1970r. 1980r. 1990r. 2000r. 2010r. 2017r. ROK TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W... 93

94 Fot. 3. Linia napowietrzna 400kV Pasikurowice Dobrzeń (Mikułowa Joachimów, rok budowy 1964) Perspektywy zastosowań: Na podstawie analizy szerokiej gamy danych statystycznych oraz tendencji związanych z obserwacją kierunku modernizacji sieci przesyłowych i dystrybucyjnych w krajach członkowskich UE, a także własnymi doświadczeniami, zarząd firmy ARINET Sp. z o.o. podjął decyzję o wdrożeniu długoterminowej strategii rozwoju polegającej na przeprowadzeniu rozpoznania dostępnych technologii, zebraniu doświadczeń oraz opracowaniu i wdrożeniu do szerokiego stosowania technologii ERS optymalnej dla rozwiązań technicznych stosowanych na obszarze Polski. Przesłanki o które oparto analizę konieczności przyszłego stosowania linii tymczasowych, to: - wyznaczone cele spółek energetycznych w zakresie minimalizacji czasów wyłączeń (planowych i awaryjnych); - trudność uzyskania zgody na długotrwałe wyłączenie linii na cele remontów i modernizacji; - rosnące koszty wyłączeń planowych; - szybko rosnące koszty utrzymania gotowości brygad w odniesieniu do zmian terminów wyłączeń linii na cele remontowe; - wymagania prawne (ochrona infrastruktury krytycznej). Już w 2013 roku projektanci ARINET, jako pierwsi w Polsce, zaprojektowali systemową linię tymczasową (by-pass) w ciągu linii napowietrznej NN 220 kv D-205 relacji Biskupice-Klecina dla potrzeb realizacji inwestycji TAURON Dystrybucja SA polegającej na przebudowie jednotorowej linii 220 kv na linię trzytorową 1x220 kv i 2x110 kv. Przy projektowaniu i budowie zastosowano zewnętrzne rozwiązania technologiczne ERS, które pozwoliły na zapewnienie ciągłości zasilania jednej z newralgicznych dla Wrocławia stacji elektroenergetycznych 220/110 kv, jednocześnie dając możliwość uwolnienia terenu niezbędnego pod terminową realizację centrum logistycznego Amazon. Linia tymczasowa była eksploatowana przez 7 miesięcy. 94 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

95 Bazując na zgromadzonych doświadczeniach związanych z implementacją zewnętrznej technologii, w szczególności w zakresie limitowania wiedzy technicznej o systemie (parametry graniczne, ograniczenia w analizie statycznej, optymalizacja konstrukcji, technologia montażu) oraz braku dostępnych kompleksowych rozwiązań dostosowanych do standardowych układów sieci, Zarząd firmy ARINET Sp. z o.o. podjął decyzję o opracowaniu od podstaw kompleksowego rozwiązania technicznego zoptymalizowanego na potrzeby Krajowego Systemu Elektroenergetycznego w oparciu o technologię Uniwersalnych Modułowych Konstrukcji Wsporczych. Jako podstawowe założenia opracowywanej technologii UMKW przyjęto: - uniwersalność; - modułowość; - optymalizację pod kątem standardowych układów geometrycznych konstrukcji wsporczych linii WN i NN stosowanych na obszarze Polski; - zgodność z wymaganiami PN potwierdzona badaniami poligonowymi (2 słupy dla każdego poziomu napięcia); - elastyczne zarządzanie logistyką; - łatwość montażu i demontażu; - łatwość wykonywania przeglądów; W oparciu o wyniki wstępnych prac projektowych zrealizowanych wyłącznie ze środków własnych, zespół projektantów ARINET opracował i złożył wniosek o dofinansowanie do NCBiR, który otrzymał dofinansowanie projektu w ramach poddziałania Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój Badania przemysłowe i prace rozwojowe realizowane przez przedsiębiorstwa. Na podstawie pozytywnej rekomendacji NCBiR, ARINET Sp. z o. o. realizuje Projekt Badawczo- Rozwojowy nr POIR /17 dofinansowany z Funduszy Europejskich pn.: Prace badawczo-rozwojowe nad kompleksowym systemem Emergency Restoration System na potrzeby krajowego rynku elektroenergetycznego w oparciu o technologię Uniwersalnych Modułowych Konstrukcji Wsporczych. W ramach Projektu ARINET opracowuje w pełnym zakresie zastosowań innowacyjną technologię pozwalającą na natychmiastową budowę tzw. modułowych słupów tymczasowych w każdym terenie bez konieczności użycia ciężkiego sprzętu budowlanego. Innowacyjność polega na kompleksowym podejściu związanym z analizą słupa bazowego w różnych kombinacjach obciążeń oraz przebadaniem zaprojektowanych słupów dla linii tymczasowej na napięcia 110 kv, 220 kv i 400 kv. Projekt obejmuje przeprowadzenie szczegółowej analizy technicznej i wytrzymałościowej elementów składowych słupów tymczasowych oraz ich przebadanie w warunkach zbliżonych do rzeczywistych. W ramach prac badawczych wykonano modelowanie numeryczne i badania pełnoskalowe prototypów oraz materiałowe elementów technologii opartej na stalowych Uniwersalnych Modułowych Konstrukcjach Wsporczych (UMKW). Istotnym elementem opracowania technologii jest zastosowanie kompletnej linii pilotażowej (demonstracyjnej) w warunkach rzeczywistych w ramach planowych lub awaryjnych przebudów linii WN i NN. TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W... 95

96 Poligon: Dla uzyskania efektu kompleksowości zaprojektowano i przebadano w oparciu o aktualne warunki normatywne standardowe słupy kratowe 2x110 kv. Wykonano dodatkowe badania niszczące na warunki pozanormatywne odpowiadające stanom przejściowym przy montażu systemu ERS nie zdefiniowanym w normach odejście linii tymczasowej od jednego z torów linii napowietrznej. Łącznie przeprowadzono 10 badań słupów dla normatywnych i pozanormatywnych układów obciążeń dla napięć od 110 kv do 400 kv, co umożliwiło nabycie unikatowych kompetencji członków zespołu projektowego w zakresie konstruowania słupów kotwionych odciągami linowymi oraz pracy układu statycznego standardowy słup kratowy odejście linii tymczasowej. Prototypy: Na potrzeby badań wyprodukowano i skompletowano 6 prototypów słupów ERS technologii UMKW, po dwa słupy dla każdego poziomu napięć. Montaż prototypów wraz z instalacją osprzętu oraz podłączeniem aparatury badawczej przeprowadzony został na poligonie w sposób bezkolizyjny co potwierdziło wysoką jakość opracowanej dokumentacji warsztatowej i techniczno-montażowej. Przykładowe konstrukcje objęte programem badań: Rys. 4. Słup przelotowy kv z pionowym układem przewodów - model analityczny 96 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

97 Rys. 5. Słup odporowo-narożny kv z płaskim układem przewodów - model analityczny Badania przemysłowe B+R: Pierwszym, podstawowym zakresem prac były badania przemysłowe, w ramach których wykonano m.in.: - wymiarowanie konstrukcji w zakresie gabarytów (głowica - odstępy elektryczne, długość przęsła, naprężenie przewodów roboczych i odgromowych), - analizy statyczno-wytrzymałościowe słupów standardowych w warunkach normatywnych (wyznaczenie stanu zerowego) oraz pozanormatywnych (przystosowania do pracy z linią tymczasową w konfiguracji pozakatalogowej kombinacje pozanormatywne), - stworzenie dokumentacji technicznej niezbędnej do wyprodukowania prototypu oraz przeprowadzenia badań pełnoskalowych, - pełnoskalowe badania poligonowe stanu zerowego standardowych kratowych słupów dwutorowych w warunkach normatywnych oraz na warunki współpracy z linią tymczasową, - pełnoskalowe badania na poligonie badawczym prototypów sylwetek słupów tymczasowych 110 kv, 220 kv, 400 kv w technologii UMKW w warunkach normatywnych, Opracowanie szczegółowego modelu prototypu oraz sporządzenie dokumentacji do jego badań na poligonie wymagało rozwiązania szeregu problemów teoretycznych i praktycznych. Zespół inżynierów oraz ekspertów na tym etapie przeprowadził liczne analizy wariantowe dostosowujące rozwiązania techniczne do warunków krajowych, w tym m.in.: - sposób łączenia izolatorów i odciągów do konstrukcji, - dobór i sposób realizacji naciągów wstępnych odciągów, TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W... 97

98 - interakcja pomiędzy siłami w poszczególnych odciągach, luzowanie się odciągów, - interakcja pomiędzy naciągiem odciągów a siłami wewnętrznymi w konstrukcji, - przemieszczenia konstrukcji na poszczególnych poziomach (wierzchołek, rygiel, punkty mocowania odciągów), - zależności pomiędzy naciągiem odciągów a przemieszczeniami, Seria prototypowa zgodnie z przyjętym programem badawczym obejmowała słupy w układzie pionowym (tzw. szpilki) oraz płaskim (tzw. portale) na napięcia 110 kv, 220 kv i 400 kv. Ze względu na ograniczone miejsce zaprezentowano wybrane sylwetki: Przykładowe sylwetki objęte programem badań: Fot. 6. Słup odporowo-narożny kv z płaskim układem przewodów na stanowisku badawczym 98 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

99 Fot. 7. Słup przelotowo-narożny kv z pionowym układem przewodów na stanowisku badawczym TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W... 99

100 Fot. 8. Słup odporowo-narożny kv z płaskim układem przewodów na stanowisku badawczym, na drugim planie konstrukcje stalowe umożliwiające przeprowadzenie badań 100 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

101 Fot. 9. Słup odporowo-narożny kv z płaskim układem przewodów na stanowisku badań TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W

102 Analiza przemieszczeń konstrukcji: W ramach analizy wyników badań poligonowych wykonano zestawienie porównawcze modeli teoretycznych z wartościami pomierzonymi podczas obciążania konstrukcji, np. wykresy przemieszczeń bezwzględnych Y (prostopadłych) wierzchołka szpilki oraz na poziomie odciągów stabilizujących: Na bazie opracowanych modeli teoretycznych oraz obserwacji i pomiarów słupów prototypowych: - potwierdzono doświadczalnie prawidłowość modeli teoretycznych; 102 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

103 - potwierdzono spójność elementów systemu na bazie wykonanych wielokrotnych montaży próbnych; - potwierdzono doświadczalnie stabilność konstrukcji bezfundamentowych w układzie kotwienia przy pomocy odciągów; - optymalnie zaprojektowano sposób stabilizacji konstrukcji (słup przelotowy 110 kv z wykorzystaniem tylko 4 odciągów); - sprawdzono doświadczalnie interakcję wszystkich elementów systemu; - potwierdzono odporność elementów konstrukcyjnych na zniszczenie i zużycie poprzez losowy dobór modułów UMKW z ich wielokrotnym zastosowaniem w prototypie; - zweryfikowano doświadczalnie z wynikiem pozytywnym możliwość asymetrycznego, pozakatalogowego obciążenia konstrukcji standardowych słupów kratowych w układzie przejściowym, tj. przy przewieszaniu przewodów roboczych bez demontażu przewodów w sekcji; Prace rozwojowe B+R: Kolejnym etapem w ramach realizowanego projektu badawczo rozwojowego (B+R), są prace obejmujące: - optymalizację rozwiązań technicznych w oparciu o opracowanie dokumentacji warsztatowej i techniczno-montażowej wersji demonstracyjnej UMKW, - wytworzenie kompletnej linii pilotażowej ERS na bazie systemu UMKW, - zastosowanie linii pilotażowej ERS w terenie w celu obserwacji i analizy systemu UMKW w warunkach rzeczywistych w okresie 12 miesięcy (pełne spektrum przypadków obciążeń konstrukcji), - stworzenie oprogramowania wspomagającego projektowanie odcinków instalacyjnych w zakresie szybkiego doboru i kompletacji konstrukcji, - rozwój systemu UMKW poprzez konfigurację zastosowań parametrycznych (bramki, słupy kablowe). Na bazie wykonanych analiz, badań oraz zgromadzonych doświadczeń należy wskazać, że opracowana technologia linii tymczasowych posiada następujące cechy: a. jedyny system ERS posiadający badania poligonowe wykonane w oparciu o wymagania polskich norm, c. pełna wiedza o systemie oparta na jedynej pełnoskalowej weryfikacji założeń analitycznych przeprowadzonej na poligonie badawczym, d. kompleksowość jednolite elementy umożliwiające tworzenie konstrukcji na napięcie 110 kv, 220 kv i 400 kv, e. uniwersalność budowa konstrukcji o dowolnym kształcie z zastosowaniem małej liczby modułów (układ płaski, pionowy, konstrukcje przestrzenne), f. krótki czas montażu system bezfundamentowy o minimalnej ilości odciągów, skrócony czas stabilizacji konstrukcji poparty badaniami poligonowymi na pełnoskalowych modelach (prototypach), g. swobodna rozbudowa systemu poprzez posiadanie pełnych praw autorskich do rozwiązań, możliwość tworzenia nowych konstrukcji typowych w przeciwieństwie do TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W

104 znanych systemów aluminiowych oferowanych w Polsce, gdzie projektowanie pozostaje w gestii sprzedawcy systemu; Odnosząc się do perspektywy zastosowań linii tymczasowych ERS bazujących na technologii UMKW w sieciach dystrybucyjnych i przesyłowych wykraczając poza usuwanie awarii liniowych, należy wskazać następujące obszary uzasadnionego użytkowania: przebudowa istniejących napowietrznych linii WN 110 kv z wykorzystaniem istniejących pasów technicznych (uproszczenie procedur poprzedzających rozpoczęcie robót budowlanych); modernizacja istniejących linii 220 kv i 400 kv (utrzymanie ciągłości przesyłu); modernizacja / przebudowa linii blokowych; budowa odejść kablowych od linii napowietrznych 110 kv; przebudowa podejść liniowych i rozdzielni WN 110 kv. Ekologia: Upowszechnienie stosowania technologii UMKW, jako jednego z potencjalnie równoważnych systemów ERS spowoduje pozytywne efekty środowiskowe. Warunki te zostały szczegółowo przeanalizowane i opisane na etapie opracowywania wniosku o dofinansowanie, gdzie wskazano: ograniczenie ingerencji w środowisko poprzez wykorzystanie istniejących pasów technologicznych linii napowietrznych; uniknięcie zbędnej emisji CO 2 lub jej ograniczenie poprzez uniknięcie przesyłu energii elektrycznej po trasie okrężnej i z wykorzystaniem sieci o niższym napięciu; uniknięcie zbędnej emisji zanieczyszczeń do środowiska w związku z wyeliminowaniem konieczności dodatkowej produkcji energii elektrycznej na potrzeby pokrycia strat przesyłowych przy przesyłach okrężnych; W odniesieniu do efektów środowiskowych analizę przedstawioną na potrzeby Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oparto o symulację budowy linii 2x400 kv w śladzie istniejącej linii napowietrznej 1x220 kv Kozienice Miłosna zgodnie z planem inwestycyjnym PSE SA. Jako przyczynę zbędnej emisji CO 2 wskazano wzrost strat przesyłowych związanych z koniecznością przesyłu energii po trasach okrężnych, w tym liniami o napięciu niższym niż 400 kv. Dla założonych we wniosku warunków, wykazano ograniczenie zbędnej emisji o ok. 10 tys. ton CO 2. Przy dysponowaniu szczegółowymi danymi dotyczącymi rozpływów mocy istnieje możliwość wykazania większych ograniczeń w emisji. Wysunięty został wniosek, że stosowanie technologii linii tymczasowych poza uzyskaniem efektu ekologicznego w postaci uniknięcia zbędnej emisji CO 2 przełoży się również na efekt ekonomiczny OSP, poprzez zmniejszenie zakupów energii dla pokrycia strat przesyłowych. Perspektywy: Zakończenie realizowanego projektu badawczo-rozwojowego pozwoli na wdrożenie na polskim rynku rodzimego, kompletnego, dostosowanego do specyfiki KSE rozwiązania technicznego w zakresie systemów ERS. Wdrożenie technologii UMKW umożliwi efektywne planowanie 104 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

105 modernizacji istniejących linii zarówno w małej lokalnej skali jak również w zakresie przebudowy całych ciągów liniowych. W ramach prowadzonych prac rozwojowych zespół projektantów przeprowadził analizę możliwości zastosowania technologii UMKW do przebudowy dwutorowej linii napowietrznej NN 2x400kV. Rys. 10. Słup przelotowo-narożny kV (typ.szpn 400/173) z pionowym układem przewodów - model analityczny. Projekt przebudowy dwutorowej linii napowietrznej NN 2x400 kv Wykonanie modernizacji polegającej na wymianie istniejącego słupa przelotowego na słup odporowo-narożny w technologii tradycyjnej wymagałoby przy zachowaniu lokalizacji słupa trwałego wyłączenia na okres ok. 30 dni, przy jednoczesnym braku możliwości ponownego załączenia i przywrócenia przesyłu. Na podstawie wykonanych analiz, uzyskano potwierdzanie możliwości zastosowania konstrukcji systemu UMKW do przebudowy linii napowietrznej 400kV przy ograniczeniu czasu wyłączeń, z gotowością od 4 do 8 godzin do ponownego załączenia. Wykorzystanie technologii UMKW pozwala na przeprowadzenie operacji z zachowaniem gotowości od 4 do 8h. Najważniejszą zaletą jest możliwość przywrócenia przesyłu w dowolnym momencie prowadzenia robót budowlanych. Zaprojektowane słupy SzPN 400/173 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W

106 dostosowane są do zawieszenia przewodów roboczych w postaci wiązki 2x AFL-8 525mm oraz przewodu odgromowego. Rys. 14. Projekt przebudowy dwutorowej linii napowietrznej NN 2x400 kv z zastosowaniem linii tymczasowej w technologii UMKW i słupów SzPN 400/ TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

107 W skali makro, technologia UMKW umożliwi elastyczne planowanie modernizacji istniejących linii napowietrznych NN. Szczegółowa analiza na etapie rozbudowanego studium wykonalności ze wskazaniem zakresów stosowania konstrukcji ERS, oparta o rzeczywiste a nie teoretyczne uwarunkowania terenowe oraz o zoptymalizowane w odniesieniu do eksploatowanych na linii rozwiązań katalogowych typy sylwetek, pozwoli zoptymalizować proces inwestycyjny oraz szczegółowo zaplanować harmonogram wyłączeń. Rozwijając technologię UMKW tworzymy własne, lokalne rozwiązanie techniczne budujące przewagę na rynku polskim rodzimych przedsiębiorstw budownictwa energetycznego. Największą zaletą opracowywanej technologii jest jej pełna uniwersalność oraz kompleksowość, która pozwoli m.in. na usunięcie każdej awarii w bardzo krótkim czasie. Zaplanowany efekt końcowy Projektu jest jednym z działań mających na celu poprawę bezpieczeństwa energetycznego kraju oraz infrastruktury krytycznej. UMKW pierwsza opracowana w Polsce kompleksowa technologia budowy bezfundamentowych słupów tymczasowych opracowana i przebadana na zgodność z wymaganiami Polskich Norm w pełnym zakresie napięć 110 kv, 220 kv i 400 kv. Źródła: 1. T. Paczkowska, W. Paczkowski: Aspekty budowlane katastrofy energetycznej w rejonie szczecińskim, XXIV Konferencja Naukowo-Techniczna, 2009 r.; 2. Awarie w sieciach elektroenergetycznych w Polsce informacje Grup Energetycznych, CIRE; 3. Podsumowanie dotyczące awarii sieci w grudniu 2009 r. i styczniu 2010 r. na obszarach objętych właściwością poszczególnych operatorów systemów dystrybucyjnych, URE, marzec 2010 r.; 4. D. Dymek, E. Jastrzębska, W. Kurbiel: Awarie linii elektroenergetycznych wywołane oblodzeniem, XXVI Konferencja Naukowo-Techniczna, 2013 r.; 5. G. Bartodziej, M. Tomaszewski: Blackout w rejonie Szczecina. Uwagi i wnioski; Energetyka październik 2008 r.; 6. Sprawozdanie z działalności Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki w 2017 r., mat. URE kwiecień 2018 r.; 7. Roczniki statystyczne GUS; 8. Ustawa z dnia 26 kwietnia 2007 r. o zarządzaniu kryzysowym; 9. Narodowy Program Ochrony Infrastruktury Krytycznej tekst jednolity. TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W

108 108 TECHNOLOGIA LINII TYMCZASOWEJ OPARTEJ NA UMKW, JAKO NOWOCZESNE ROZWIĄZANIE W...

109 KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PRAC POD NAPIĘCIEM Bogumił Dudek Polski Komitet Bezpieczeństwa w Elektryce SEP Plany inwestycyjne spółek dystrybucyjnych i przesyłowej na najbliższe lata przewidują liczne przebudowy i rozbudowy napowietrznych linii elektroenergetycznych 1 dostosowujące je do aktualnych przepisów prawa, wymagań norm międzynarodowych i poprawy jakości świadczenia usług poprzez obniżenie wskaźników ilości i długości przerw dostaw do odbiorców, tzw. wskaźników SAIDI i SAIFI. Zakres modernizacji na niektórych liniach obejmuje pojedyncze stanowiska słupów lub krótkie odcinki linii, na innych prace mają charakter kompleksowy, aż do przebudowy linii w jej osi lub pasie technologicznym włącznie. Występujące ograniczenia lokalne i ponadobszarowe w możliwościach wyłączania linii do prac modernizacyjnych skłaniają do szerszego zastosowania bezwyłączeniowych technik. Nie jest to ciągle powszechna praktyka w kraju, więc przedstawiono najczęstsze praktyki krajowych i zagranicznych wykonawców w tej dziedzinie. Modernizacje prowadzone w strefie pod napięciem, w pobliżu napięcia oraz strefach oddziaływania pola elektromagnetycznego wymagają użycia specjalistycznego sprzętu i wyposażenia, technologii zapewniających bezpieczeństwo personelu i minimalizujących zagrożenia pracy systemu elektroenergetycznego. Prowadzenie prac modernizacyjnych w trybie bezwyłączeniowym wymaga w zależności od ich złożoności, rygorystycznej dyscypliny pracy i zaangażowania ze strony wykonawcy i inwestora, ale pozwala na racjonalne utrzymanie efektywności i pewności zasilania sprzyjając obniżaniu ww. wskaźników, z reguły przy nieco wyższych kosztach technologii. Wstęp W rządowym dokumencie Strategia na rzecz Odpowiedzialnego Rozwoju wiele zapisów odnosi się do realizacji przez Polskę celów europejskich polityk dotyczących klimatu i energii do 2030 r., które wymagać będą poniesienia znaczących kosztów inwestycji: Wzrost stopy inwestycji będzie wynikał ze zwiększonej skali odtwarzania majątku trwałego (m.in. w energetyce; Polska należy do krajów o najwyższym stopniu zużycia majątku w krajach UE i OECD). Infrastruktura energetyczna w Polsce, w tym sieć przesyłowa i dystrybucyjna oraz znaczna część jednostek transformatorowych jest przestarzała, co powoduje znaczne straty energii elektrycznej w trakcie jej przesyłu (8,2% przy średniej dla UE 5,7%). Natomiast według dostępnych danych wiek 80% linii o napięciu 220 kv, 23% linii o napięciu 400 kv oraz 38% transformatorów przekracza 30 lat [1]. Zakres przewidywanych prac potwierdza Ustawa o przygotowaniu i realizacji strategicznych inwestycji w zakresie sieci przesyłowych [2]. Operator Sieci Przesyłowej PSE S.A. wydało w roku 2016 na inwestycje ponad mln zł (przewidywania na lata były na początku ub. roku szacowane na 12,4 mld zł), Operatorzy Sieci Dystrybucyjnej wydatkowali: ENEA Operator 900 mln zł, 1) Dudek B.: Możliwości modernizacji linii przesyłowych bez ich wyłączania, Elektroenergetyka nr 1/2017 s KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 109

110 Energa Operator mln zł, innogy STOEN Operator 240 mln zł, PGE Dystrybucja mln zł, TAURON Dystrybucja mln zł. Z tych wydatków na przykładzie PGE Dystrybucja tylko w 2016 roku zmodernizowano 416,2 km linii 110 kv i 2 414,7 km linii SN i nn. Zatem modernizacja sieci bez jej wyłączania może stać się niezbędna w najbliższych latach, co jednocześnie może wpływać na poprawę wskaźników SAIDI i SAIFI już obserwowaną w roku ) [3]. Pojęcie modernizacji w prawie budowlanym Nowoczesny sektor energetyczny stanowi warunek dla zapewnienia Polsce bezpieczeństwa energetycznego oraz konkurencyjnej i efektywnej gospodarki. Do osiągnięcia tak postawionego celu niezbędne jest również tworzenie rozwiązań na rzecz modernizacji i rozbudowy sieci przesyłowej, w celu m.in. niezawodności dostaw energii [1]. Jednak pojęcie modernizacja nie pojawia się w zapisach ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (Dz. U. z 2003 r. Nr 207, poz z późn. zm.). Zostało wykreślone z art. 3 pkt. 7 ustawy Prawo budowlane przez art. 90 pkt 2 lit. a ustawy z dnia 24 lipca 1998 r. o zmianie niektórych ustaw określających kompetencje organów administracji publicznej w związku z reformą ustrojową państwa (Dz. U. Nr 106, poz. 668 z późn. zm.). Zmiana ta weszła w życie z dniem 1 stycznia 1999 r. W obecnym stanie prawnym w art. 3 pkt 6 ustawy Prawo budowlane podano definicję budowy należy przez to rozumieć wykonywanie obiektu budowlanego w określonym miejscu, a także odbudowę, rozbudowę, nadbudowę obiektu budowlanego. W art. 3 pkt 7 zdefiniowano roboty budowlane: należy przez to rozumieć budowę, a także prace polegające na przebudowie, montażu, remoncie lub rozbiórce obiektu budowlanego. W pkt 8 art. 3 określony został remont należy przez to rozumieć wykonywanie w istniejącym obiekcie budowlanym robót budowlanych polegających na odtworzeniu stanu pierwotnego, a niestanowiących bieżącej konserwacji, przy czym dopuszcza się stosowanie wyrobów budowlanych innych niż użyto w stanie pierwotnym. Natomiast w pkt. 7a art. 3 zdefiniowano pojęcie przebudowy należy przez to rozumieć wykonywanie robót budowlanych, w wyniku których następuje zmiana parametrów użytkowych lub technicznych istniejącego obiektu budowlanego, z wyjątkiem charakterystycznych parametrów, jak np.: kubatura, powierzchnia zabudowy, wysokość, długość, szerokość. Zatem pojęcie modernizacja mieści się w zakresie pojęciowym remontu, przebudowy albo rozbudowy. Odpowiednie zakwalifikowanie wykonywanych robót budowlanych ma istotne znaczenie w przypadku rozbudowy lub wykonywania robót budowlanych, dotyczących przebudowy albo remontu. Jest to związane z obowiązkiem wydania przez organ administracji architektoniczno-budowlanej odpowiednio pozwolenia na budowę (art. 28 ustawy Prawo budowlane) lub przyjęcie zgłoszenia (art. 29 i 30 ustawy Prawo budowlane). Mając na uwadze, że brak pojęcia modernizacja może powodować wątpliwości w zakresie prawidłowego zakwalifikowania wykonywanych robót budowlanych, szczególnie dotyczących 2) Wskaźniki SAIDI i SAIFI za 2015 rok podano w wykładzie 8. Akademii, Energetyka 2016, nr KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

111 projektów realizowanych ze środków Unii Europejskiej, dopuszcza się umieszczanie, w razie konieczności, w wydawanych decyzjach o pozwoleniu na budowę, dotyczących przebudowy albo rozbudowy, w nawiasie określenia modernizacja. Wydawanie pozwolenia na budowę wykonanie robót budowlanych określonych w decyzji jedynie pojęciem modernizacja, które nie występuje w ustawie Prawo budowlane nie jest właściwe. Akt administracyjny, jakim jest decyzja o pozwoleniu na budowę, musi obejmować wyłącznie ustawowo określoną nomenklaturę. W wielu technologiach prac pod napięciem aspekty prawne są pomijane z uwagi na koncentrację opisu o samej możliwości technicznej realizacji inwestycji lub procesu eksploatacji, warto jednak tych aspektów nie pomijać, np. [26]. Przyczyny modernizacji linii i metodyka analizy jej zakresu Jednym z podstawowych warunków technicznych w procesie planowania rozwoju infrastruktury elektroenergetycznej jest wymaganie dotrzymania obciążalności termicznej linii elektroenergetycznych. Zagadnienie to jest szczególnie istotne w warunkach rynkowych (uwzględniające rozwój energetyki odnawialnej, zwłaszcza wiatrowej i solarnej) z racji dużej zmienności obciążeń w gałęziach sieci, uzależnionej od zawieranych transakcji handlowych. Zwiększenie obciążalności termicznej, a także wdrożenie dynamicznej obciążalności na podstawie śledzonych na bieżąco parametrów pogodowych, może być zrealizowane przez rozbudowę lub modernizację układu sieciowego. Rozbudowa infrastruktury sieciowej wymaga poniesienia znacznych nakładów inwestycyjnych i wiąże się z dużymi problemami: formalnoprawnymi, środowiskowymi i społecznymi [4-6]. Rys. 1. Wcięcie do ciągu liniowego 138 kv pod napięciem dla połączenia nowego odbiorcy w Brazylii [20] Z kolei budowa nowych linii, nawet w istniejącym pasie technologicznym (korytarzu) w terenie (po zdemontowaniu starej linii lub sukcesywnym odcinkowym jej likwidowaniu), jest trudna z uwagi na: kwestie natury formalnoprawnej, uzyskanie prawa drogi, zbyt częsty (arbitralny) brak zgody właścicieli terenów, protesty organizacji ekologicznych, itp. Niezależnie od tych przyczyn Inwestor rozważa tradycyjne wyłączenia linii na czas modernizacji ze względów bezpieczeństwa. Jednak liczba inwestycji i zasady prowadzenia ruchu krajowego systemu elektroenergetycznego wymuszają poszukiwania takich dróg realizacji inwestycji, modernizacji, aby maksymalnie ograniczać wyłączenia w sensie zarówno ilościowym jak i czasokresów takich wyłączeń. Dotychczasowa praktyka wzięta z eksploatacji linii i prowadzenia niektórych rodzajów remontów upewnia, że technikę prac pod napięciem można zastosować szerzej i to na każdym poziomie napięcia. Do tej pory najwięcej doświadczenia zebrano z wymiany różnego typu izolacji, wymiany przewodów i prac konserwacyjnych opanowując zasady użytkowania specjalistycznego sprzętu i narzędzi oraz KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 111

112 środków ochronnych do tych prac [7-11]. Rozbudowa sieci (rys. 1) wymaga coraz częściej podłączeń nowych odbiorców, które mogą być realizowane pod napięciem 3) [20]. Szkic analizy zakresu modernizacji istniejącej linii napowietrznej Ustalenie zakresu modernizacji wymaga przeprowadzenia stosownych analiz technicznych, do których niezbędne są dane techniczne. Podstawowe parametry techniczne zawierają dokumenty, które posiada każda linia: wykazy montażowe, paszport, oceny stanu technicznego. Na ich podstawie wskazuje się istotne parametry techniczne: długość linii, strefy klimatyczną i zabrudzeniową, liczbę torów, typ konstrukcji wsporczych, rodzaje fundamentów, łańcuchów z typami izolatorów, rodzaje przewodów fazowych i odgromowych oraz rodzaje osprzętu izolatorowego, przewodowego i innego. Przeważnie w ramach modernizacji linii przewidywana jest realizacja na niej traktu światłowodowego, poprzez wymianę jednego przewodu odgromowego np. typu AFL na nowy, światłowodowy typu OPGW. Zgodnie z założeniami, dokumentacja starych linii z okresu budowy w latach 50- i 60-tych zostaje opracowana z uwzględnieniem nowszej wersji normy PN-E z roku Często modernizacja obejmuje renowację fundamentów, poprzez uzupełnienie ubytków i zabezpieczenie ich (pomalowanie) stosownym preparatem od kotwy do głębokości ok. 0,7 m oraz malowanie samych słupów, a także profilaktycznych (niewielkich) wycinek eksploatacyjnych krzewów i drzew przy słupach oraz na trasie linii. Projekt modernizacji wybranej linii NN obejmuje przeważnie części: opisową, analizę profili i konstrukcyjną. Część konstrukcyjna zawiera dokumentację techniczną umożliwiającą przeprowadzenie przewidzianych zmian w konstrukcjach słupów związanych z ich podwyższeniem lub wymianą na nowe. Opracowanie profili linii W projekcie modernizacji rozważa się zakres prac, jakie należy przeprowadzić na linii aby zwiększyć jej obciążalność, w wyniku której przewody robocze będą mogły nagrzać się do wyższej temperatury (np. +80 C) niż przewidywano to w pierwotnym projekcie linii (+40 C), przeważnie budowanych w latach 50- i 60-tych ub. wieku. Zakres tych prac określa się na podstawie analizy nowych profili linii, który zostaje opracowany na podstawie pomiarów wykonanych np. metodą skaningu laserowego. Przewidziane w projekcie prace modernizacyjne uwzględniają również wyniki obliczeń wartości natężenia pola elektromagnetycznego, które przeprowadza się w obszarach chronionych, np. gdzie linia przechodzi w pobliżu terenów zabudowy mieszkaniowej. Na podstawie pomierzonych rzeczywistych zwisów przewodów określa się naprężenia, z jakimi zawieszone są przewody i następnie sprawdza je z wartościami podanymi w wykazie montażowym linii. Analizę odległości normowych od ziemi i krzyżowanych obiektów (z uwzględnieniem zapasu wymaganego przez Inwestora) w nowych warunkach obciążeniowych linii przeprowadza się na podstawie nowych profili podłużnych linii. 3) Ilustrację z pełnym opisem tej technologii zamieszczono w wykładzie 7. Akademii, Energetyka 2016, nr 9 rysunek KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

113 Analiza stanu technicznego linii W wyniku regularnych ocen stanu technicznego i oględzin w terenie ocenia się stan techniczny konstrukcji i fundamentów linii. Ocenie podlega stan powierzchni malarskiej konstrukcji słupów oraz występowanie ognisk korozji. Sprawdza się też ubytki w zakratowaniu słupów (kątowniki i pręty stężeniowe), ich uszkodzenia oraz stan śrub. Odnotowuje się nawet niewielkie uszkodzenia fundamentów, a brak zabezpieczenia górnej ich części pokrywa się masą bitumiczną. Zwraca się uwagę czy fundamenty (powinny wystawiać 0,2 m ponad poziom terenu) nie są pogrążone w całości w ziemi lub w gęstwinie roślinności (trawy i krzewów). Istotną informacją jest także stan uziemień słupa. Projekt modernizacji linii Na podstawie przeprowadzonej analizy stanu technicznego linii opracowuje się zakres prac jakie należy wykonać na linii, aby możliwe było zwiększenie jej obciążalność do stanu umożliwiającego nagrzanie się przewodów roboczych do temperatury 4), np. +80 o C. Zwiększenie obciążalności linii spowoduje zwiększenie zwisów przewodów fazowych, a więc zmniejszenie ich odległości do ziemi i krzyżowanych obiektów. W projekcie przewiduje się wprowadzenie niezbędnych zmian na linii, aby odległości te, w nowych warunkach, były zgodne z normą i oczekiwaniami Inwestora (określony zapas). Zmiany te przewidują różne alternatywy: regulację naprężeń przewodów, zastosowanie przewodów małozwisowych, podniesienie zawieszenia przewodów poprzez zastosowanie krótszych łańcuchów izolatorowych, przebudowę krzyżowanych linii SN i nn, podwyższenie konstrukcji słupów, a nawet ich wymianę na nowe wyższe lub innego, indywidualnego typu. W ramach przewidywanych prac modernizacyjnych należy dokonać kontroli właściwego wykonania mostków prądowych na słupach odporowo-narożnych, szczególnie dotyczy to mostków prądowych środkowej fazy niektórych typów słupów odporowo-narożnych. Podczas modernizacji, jeśli odległości mostków od konstrukcji nie są zachowane, wymaga się ich odpowiedniego wyprofilowania. Projekt modernizacji zawiera także wskazania co do wymiany przewodów odgromowych na typu OPGW. W tym celu przeprowadza się analizę warunków zwarciowych i wskazuje na rodzaje możliwych do zastosowania przewodów typu OPGW. W zależności od dobieranych średnic przewodu dla niektórych stanowisk słupów może być konieczne przeprowadzenie ponownej szczegółowej analizy wytrzymałości konstrukcji słupów, a w konsekwencji może zajść potrzeba ich wzmocnienia. W trakcie realizacji zawieszenia przewodu OPGW blokuje się możliwość wychyłu wysięgników przewodów odgromowych na słupach przelotowych, zarówno tych, na których zawieszany jest przewód OPGW jak również tych, na których zawieszony jest drugi przewód odgromowy (oczywiście dla linii z dwoma przewodami odgromowymi). Z analizy naprężeń istniejących przewodów odgromowych i montowanych (wymienianych) wynika, że może być konieczna regulacja zwisów przewodu odgromowego, którą odnotowuje się w projekcie wykonawczym. Ocena potrzeby wyłączeń dla prac modernizacyjnych Dla realizacji przewidzianych prac modernizacyjnych linii kv przeważnie konieczne są jej wyłączenia. 4) Można ustalić także inne temperatury nawet do +200 o C, ale wiąże się to z zastosowaniem specjalnych przewodów. KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 113

114 Ograniczenia lub eliminację wyłączeń można dokonać poprzez: technologie prac pod napięciem i w pobliżu napięcia, przerzucenie obwodów elektrycznych na tymczasowe obwody zbudowane albo z przenośnych linii kablowych albo tymczasowych linii napowietrznych (jedno- i wielofazowych), zastosowanie pól przewoźnych w połączeniu z liniami tymczasowymi, zrobotyzowane systemy przejęcia tymczasowych funkcji izolacji doziemnej i międzyprzewodowej. Zastosowanie tych rozwiązań wymaga jednak specjalistycznej wiedzy, sprawdzalnych umiejętności i pewnego minimum doświadczenia, najczęściej popartego szkoleniem poligonowym lub zagraniczną, krajową praktyką. Rozważono dwa przypadki modernizacji linii napowietrznych: odcinkowe modernizacje wybranych stanowisk, na których wymagane są prace dostosowawcze do przepisów i zwiększonej obciążalności, kompleksowe prace modernizacyjne, obejmujące wszystkie lub większość stanowisk słupów prowadzonych w osi istniejącej linii lub w pasie technologicznym. Przez pas technologiczny 5) rozumie się obszar wzdłuż linii o szerokości 14 m dla linii 110 kv, 25 m dla linii 220 kv i 35 m dla linii 400 kv liczonej prostopadle od jej osi. W pierwszym przypadku podstawową techniką ograniczania wyłączeń będzie technika prac pod napięciem. W drugim przypadku technika ta będzie wzbogacana zastosowaniem linii tymczasowych, pól przewoźnych i systemów zrobotyzowanych oraz szerokiego zastosowania sprzętu zmechanizowanego. Jednak zastosowanie sprzętu zmechanizowanego wymaga pilnej weryfikacji w zakresie odległości od linii (patrz [27]) i wykracza poza ramy tego opracowania. Możliwości modernizacji wybranych stanowisk linii pod napięciem Modernizacja linii może obejmować dla danego typu prac od kilku do kilkudziesięciu stanowisk słupów. Wystąpi zatem powtarzalność wybranych czynności, choć terytorialnie będą to zróżnicowane wymagania dyktowane przez uwarunkowania geologiczne, otoczenie i zmienne warunki atmosferyczne. Wszystkie opisywane prace powinny być wykonywane na pisemne polecenia wykonania pracy przez personel uprawniony i upoważniony do takich prac. Dotychczasowe doświadczenie podzielono na poszczególne elementy linii: fundamenty i uziemienia, konstrukcje wsporcze, izolację i osprzęt izolatorowy, przewody odgromowe, przewody fazowe, osprzęt przewodowy. Fundamenty i uziemienia Proste prace dotyczące pojedynczych stanowisk fundamentów wynikające z ich napraw nie wymagają szczególnych reżimów pracy. W pewnym zakresie dotyczy to także wykrzewiania i usuwania roślinności w celu odsłonięcia, dostępu do fundamentów wykonywanych z powierzchni gruntu. Można je wykonywać przy pracującej linii. Natomiast prace przy uziemieniach, z wyjątkiem 5) Dla 220 kv dotyczy linii jedno- i dwutorowych, dla linii 400 kv dwutorowych na słupach typu Z52 szerokość pasa technologicznego wynosi 30 m od osi linii, a dla jednotorowych, z wyjątkiem odcinków wybudowanych na słupach ON m; dla jedynej polskiej linii 750 kv 70 m. 114 KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

115 pomiarów rezystywności odpowiednimi aparatami i przez przeszkolony personel, wymagają określenia warunków realizacji ich rozbudowy, wymiany (także wymiany śrub łączących bednarki). Przeważnie sprawdzanie wartości rezystancji każdego uziomu jest realizowane podczas wymiany przewodów odgromowych na typu OPGW. Może być wymagane podczas modernizacji linii i zawsze po wybudowaniu nowego stanowiska słupa (rys. 2). Rys. 2. Nowe uziemienie słupa wokół fundamentu przed niwelacją terenu oraz pomiar rezystancji uziemienia istniejącego słupa (fot. T. Korczak, K. Gawęda) Konstrukcje wsporcze Każde wejście na słup czynnej linii w celu uzupełnienia zakratowania, wymiany śrub, kątowników, prętów stężeniowych wymaga określenia tras komunikacyjnych monterów oraz przeważnie zastosowania ubiorów ekranujących od wpływu pola elektromagnetycznego. Jedynie w technologii, w której monter i używany przez niego sprzęt oraz wymieniane elementy podawane są wewnątrz zakratowania słupa można dopuścić tradycyjną odzież ochronną. Oczywiście każda praca na wysokości wymaga przestrzegania zasad asekuracji i stosowania odpowiedniego sprzętu zapobiegającemu upadkowi z wysokości. Prace technicznie wykonywane są analogicznie do prac na linii wyłączonej. Rys. 3. Wymiana słupów przy zastosowaniu linii tymczasowych, zrobotyzowanych ramion podnośników i dźwigów [21] Wymiana całych słupów jest możliwa dzięki zastosowaniu linii tymczasowych, zrobotyzowanych izolacyjnych ramion podnośnika i dźwigów (rys. 3), a nawet śmigłowców. KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 115

116 Bardziej kompleksowe prace przy konstrukcjach wsporczych polegające na ich wymianie, podwyższaniu słupa (rys. 4), rozszerzaniu okna, wymiany głowic słupa, wymiany poprzeczników i wieżyczek odgromowych wymagają specjalistycznych instrukcji, ale istnieją szerokie możliwości wykonania tych prac bez wyłączeń, także na liniach SN. Rys. 4. Jedna z metod podwyższania słupa drewnianego i kratowego (fot. B.Dudek) Izolacja i osprzęt izolatorowy Najczęstszym powodem modernizacji linii jest dochowanie odległości przewodów od ziemi. W celu podwyższenia zawieszenia przewodów dość często pionowe układy izolacji zastępowane są układami typu A i pokrewnymi. Dzięki wymianie izolacji otrzymuje się przewody w stosownej, zgodnej z przepisami i wymaganiami Inwestora odległości od krzyżowanych obiektów i od ziemi (z biegiem czasu pełzanie przewodów powoduje powiększanie się zwisów). Wymiana izolatorów pod napięciem jest najczęściej wykonywaną pracą na świecie i wiele energetyk posiada spore doświadczenie w tym względzie. W Polsce do tej pory tylko jedna ekipa wykonawcza opanowała wymianę wszystkich typów izolatorów zarówno szklanych jak i porcelanowych. Ale dwie dalsze ekipy mają odpowiednie zaplecze do wymiany izolacji związanej z omawianym typem modernizacji. Wymiana izolacji, obejmująca 116 KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

117 także wymianę osprzętu izolatorowego, wymaga zastosowania pracy na potencjale. Najtrudniejszym przypadkiem zastępowania pionowego układu izolacji układem V są okna słupów wymagające odpowiedniego sprzętu dostępu montera do przewodu (izolacyjne drabiny, kładki, krzesełka lub wózki naprzewodowe). Przewody odgromowe Najczęściej stosowane wymiany krótkich odcinków przewodów odgromowych są możliwe przy pracującej linii dokładnie taką samą metodą jak kompleksowa (na całej długości linii łączącej stacje) wymiana przewodu metodą naprężeniową lub rolek obrotowych (rys. 5). Kilkakrotnie zastosowano tę technikę w Polsce, jej rozszerzenie do codziennej praktyki jest rozwojowe [10]. Przyjęło się natomiast częściowe przygotowanie do wymiany przewodów poprzez wyłożenie przewodu odgromowego na rolki montażowe (uziemiane) na czynnej linii. Wymaga to zastosowania przez monterów ubiorów ekranujących od wpływu pola elektromagnetycznego. Jednak samo przeciąganie przewodów odbywa się w warunkach wyłączenia. W tej dziedzinie tkwią jeszcze spore rezerwy wykonawcze. Naprawy linek uziemiających, ich wymiana lub odpięcie i podpięcie wymagają specjalistycznej technologii, ale można je wykonywać podczas pracy linii. Dotyczy to także montażu blokad wychyłu zawiesi przewodu odgromowego. Rys. 5. Proces wymiany przewodu odgromowego na typu OPGW metodą rolek obrotowych (fot. B. Dudek) Przewody fazowe Wymiany przewodów fazowych na czynnych liniach dotychczas w kraju nie praktykuje się. Możliwości takiej wymiany są jednak zaskakująco spore. Polegają one na dwóch odmiennych sposobach realizacji. Pierwszy to przerzucenie obwodów elektrycznych na tymczasowe obwody zbudowane albo z przenośnych linii kablowych, albo tymczasowych linii napowietrznych (jedno- i wielofazowych), których podpięcie (i odpięcie) może odbywać się w warunkach czynnych linii, dzięki zastosowaniu pól przewoźnych (wyłącznikowych). Innym sposobem jest zastosowanie zrobotyzowanych systemów przejęcia tymczasowych funkcji izolacji doziemnej i międzyprzewodowej za pomocą specjalistycznego sprzętu zmechanizowanego. Zaletą takiego podejścia jest fakt zastąpienia jednej lub wielu faz w pierwszym przypadku przez wcześniej wybudowaną linię tymczasową (ma ona swoje słupy i przewody), a w drugim przypadku jednoczesne odciągnięcie (odpięcie) przewodów na czas przeciągnięcia nowych przewodów wymaga jednak posiadania większej liczby zrobotyzowanych ramion. Osprzęt przewodowy Na ten rodzaj osprzętu składają się przede wszystkim tłumiki drgań i odstępniki na przewodach wiązkowych. W Polsce stosujemy pojedyncze przewody na linii 110 i 220 kv, podwójne i potrójne na liniach 400 kv (na jedynej polskiej linii 750 kv zastosowano wiązkę KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 117

118 czteroprzewodową). Konieczność napraw przewodów (rozmietlenia, przestrzelenia itp.) są pracą z reguły eksploatacyjną Niemniej przy modernizacji linii mogą takie pojedyncze przypadki mieć miejsce. Wszystkie te prace można wykonać pod napięciem przeważnie z jezdnych wózków naprzewodowych, ale także z pomostów albo przy wykorzystaniu podnośników, drabin, rusztowań izolacyjnych lub śmigłowców. W ostatnich latach zastosowano także - dynamiczną obciążalność linii (DOL), która jest jednym z efektywnych sposobów zwiększenia zdolności przesyłowych linii [5-7, 25]. Rozwiązanie techniczne polega na ich zainstalowaniu (przeważnie na czynnych liniach) techniką prac pod napięciem (rys. 6) na słupach w wybranych przęsłach linii NN stacji pogodowych, przesyłających do systemu obliczeniowego w centrum dyspozytorskim aktualnych danych pogodowych: prędkości i kierunku wiatru, temperatury na wysokości montażu przewodów oraz nasłonecznienia. Rys. 6. Montaż pod napięciem aparatu DOL System centralny, na podstawie tych danych oraz znajomości aktualnego obciążenia linii dostępnego w systemie dyspozytorskim prowadzenia ruchu, na bazie modelu cieplnego linii oraz jej parametrów konstrukcyjnych, wyznacza możliwą obciążalność dynamiczną i wyniki tych obliczeń na bieżąco przekazuje do systemu dyspozytorskiego. Bieżąca znajomość temperatury przewodów, która jest funkcją jej aktualnego obciążenia oraz warunków pogodowych panujących w miejscu zainstalowania linii zwłaszcza prędkości i kierunku wiatru pozwala na bezpieczne przeciążanie linii, tzn. takie, które nie powoduje zmniejszenia normatywnych odległości przewodów od obiektów pod linią. Podobny jest Inteligentny system monitorowania sieci dystrybucyjnej (ILMS) pozwalający na kompleksowe kontrolowanie sieci napowietrznych za pomocą oprogramowania ILMS T-NET [7]. Możliwości modernizacji kompleksowej linii pod napięciem Dla potrzeb tego referatu przyjęto pojęcie kompleksowości jako znaczącej przebudowy linii całej lub odcinkowej, pozostawiającej linię istniejącą w użytkowaniu. Rozszerzenie tego typu może przypominać zastąpienie linii istniejącej nową linią (np. jednotorowej wielotorową albo wielotorowej wielonapięciową) ale takie podejście wymagałoby kompleksowych rozważań nie 118 KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

119 tylko teoretycznych, ale indywidualnych dla każdego konkretnego przypadku obejmującego także lokalizację linii OSD na liniach OSP. Przykłady mają raczej charakter innowacyjny do odważnego stosowania nowości technicznych i technologicznych stosowanych na świecie [11-17, 20-25]. Fundamenty i uziemienia Prace kompleksowe przy stawianiu nowych fundamentów w pobliżu starych (pomijamy przypadki zastąpienia słupa dokładnie w tym samym miejscu; np. zastąpienia słupa kratowego słupem rurowym) wymagają prac terenowych, wykopów, zbrojenia, lania betonu lub wstawiania gotowych prefabrykatów. Pomijając możliwość ręcznego wykonania, każde inne wymaga użycia sprzętu zmechanizowanego, np. koparek, dźwigów, betoniarek, palownic itp. (rys. 7 i 8). W warunkach pracującej linii obowiązują specjalne reżimy, a analizy muszą obejmować zasięgi sprzętu zmechanizowanego. Sprzęt ten musi być uziemiany, a wokół stanowisk należy zastosować ekwipotencjalizację terenu prac lub adekwatne inne środki zapewniające ochronę pracowników. Rys. 7. Przygotowanie fundamentu linii napowietrznej (fot. T. Korczak) Rys. 8. Przygotowanie fundamentu palowego (fot. T. Korczak) KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 119

120 Konstrukcje wsporcze Montaż słupa kratowego, także rurowego wymaga specjalistycznej technologii uwzględniającej zastosowanie sprzętu zmechanizowanego w pobliżu czynnych przewodów (rys. 9). Może wystąpić konieczność zastosowania linii tymczasowych albo zrobotyzowanych izolacyjnych ramion podnośnika (dźwigu) analogicznie jak do wymiany pojedynczego słupa. Natomiast montaż lub wymiana słupa betonowego na liniach SN w warunkach pracującej linii jest możliwa i praktykowana w wielu krajach, podjęta ostatnio w naszym kraju. Izolacja i osprzęt izolatorowy Rys. 9. Montaż słupa rurowego i kratowego (fot. I. Gajos, K. Gawęda) W przypadku kompleksowych prac zawieszenie łańcuchów izolatorów nie wymaga specjalistycznych reżimów wykonania pracy. Wyjątek stanowi wykonanie wcinek odejść liniowych do nowych odbiorców, prosumentów zakładając utrzymanie wytrzymałości konstrukcji wsporczej zmiana układu faz może być wykonana pod napięciem. Przewody odgromowe Wymiana przewodu metodą naprężeniową lub rolek obrotowych jest praktykowana i może objąć całą linię czynną lub nieczynną, nieuziemioną. W obu przypadkach dojdzie do przejścia z przewodem nad krzyżowanymi obiektami, takimi jak: inne linie elektroenergetyczne, drogi, rzeki, trakcja kolejowa, co dla zachowania bezpieczeństwa wymaga specjalistycznej technologii. Przewody fazowe Wymiany przewodów fazowych na czynnych liniach polega na wykorzystaniu równoległego obwodu jednofazowego [22]. Zilustrowano to na rysunku 11. Obwód ten może stanowić przenośna linia kablowa albo tymczasowa linia napowietrzna (jedno-, wielofazowa), której podpięcie (i odpięcie) może odbywać się w warunkach czynnych linii, albo zrobotyzowany system ramion izolacyjnych ulokowany z wykorzystaniem sprzętu zmechanizowanego (rys. 10). 120 KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

121 Rys. 10. Wymiana przewodów fazowych L1, L2, L3 z wykorzystaniem jednej fazy linii tymczasowej, dodatkowej LD Kolorami oznaczono: czarny przewód linii tymczasowej, niebieski istniejący przewód linii pod napięciem; czerwony nowy przewód nie podłączony; zielony nowy przewód podłączony (pod napięciem) KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 121

122 Rys.11. Montaż nowych przewodów fazowych pod napięciem z wykorzystaniem linii tymczasowej i pola przewoźnego do przełączania faz pod obciążeniem [22] Osprzęt przewodowy Osprzęt przewodowy zarówno przewodów fazowych jak i odgromowych może być zakładany podczas pracy linii podobnie jak w przypadku prac eksploatacyjnych. Do osprzętu można także zaliczyć elementy konstrukcyjne związane z ochroną środowiska. Podsumowanie Współcześnie prowadzone modernizacje elektroenergetycznej sieci napowietrznej szerzej niż kiedykolwiek pozwalają na stosowanie techniki prac pod napięciem i w pobliżu napięcia. Wyważenie proporcji między kosztami nowoczesnego sprzętu umożliwiającego realizację tych prac, a skutkami w prowadzeniu ruchu urządzeń z ograniczaniem (wręcz eliminowaniem) wyłączeń i konfrontacji z wymaganiami rynku (usługi na sieci przesyłowej prowadzone są podstawowo w outsourcingu) jest koniecznym elementem procesu decyzyjnego [28]. Modele ekonomiczne i organizacyjne techniki prac pod napięciem są w kraju ciągle rozproszone [29-32] i mało zintegrowane w przenikaniu doświadczeń eksploatacyjnych i inwestycyjnych. Stosowanie techniki prac pod napięciem natrafia także na bariery szkoleniowe, normalizacyjne, kwalifikacji kadr, wymiany doświadczeń ich pokonywanie otwiera drogę do nowoczesnego utrzymania kondycji sieci dystrybucyjnej i przesyłowej. PIŚMIENNICTWO [1] Strategia na Rzecz Odpowiedzialnego Rozwoju do roku 2020 (z perspektywą do 2030 r.), Ministerstwo Rozwoju KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

123 [2] Ustawa z dnia 24 lipca 2015 r. o przygotowaniu i realizacji strategicznych inwestycji w zakresie sieci przesyłowych Dz.U poz oraz USTAWA z dnia 24 lutego 2017 r. o zmianie ustawy o przygotowaniu i realizacji strategicznych inwestycji w zakresie sieci przesyłowych Dz.U poz [3] Raport PTPiREE. Energetyka przesyłowa i dystrybucyjna, Poznań, maj [4] Dołęga W.: Modernizacja sieciowej infrastruktury elektroenergetycznej w aspekcie jej rozwoju, Rynek Energii, luty [5] Czapaj R., Obciążalność prądowa sieci metody pomiarów i zwiększenie przepustowości, Przegląd Elektrotechniczny 2012, nr 10a. [6] Dołęga W.: Obciążalność termiczna napowietrznych linii elektroenergetycznych 400, 220 i 110 kv, Energetyka 2016, nr 1, s [7] Żurowski J.: Zaawansowane rozwiązania i urządzenia poprawiające niezawodność i efektywność sieci dystrybycyjnej e.e., XII Sympozjum Nowoczesne rozwiązania w budownictwie sieciowym, Borowianka 2016, s [8] Dudek B.: Prace pod napięciem w elektroenergetyce bezwyłączeniowe techniki utrzymania sieci dystrybucyjnej, INPE Podręcznik dla elektryków, zeszyt 32, październik [9] Dudek B.: Prace pod napięciem w elektroenergetyce bezwyłączeniowe techniki utrzymania sieci przesyłowej, INPE Podręcznik dla elektryków, zeszyt 36, maj [10] Kochan G., Lenarczyk K., Kiczkajło K., Dudek B.: Replacement existing ground wire with OPGW under live-line conditions. New training polygon in Olsztyn, ICOLIM 2014 (także Energetyka 2014, nr 8, s ). [11] Lubicki W., Dudek B.: Eighty yers of Polish experiences in technology of live-line working and impressions from all 10 ICOLIM conferences, ICOLIM 2014 (także Energetyka 2014, nr 8, s ). [12] Szpindler J.: Rozwój konstrukcji wsporczych dla elektroenergetycznych linii napowietrznych w aspekcie zmieniających się wymogów normatywnych oraz oczekiwań inwestorów, XII Sympozjum Nowoczesne rozwiązania w budownictwie sieciowym, Borowianka 2016, s [13] Rakowska A.: Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe w pracach CIGRE, XIII Sympozjum Nowoczesne rozwiązania w budownictwie sieciowym, Borowianka 2017 s [14] CIGRE 561: Live work A management perspective, JWG B2/B3.27, December [15] de M.Barros I.I., da Silva U.V.: Supplying Power to a New Industrial Consumer a new Work Technique in Live-Line Developed to Change the Type of Towers, ICOLIM 2014, [16] ICOLIM Materiały z międzynarodowej konferencji prac pod napięciem, Strasbourg [17] Materiały z XII Konferencji Prace pod napięciem w sieciach nn, SN I WN w Polsce i na świecie, Katowice, października 2016 r. [18] Dudek B.: Podnośniki hydrauliczne w technice prac pod napięciem, Energetyka 2016, nr 8, s [19] Dudek B.: Nowoczesny sprzęt zmechanizowany stosowany w budownictwie sieciowym problemy pracy w pobliżu i pod napięciem, XIII Sympozjum Nowoczesne rozwiązania w budownictwie sieciowym, Borowianka 2017, s [20] Barros M., Silva U.V.: Suppluing Power to a New Industrial Consumer a New Work Technique in Line-Line Developed to Change the Type of Towers, ICOLIM [21] Zampatti S., Martin F., Brouard F.: New line working method to replace high voltage line tower, ICOLIM 2017 ref [22] Energized reconductor project for the lower Rio Grande Valley, AEP [23] Neitzel D.K.: Electrical Safety when working near overhead Power Lines ESMO KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN 123

124 [24] Gela G.: IEC TC 78 Live working : Historical overview, new structure, programme of work and market relevance, ESMO [25] Babś A., Samotyjak T., Nagórny K.: Zwiększenie zdolności przesyłowych linii 110 kv. Monitorowanie dopuszczalnego obciążenia. Energia Elektryczna, luty [26] Gawarecki T.: Kwalifikacja prawna robót budowlanych w postaci wymiany przewodów w linii elektroenergetycznej oraz dopuszczalność ich wykonania bez tytułu prawnego do nieruchomości, Energetyka 2017, nr 1, s [27] Dudek B.: Konieczność weryfikacji odległości sprzętu zmechanizowanego od elektroenergetycznych linii napowietrznych, INPE nr 236 maj 2019, s [28] Przygrodzki M., Dudek B.: Metoda kosztów unikniętych w ocenie ekonomicznej zasadności prac pod napięciem na liniach przesyłowych, zamieszczone [17] s.7-24 [29] Dołęga W.: Zarządzanie inwestycjami sieciowymi w sieciach przesyłowych, Energetyka nr 6, 2019 s [30] Tomczykowski J.: Rok 2018 z punktu widzenia systemu elektroenergetycznego, Biuletyn Energia Elektryczna 05/2019 s [31] Dudek B.: Organizacja prac pod napięciem w Polsce, ElektroInfo nr 9, 2019 s [32] Akademia Energetyki: Bezwyłączeniowe techniki utrzymania sieci elektroenergetycznych, 20 wykładów drukowanych w latach KOMPLEKSOWE MODERNIZACJE I ODCINKOWE PRZEBUDOWY LINII NAPOWIETRZNYCH W WARUNKACH TECHNIKI PPN

125 ZAAWANSOWANE WYKORZYSTANIE DANYCH NA BAZIE MODELU PLS-CADD Maciej Bigosiński, Dominik Brudniak, Bartłomiej Cyganek, Jonasz Jałocha Energoprojekt-Kraków SA ZAAWANSOWANE WYKORZYSTANIE DANYCH NA BAZIE MODELU PLS-CADD 125

126 126 ZAAWANSOWANE WYKORZYSTANIE DANYCH NA BAZIE MODELU PLS-CADD

127 ZAAWANSOWANE WYKORZYSTANIE DANYCH NA BAZIE MODELU PLS-CADD 127

137 OCENA ZAGROŻENIA PORAŻENIOWEGO DLA SŁUPÓW W MIEJSCACH CZĘSTO UCZĘSZCZANYCH Mirosław Schwann Kentia Firma Konsultingowa OCENA ZAGROŻENIA PORAŻENIOWEGO DLA SŁUPÓW W MIEJSCACH CZĘSTO UCZĘSZCZANYCH 137

138 138 OCENA ZAGROŻENIA PORAŻENIOWEGO DLA SŁUPÓW W MIEJSCACH CZĘSTO UCZĘSZCZANYCH

139 OCENA ZAGROŻENIA PORAŻENIOWEGO DLA SŁUPÓW W MIEJSCACH CZĘSTO UCZĘSZCZANYCH 139

153 WPŁYW NOWELIZACJI KODEKSU CYWILNEGO NA PROCESY INWESTYCYJNE Katarzyna Mędraś ADREM KANCELARIA PRAWNA Ustawą z dnia 4 lipca 2019 r. o zmianie ustawy Kodeks postępowania cywilnego oraz niektórych innych ustaw dokonano największej nowelizacji przepisów postępowania cywilnym w ostatnich latach. Teoretycznie naczelnym celem, jaki miał przyświecać zmianą było usprawnienie działalności sądów poprzez przeciwdziałanie przewlekłości, pieniactwu i obstrukcji procesowej. Warto podkreślić, iż wprowadzone zmiany mają istotne znaczenie dla realizacji inwestycji liniowych oraz budowlanych - głównie w zakresie uzyskiwania tytułów prawnych na cele budowlane oraz wykonawstwa umów o roboty budowlane. 1. SŁUŻEBNOŚĆ PRZESYŁU Jednym z najskuteczniejszych i najszybszych sposobów uzyskania tytułu prawnego do nieruchomości na cele budowlane w zakresie inwestycji liniowych jest sądowe ustanowienie (inwestycje nowe) bądź stwierdzenie zasiedzenia (inwestycje istniejące od określonego czasu, brak zapłaty na rzecz właściciela nieruchomości) służebności. W tym zakresie w obliczu nowelizacji przepisów kodeksu postępowania cywilnego warto zwrócić uwagę na kilka praktycznych problemów. W praktyce do wniosku o stwierdzeni/zasiedzenie służebności dołącza się zarówno wypis z księgi wieczystej danej nieruchomości, jak i wypis z rejestru gruntów gdzie powinny znajdować się aktualne dane adresowe właścicieli nieruchomości. Przy czym, jak stwierdza ustawa Prawo geodezyjne i kartograficzne, osobami obowiązanymi zgłaszać właściwemu staroście wszelkie zmiany danych objętych ewidencją gruntów i budynków są właściciele. Powyższy obowiązek należy spełnić w terminie 30 dni od zdarzenia powodującego zmianę danych, jednakże nie jest on obwarowany żadną sankcją i to stąd często wynikają w praktyce rozbieżności pomiędzy danymi uwidocznionymi w ewidencji a stanem faktycznym czyli dane osobowe i/lub adresowe właścicieli nieruchomości znajdujące się w ww. dokumentach bywają niezgodne z rzeczywistością (bo osoba nie żyje albo zmieniła adres zamieszkania i nie uaktualniła wpisu). Do tej pory było tak, że pierwsze pismo procesowe (wniosek o ustanowienie lub stwierdzenie zasiedzenia służebności) sąd wysyłał właścicielowi nieruchomości za pośrednictwem poczty. W razie niepodjęcia przesyłki przez adresata w ciągu 14 dni (za podwójnym awizowaniem) uznawano, że doszło do skutecznego doręczenia i sąd mógł dalej procedować. Zasada ta obowiązywała zarówno w odniesieniu do osób fizycznych. jak i przedsiębiorców. Od 21 sierpnia 2019 r. nadano jednak nowe brzmienie art Kodeksu postępowania cywilnego, zgodnie z którym fikcja doręczenia nie będzie można już stosować w odniesieniu WPŁYW NOWELIZACJI KODEKSU CYWILNEGO NA PROCESY INWESTYCYJNE 153

154 do osób fizycznych. W ich przypadku konieczne będzie każdorazowe skuteczne doręczenie pisma procesowego czyli jak adresat wniosku o ustanowienie służebności nie odbierze pisma procesowego z poczty (zapomniał, zignorował, nie chciał albo wyprowadził się ale nie wymeldował) to pismo procesowe zostanie zwrócone przez sąd przedsiębiorcy planującemu uzyskać tytuł prawny do nieruchomości na cele budowlane i wtedy będzie on mógł skorzystać z doręczenia poprzez komornika czyli teraz to przedsiębiorca będzie musiał doręczyć pismo sądowe właścicielowi nieruchomości (tam gdzie faktycznie on przebywa, co nie musi być zgodne z adresem zameldowania). Znowelizowane przepisy stanowią bowiem, iż jeżeli pozwany, pomimo powtórzenia zawiadomienia, nie odebrał pozwu lub innego pisma procesowego - przewodniczący zawiadamia o tym powoda, przesyłając mu przy tym odpis pisma dla pozwanego i zobowiązując do doręczenia tego pisma pozwanemu właśnie za pośrednictwem komornika. Powód w terminie dwóch miesięcy od dnia doręczenia mu zobowiązania ma dołączyć do akt potwierdzenie doręczenia pisma. Albo zwraca pismo i wskazuje aktualny adres pozwanego lub dowód, że pozwany przebywa pod adresem wskazanym w pozwie. Nowy adres będzie mógł ustalić komornik. By ustalić adres, będzie on mógł korzystać z danych ZUS i banków oraz pytać sąsiadów. Nie sprawdzi go jednak w bazie PESEL. Jeżeli próba doręczenia przez komornika okaże się jednak bezskuteczna, a komornik ustali, że jednak dysponuje właściwym adresem dłużnika, w jego skrzynce pocztowej umieści awizo, wyznaczając 14-dniowy termin na odebranie pisma. Po upływie tego terminu, pismo będzie się uważało za doręczone, a komornik zwraca wierzycielowi pismo wraz z informacją o dokonanych ustaleniach oraz o dacie doręczenia. Ta sama sytuacja będzie miała miejsce, jeżeli właściciel nieruchomości nie mieszka pod danym adresem wtedy pismo również wraca do podmiotu zlecającego jego doręczenie. Jeśli żaden z tych czynników nie nastąpi, postępowanie zostaje zawieszone, a po kolejnych trzech miesiącach umorzone. Co więcej od 21 sierpnia 2019 r. sąd umarza postępowanie w sytuacji, w której do zawieszenia doszło na skutek niemożliwości nadania postępowaniu dalszego biegu w terminie 3 miesięcy. Czyli w przypadku spraw, którym nie nadano dalszego biegu ze względu na np. braki adresowe, brak możliwości ustalenia numeru PESEL właściciela nieruchomości, maksymalny okres zawieszenia będzie wynosił jedynie 3 miesiące. Czyli jeżeli komornik w tym okresie nie ustali aktualnego miejsca zamieszkania właściciela sprawa nie będzie mogła być procedowana przez sąd. W praktyce przedsiębiorców realizujących inwestycje przesyłowe pojawią się więc dwa problemy: sytuacja kiedy właściciel nieruchomości żyje albo nie jest znane miejsce jego zamieszkania oraz sytuacja kiedy poprzedni właściciel umarł nie są znani jego spadkobiercy. W przypadku wniosku o ustanowienie służebności przesyłu (inwestycje nowe) może istnieć obawa, iż w praktyce przedsiębiorcy przesyłowi mogą mieć realne problemy z prowadzeniem postępowań sądowych z powodu braku możliwości doręczenia pierwszego pisma sądowego, co w praktyce może uniemożliwić przeprowadzenie inwestycji (alternatywa droga do uzyskania prawa do dysponowania nieruchomością na cele budowlane zawarta w ustawie o gospodarce nieruchomościami jako bardzo uzależniona od swobody decyzyjnej urzędników, też często nie jest rozwiązaniem skutecznym w praktyce). W takiej sytuacji jednak sąd w powinien powołać kuratora dla osoby nieznanej z miejsca pobytu i to temu kuratorowi doręczyć pismo sądowe, co w praktyce może znacznie przyśpieszyć postępowanie sądowe. 154 WPŁYW NOWELIZACJI KODEKSU CYWILNEGO NA PROCESY INWESTYCYJNE

155 Natomiast w przypadku wniosków o zasiedzenie służebności, ratunkiem jest zastosowanie przepisy art. 609 i 610 kpc stanowiących, iż do zgłoszenia wniosku o stwierdzenie zasiedzenia własności uprawniony jest każdy zainteresowany, a jeżeli wnioskodawca nie wskazuje innych zainteresowanych, orzeczenie może zapaść dopiero po wezwaniu innych zainteresowanych przez ogłoszenie, przy czym do ogłoszenia i orzeczenia stosuje się odpowiednio przepisy o stwierdzeniu nabycia spadku i przedmiotu zapisu windykacyjnego. W praktyce sąd na podstawie art kpc sąd powinien poprzez ogłoszenie (w prasie, siedzibie sądu) ogłosić o poszukiwaniu właścicieli danej nieruchomości, a jeżeli w terminie wskazanym w ogłoszeniu nikt się nie zgłosi albo zgłaszający się nie wykaże własności, sąd stwierdzi zasiedzenie, jeżeli zostało ono udowodnione. W związku z powyższym należy dojść do wniosku, iż zmiana przepisów prawnych dotyczących doręczeń nieco skomplikuje prowadzenie procesów o ustanowienie/zasiedzenie służebności przesyłu w stosunku do osób fizycznych, nie mniej jednak nadal będzie to sposób szybszy i często tańszy niż korzystanie z przepisów ustawy o gospodarce nieruchomościami. 2. UMOWY O ROBOTY BUDOWLANE Nowelizacja kodeksu postępowania cywilnego przewiduje, iż spory z udziałem przedsiębiorców, w tym wynikłe z umów o roboty budowlane, mają być rozpatrywane według nowowprowadzonej, bardziej skomplikowanej, ale i szybszej procedury gospodarczej. Choć postępowanie gospodarcze będzie cechować się większymi rygorami i rozbudowaną prekluzją dowodową (wnioski dowodowe składane po terminie będą uwzględniane tylko wyjątkowo), nie będzie przymusu adwokacko-radcowskiego. Postępowanie gospodarcze zakłada prymat dowodu z dokumentów nad zeznaniami świadków. Ponadto pisma procesowe składane w toku postępowania gospodarczego będą musiały czynić zadość dodatkowym wymogom formalnym. Strona powodowa będzie musiała wskazać w pozwie swój adres poczty elektronicznej lub złożyć oświadczenie, że nie posiada takiego adresu. Identyczny obowiązek będzie miał pozwany przy wnoszeniu pierwszego pisma procesowego po doręczeniu odpisu pozwu. Niewskazanie adresu lub niezamieszczenie oświadczenia o jego braku będzie traktowane jak brak formalny uniemożliwiający nadanie pismu prawidłowego biegu. Ponadto pozew powinien zawierać informację, czy strony podjęły próbę mediacji lub innego pozasądowego sposobu rozwiązania sporu, a w przypadku gdy takich prób nie podjęto, wyjaśnienie przyczyn ich niepodjęcia. Nowe przepisy o postępowaniu gospodarczym statuują sankcję dla strony, która uchylała się od pozasądowego rozwiązania sporu sąd będzie bowiem mógł obciążyć kosztami procesu w całości lub części stronę, która przed wytoczeniem powództwa zaniechała próby dobrowolnego rozwiązania sporu, uchyliła się od udziału w niej lub uczestniczyła w niej w złej wierze i przez to przyczyniła się do zbędnego wytoczenia powództwa lub wadliwego określenia przedmiotu sprawy. Obciążenie kosztami procesu będzie mogło nastąpić niezależnie od wyniku sprawy. Dodatkowo strony powinny zgłosić wszystkie dowody odpowiednio w pozwie lub odpowiedzi na pozew. Jedynie w ramach wyjątku stosownie do okoliczności sprawy przewodniczący będzie mógł określić inny termin do powołania przez stronę twierdzeń i dowodów. Spóźnione WPŁYW NOWELIZACJI KODEKSU CYWILNEGO NA PROCESY INWESTYCYJNE 155

156 dowody będą podlegały pominięciu, chyba że strona uprawdopodobni, że ich powołanie nie było możliwe albo że potrzeba ich powołania wynikła później. W zakresie postępowania dowodowego w sprawach gospodarczych pojawia się również nowa instytucja prawa materialnego umowa dowodowa. Umowa dowodowa będzie polegała na ustaleniach stron dotyczących wyłączenia określonych dowodów w postępowaniu w sprawie z określonego stosunku prawnego powstałego na podstawie umowy. Umowę taką będzie można zawrzeć na piśmie pod rygorem nieważności (np. w ramach dodatkowej klauzuli umownej lub jako osobną umowę) albo ustnie przed sądem. Skutkiem umowy dowodowej będzie to, że sąd z urzędu nie będzie dopuszczał dowodów nią wyłączonych. Jednocześnie fakty, które miałyby zostać wykazane dowodami wyłączonymi przez umowę dowodową, sąd będzie mógł ustalić na podstawie twierdzeń stron, biorąc pod rozwagę całokształt okoliczności sprawy. Ponadto przepisy o postępowaniu w sprawach gospodarczych przewidują ograniczenia w zakresie możliwości dopuszczenia dowodu z zeznań świadków. Dowód ten będzie mógł zostać dopuszczony i przeprowadzony jedynie wtedy, gdy po wyczerpaniu innych środków dowodowych lub w ich braku pozostały niewyjaśnione fakty istotne dla rozstrzygnięcia sprawy. Większy rygoryzm dowodowy w sprawach gospodarczych niewątpliwie sprawi, że dokumentowanie przez przedsiębiorców wszelkich zleceń i ustaleń stanie się jeszcze ważniejsze niż obecnie. Pierwszorzędne znaczenie w sprawach gospodarczych będą bowiem miały dokumenty oraz ustalenia utrwalone na nośnikach informacji, dlatego podmioty działające na rynku budowlanym powinny wdrożyć odpowiednie procedury wewnętrzne (m.in. obowiązek potwierdzania spotkań i ustaleń ustnych mailowo). 156 WPŁYW NOWELIZACJI KODEKSU CYWILNEGO NA PROCESY INWESTYCYJNE

157 ZWIĘKSZENIE EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ NOWYCH LINII 110 KV PROJEKTOWANYCH W OPARCIU O NORMĘ PN-EN Krzysztof Ściobłowski Energoprojekt-Kraków SA ZWIĘKSZENIE EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ NOWYCH LINII 110 KV PROJEKTOWANYCH W OPARCIU O NORMĘ

158 158 ZWIĘKSZENIE EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ NOWYCH LINII 110 KV PROJEKTOWANYCH W OPARCIU O NORMĘ...

159 ZWIĘKSZENIE EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ NOWYCH LINII 110 KV PROJEKTOWANYCH W OPARCIU O NORMĘ

161 ZWIĘKSZENIE EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ NOWYCH LINII 110 KV PROJEKTOWANYCH W OPARCIU O NORMĘ

163 WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE Agnieszka Dziendziel PSE Innowacje Sp. z o.o., Politechnika Śląska Henryk Kocot Politechnika Śląska Paweł Kubek PSE Innowacje Sp. z o.o., Politechnika Śląska Streszczenie W systemach elektroenergetycznych coraz częściej pojawiają się linie napowietrzne o różnych napięciach znamionowych prowadzone na tych samych konstrukcjach wsporczych. Linie takie są już także prowadzone w naszym kraju. W ramach referatu zebrano informacje na temat linii wielonapięciowych, ich konstrukcji, zalet, wad oraz opracowano model matematyczny opisujący tego typu obiekt w strukturze SEE. Wprowadzenie Napowietrzne linie elektroenergetyczne stanowią największy, najrozleglejszy element systemu przesyłowego, pełniąc przy tym jedną z podstawowych i zarazem najważniejszych funkcji każdego systemu elektroenergetycznego: umożliwiają przesył energii elektrycznej na duże odległości. Pierwsza linia napowietrzna prądu przemiennego powstała w 1891 r. w Niemczech. Była to linia relacji Lauffen-Frankfurt, o długości 175 km, napięciu 15 kv i przesyłanej mocy 300 kw. Postęp technologiczny powodował ciągły wzrost mocy przesyłanych na duże odległości, co skutkowało powstawaniem coraz dłuższych linii. W celu ograniczenia strat mocy przesyłowych budowano linie na coraz wyższe napięcia i tak w Szwecji w 1952 r. powstała linia o napięciu 380 kv, a w 1956 r. na terenie byłego ZSRR uruchomiono linię o napięciu 400 kv. Obecnie nadal notuje się wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną. Tego roku, 25 stycznia 2019 r., odnotowano rekordowe zapotrzebowanie na moc, które wyniosło w szczycie MW. Poprzednie maksymalne zapotrzebowanie, o wartości MW, wystąpiło 28 lutego 2018 r. Zwiększający się popyt na energię elektryczną powoduje konieczność ciągłej rozbudowy infrastruktury sieciowej. Plan Rozwoju Sieci Przesyłowej w perspektywie do 2025 roku opracowany przez Operatora Systemu Przesyłowego przewiduje m.in. budowę około km nowych torów linii przesyłowych 400 kv oraz przeprowadzenie modernizacji istniejących linii 400 i 220 kv o sumarycznej długości około km [1]. Perspektywa powstawania nowych napowietrznych linii elektroenergetycznych wiąże się z koniecznością pozyskania odpowiednich uprawnień do wykorzystania terenu, wyeksploatowania wystarczającego pasa technologicznego pod budowę linii napowietrznej, poniesienia znacznych nakładów inwestycyjnych etc., co prowadzi do wieloletniego procesu powstawania linii. Istniejące wymagania prawne, uwzględniające aspekty związane z ochroną środowiska, spełnienie norm bezpieczeństwa dla ludzi i zwierząt nie ułatwiają tego procesu. Współczesne rozporządzenia prawne wymuszają minimalizację nowych inwestycji liniowych. Powszechnie znany jest również sprzeciw społeczny dotyczący powstawania nowych linii, który potęguje problemy związane z rozbudową systemu przesyłowego. WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE 163

164 Wielonapięciowe linie napowietrzne odpowiedzią na problemy związane z rozwojem sieci przesyłowej W perspektywie wciąż rosnącego zapotrzebowania na energię elektryczną podejmuje się działania mające na celu usprawnienie przesyłu mocy. W celu zwiększenia efektywności wykorzystania istniejącej infrastruktury sieciowej prowadzi się do ograniczenia strat mocy i energii oraz zwiększenia zdolności przesyłowych linii poprzez m.in. stosowanie nowoczesnych przewodów, realizację badań dotyczących obciążalności dynamicznej (prowadzenie analiz warunków pogodowych i ich wpływu na obciążalność prądową linii [2]), zwiększenie poziomów napięć znamionowych linii (tendencja usuwania linii o napięciu 220 kv i zastępowania ich liniami 400 kv [3]). Jednak działania te nie zapewniają uniknięcia nowych inwestycji liniowych, stanowiąc tymczasowe rozwiązanie. Wśród alternatywnych technologii usprawniających przesył energii elektrycznej na uwagę zasługują wielotorowe linie wielonapięciowe. Są to linie napowietrzne, w których co najmniej dwa tory prądowe, prowadzone na wspólnej konstrukcji wsporczej, mają różne napięcia znamionowe. Przykłady prowadzenia kilku torów prądowych na jednym słupie przedstawiono na rysunku 1. Tor 1 (110 kv) f) L3 L1 L2 L2 L1 L2 L2 L1 L3 L3 L1 Tor 3 (220 kv) L3 Tor 2 (400 kv) Tor 2 (220 kv) e) Tor 1 (400 kv) d) Tor 2 (400 kv) Tor 2 (400 kv) Tor 1 (400 kv) Tor 3 (110 kv) Tor 1 (220 kv) Tor 2 (400 kv) c) Tor 1 (400 kv) b) Tor 1 (220 kv) a) Tor 3 (110 kv) L3 L3 L1 L2 L3 L3 L2 L1 Tor 3 (220 kv) Tor 4 (220 kv) Tor 3 (110 kv) L1 L2 Tor 3 (220 kv) L2 L1 Tor 4 (110 kv) Rys. 1. Przykładowe układy przewodów trójtorowych linii wielonapięciowych: a) układ pionowy, b) układ trójkątno-pionowy, c) układ trójkątno-poziomy, d) układ typu zygzak oraz przykładowe układy czterotorowych linii wielonapięciowych e) f) [4][5] Rozwiązanie w postaci wielotorowej wielonapięciowej linii napowietrznej pozwala na znaczne zmniejszenie szerokości pasa technologicznego przy istotnym atucie jakim jest zwiększenie mocy przesyłanej danym odcinkiem, ze względu na większą liczbę torów prądowych (rys. 2). Trójtorowa linia dwunapięciowa 2x400 kv kv m Linia dwutorowa 2x400 kv Linia jednotorowa 220 kv m Rys. 2. Porównanie szerokości pasm technologicznych trójtorowej linii wielonapięciowej 2x400 kv kv z dwoma liniami dwutorową 2x400 kv oraz jednotorową 220 kv [5] Można zauważyć, że w przypadku zastosowania linii wielotorowej wielonapięciowej szerokość pasa technologicznego maleje ponad dwukrotnie. Możliwość minimalizacji terenu potrzebnego do realizacji połączenia liniowego jest jednym z najistotniejszych i najtrudniejszych zagadnień, ponieważ z praktycznego punktu widzenia największe problemy podczas inwestycji sieciowych 164 WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE

165 są związane z wskazaniem i wytyczeniem trasy linii napowietrznej. Prowadzenie kilku torów prądowych o różnych napięciach znamionowych na jednej konstrukcji wsporczej pozwala efektywniej wykorzystać teren przeznaczony pod linię napowietrzną. Sądzi się, że wraz ze wzrostem liczby torów prądowych korzyści wynikające z redukcji pasa ochronnego, w porównaniu do szerokości pasów technologicznych, które musiałby być zachowane przy prowadzeniu jednonapięciowych linii jednotorowych na oddzielnych słupach po równoległych trasach, są jeszcze większe. Rysunek 3 przedstawia przykład prowadzenia trzech linii jednonapięciowych NN na trasach równoległych. Okazuje się, że sumaryczna szerokość pasa technologicznego zajmowanego przez trzy linie jednonapięciowe niemal trzykrotnie przekracza szerokość terenu jaki zajmowałaby pięciotorowa linia dwunapięciowa [5]. Rys. 3. Przykład prowadzenia trzech linii jednonapięciowych NN na trasach przebiegających równolegle (Jaworzno) [5] W tabeli 1 pokazano ocenę porównawczą i parametry techniczne wykorzystania torów liniowych, gdzie w trzecim wierszu zamieszczono wartości dla dwóch dwutorowych linii na trasach prowadzonych równolegle, w czwartym wierszu wartości dla linii dwutorowych prowadzonych na niezależnych od siebie trasach, w piątym wierszu cztery tory na jednym słupie [6]. Tabela 1. Porównanie wykorzystania torów linii napowietrznych wielonapięciowych [6] Sylwetka słupa Rodzaj przewodu (wiązki) Al/Fe 265/35 Moc przewodowa P [MW] Szerokość trasy d [m] Linie rozdzielcze i przesyłowe jednonapięciowe P/d [MW/m] P/d [%] x 110 kv 2 x 380 kv 2 x 110 kv + 2 x 380 kv 110 kv kv kv kv Linie rozdzielcze i przesyłowe wielonapięciowe 110 kv 380 kv 110 kv x110 kv + 2x380 kv 380 kv WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE 165

166 W przypadku prowadzenia dwóch równoległych do siebie tras linii dwutorowych 110 kv oraz 380 kv wykorzystuje się łącznie pas technologiczny o szerokości 84 m, gdzie gdyby prowadzić rozważane dwa ciągi liniowe na jednej konstrukcji wsporczej obszar byłby o 16 metrów węższy, a stosunek mocy możliwej do przesłania w odniesieniu do minimalnej szerokości trasy (P/d) wzrósłby w takim przypadku o 31%. Takie rozwiązanie jest nie tylko przykładem lepszego zagospodarowania przestrzeni, ale również działaniem zmniejszającym uciążliwość dla środowiska. Napowietrzne wielotorowe linie wielonapięciowe pozwalają na optymalne wykorzystanie korytarzy nowych (lub modernizowanych) linii co dodatkowo zwiększa jej zdolności przesyłowe. Bardzo korzystna, dla wprowadzenia linii wielonapięciowej, jest sytuacja, gdy istnieje możliwość wykorzystania istniejącej konstrukcji wsporczej po likwidacji jednego z torów linii o jednym poziomie napięcia, tak dzieje się np. w przypadku modernizacji linii 220 kv, którą przekształca się w linię 400 kv [3]. Warto zauważyć, że budowanie wielotorowych wielonapięciowych linii napowietrznych jest szczególnie korzystne, gdy zachodzi konieczność prowadzenia ciągów liniowych w niesprzyjających, trudnych warunkach środowiskowych lub w obszarach silnie zurbanizowanych z dużą gęstością zabudowy, a także, gdy istnieją problemy z uzyskaniem zgodny na budowę nowego ciągu liniowego podyktowane istniejącymi wymaganiami prawnymi. Wówczas planowana inwestycja może zakładać budowę linii wielotorowej wielonapięciowej zamiast linii jednotorowej jednonapięciowej. Podejście takie będzie skutkowało w przyszłości brakiem konieczności budowy kolejnej linii na tym terenie bądź kosztownej jej modernizacji. Pozorną wadą wielonapięciowych linii WN i NN jest wzrost nakładów inwestycyjnych spowodowanych koniecznością prowadzenia ich na dedykowanej konstrukcji wsporczej o większych gabarytach (rys. 4). Jednak w tym przypadku rozwiązaniem mogą okazać się słupy pełnościenne (rys. 5), które są coraz popularniejsze. W liniach tych w maksymalny sposób zmniejszono gabaryty zachowując wszelkie parametry mechaniczne i elektryczne (wynika z zapewnienia odpowiednich odstępów izolacyjnych pomiędzy poszczególnymi torami prądowymi) mając na celu zmniejszenie wpływu (zarówno estetycznego jak i praktycznego) takiej linii na środowisko [7]. Dzięki temu obecność linii napowietrznych staje się bardziej akceptowalna przez społeczeństwo. Rys. 4. Sylwetki typowych słupów przelotowych stosowanych w krajowych liniach napowietrznych 400 kv oraz sylwetka prototypowego słupa czterotorowego (400 kv kv) [8] Rys. 5. Dwutorowa linia 420 kv tradycyjna i kompaktowa (pełnościenna) DEWA Dubaj [7] Powszechny opór społeczny przed budową linii napowietrznych, a niekiedy nawet przed działaniem polegającym na podwyższeniu napięcia roboczego w istniejących liniach, wynika przede wszystkim z obawy przed oddziaływaniem pola elektromagnetycznego w ich otoczeniu. 166 WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE

167 Zagadnienia związane z oddziaływaniem na środowisko pól elektromagnetycznych wytwarzanych przez linie wysokiego napięcia regulują przepisy: w zakresie ochrony przed oddziaływaniem pola elektromagnetycznego: rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30 października 2003 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów elektromagnetycznych w środowisku oraz sprawdzania dotrzymania tych poziomów; w zakresie projektowania i budowy linii elektroenergetycznych: norma PE-EN :2005 Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyżej 45 kv. Część 1: Wymagania ogólne. Specyfikacje wspólne. Zgodnie z obowiązującymi przepisami dopuszczalne poziomy pola elektrycznego i magnetycznego o częstotliwości 50 Hz dla miejsc dostępnych dla ludzi wynoszą: składowa elektryczna: w miejscach dostępnych dla ludzi: 10 kv/m; w miejscach pod zabudowę mieszkalną: 1 kv/m; składowa magnetyczna: 60 A/m (w miejscach dostępnych dla ludzi i przeznaczonych pod zabudowę mieszkalną). Rys. 6. Rozkłady pola elektrycznego wokół linii napowietrznych: a) dwutorowej jednonapięciowej 220 kv, b) dwutorowej jednonapięciowej 400 kv, c) czterotorowej dwunapięciowej 2x400 kv + 2x220 kv, wyznaczone w miejscu największego zwisu przewodów na wysokości 2 m nad ziemią [8] Rys. 7. Rozkłady pola magnetycznego wokół linii napowietrznych: a) dwutorowej jednonapięciowej 220 kv, b) dwutorowej jednonapięciowej 400 kv, c) czterotorowej dwunapięciowej 2x400 kv + 2x220 kv, wyznaczone w miejscu największego zwisu przewodów na wysokości 2 m nad ziemią (prąd toru 400 kv: I = 2850 A, prąd toru 220 kv: I = 1220 A) [8] Na rysunkach 6 i 7 przedstawiono rozkłady natężenia pól elektrycznego i magnetycznego wokół dwutorowych linii jednonapięciowych (220 kv i 400 kv) oraz czterotorowej linii dwunapięciowej (2 400 kv kv). Okazuje się, że przy odpowiednim ułożeniu przewodów fazowych linii, oddziaływania torów prądowych o różnych napięciach WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE 167

168 znamionowych, szczególnie niższych, zawieszonych w dolnej części słupa, powodują zmniejszenie wypadkowego natężenia pola elektromagnetycznego pod linią napowietrzną. W ten sposób wielotorowe wielonapięciowe linie napowietrzne stają się jedną z możliwości zdobycia przychylności społecznej w perspektywie realizacji nowych inwestycji linowych. Jedną z wad wielonapięciowych linii napowietrznych WN i NN jest skomplikowana konstrukcja, która utrudnia prowadzenie prac eksploatacyjnych i naprawczych linii. Dodatkowo podczas pracy wielonapięciowej linii napowietrznej występują oddziaływania pomiędzy poszczególnymi torami prądowymi, które to oddziaływania muszą zostać odwzorowane i uwzględnione w modelach systemowych, co prowadzi do ich komplikacji i złożoności. Kolejno, ze względu na prowadzenie kilku torów prądowych (najczęściej różnych relacji) na wspólnej konstrukcji wsporczej istnieje duże niebezpieczeństwo powstawania rozległych zakłóceń spowodowanych zbliżaniem się torów linii do siebie, a także utrudnienie analiz tych zakłóceń i pracy elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej. W tabeli 2 zebrano zalety i wady wielonapięciowych linii napowietrznych. Tabela 2. Zalety i wady wielonapięciowych linii napowietrznych WN i NN Zalety Zmniejszenie pasa technologicznego Zwiększenie zdolności przesyłowej linii (wzrost stosunku P/d) Dynamiczny rozwój infrastruktury sieciowej (szybsza realizacja inwestycji liniowych) Zmniejszenie oddziaływania na krajobraz i środowisko Ograniczenie kosztów budowy nowych linii (m.in. mniejsza liczba konstrukcji wsporczych) Zmniejszenie materiałochłonności linii Redukcja wypadkowego natężenia pola elektromagnetycznego w pobliżu linii (przy zastosowaniu odpowiedniego układu przewodów roboczych) Wady Utrudnienie prac eksploatacyjnonaprawczych Rozbudowane modele systemowe ze względu na oddziaływania między torami prądowymi linii Niepożądane oddziaływanie pomiędzy poszczególnymi torami podczas zwarć oraz stanów pracy normalnej Zagrożenie powstania rozległych zakłóceń (na różnych poziomach napięć), nawet zwarć międzysystemowych Utrudnienie analiz zakłóceń Komplikacja algorytmów EAZ Zalety wielonapięciowych linii napowietrznych przeważają nad ich wadami, przez co rozwiązanie to z pewnością będzie rozwijane w przyszłości. Niezaprzeczalne zalety wielonapięciowych linii napowietrznych zostały już zauważone i docenione, ponieważ na świecie pracuje ich coraz więcej. Tabela 3 przedstawia wybrane kraje, w których można spotkać to rozwiązanie. Tabela 3. Wielonapięciowe napowietrzne linie elektroenergetyczne na świecie [5] Lp. Kraj Typ k U ni l rz l c l rz /l c kv km km % 1. Dania NN + WN x / ,8/6,5 2. Dania NN + WN / ,3/11,9 3. Dania NN + WN /1070 0,8/0,7 4. Niemcy NN + NN x220 38, Niemcy NN + WN x150 7, Niemcy NN + WN x , Niemcy NN + WN , WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE

169 Lp. Kraj Typ k U ni l rz l c l rz /l c kv km km % 8. Niemcy NN + WN , Czarnogóra NN + WN /685 14/5,8 10. Holandia NN + NN 4 2x x Litwa NN + WN ,5 1672/5017 0,1/* 12. USA NN + NN USA NN + WN Szwajcaria NN + WN 3 2x gdzie: k liczba torów prądowych linii, U ni napięcia znamionowe torów linii, l rz rzeczywista długość linii, l c całkowita długość ciągów liniowych, * wartość poniżej 0,1%. Technologia ta ma szczególne znaczenie w Danii, gdzie znajduje się najdłuższa wielotorowa linia wielonapięciowa mająca 215 km długości (400 kv kv) oraz Niemczech, gdzie obecnie panuje trend na budowę wielonapięciowych napowietrznych linii elektroenergetycznych o liczbie torów większej niż cztery (dla linii typu NN). Na podstawie tabeli 3 można zauważyć, że w Danii przesyłowe linie napowietrzne NN (400 kv) są w około 37% prowadzone na konstrukcjach wielotorowych wielonapięciowych. W Niemczech działa obecnie 188 km takich linii, czyli ponad trzykrotnie więcej niż w Polsce. Na rysunkach 8 i 9 przedstawiono przykładową linię wielonapięciową na terenie Niemiec oraz czterotorową linię dwunapięciową w Holandii, która jest linią konstrukcji kompaktowej, poprowadzoną na słupach pełnościennych. Rys. 8. Fragment pięciotorowej linii trójnapięciowej Niemcy typu NN + WN [9] Rys. 9. Fragment linii 2x380 kv + 2x170 kv w Holandii [7] W Polsce pracuje obecnie pięć wielotorowych wielonapięciowych napowietrznych linii wysokich i najwyższych napięć. Dane dotyczące tych linii zestawiono w tabeli 4. Na rysunkach 10 i 11 pokazano wybrane linie wielonapięciowe w kraju. WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE 169

170 Lp. Tabela 4. Wielonapięciowe napowietrzne linie elektroenergetyczne w Polsce Relacja 1. trójtorowa linia dwunapięciowa relacji: Łagisza - Tucznawa (400 kv) Łagisza - Rokitnica (400 kv) Łagisza - Wrzosowa - Joachimów (220 kv) Długość l rz /l c km % 4,8 */* (400 kv / 220 kv) 2. czterotorowa linia trójnapięciowa relacji: Plewiska - Kromolice (400 kv) Plewiska - Konin (400 kv; obecnie pracujący na napięciu 220 kv) Plewiska - Poznań Południe (220 kv) Plewiska - Kromolice (110 kv) 31,2 0,5/0,4/- (400 kv / 220 kv / 110 kv) 3. trójtorowa linia dwunapięciowa relacji: Pasikurowice - Wrocław (400 kv + 2x110 kv) 4. dwutorowa linia dwunapięciowa relacji: Świebodzice - Wrocław (400 kv kv) 6,5 0,1/- (400 kv / 110 kv) 43,0 0,7/- (400 kv / 110 kv) 5. dwutorowa linia dwunapięciowa relacji: Mory - Towarowa (220 kv kv) 7,5 0,1/- (220 kv / 110 kv) * wartość poniżej 0,1% W kraju udział wielonapięciowych linii napowietrznych wysokich i najwyższych napięć jest znikomy (poniżej 1%). Lecz jak już wcześniej zauważono, tego typu rozwiązania są coraz popularniejsze na świecie i uważa się, że również w Polsce będą one rozwijane w przyszłości. 170 WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE

171 Rys. 10. Fragment trójtorowej linii dwunapięciowej w pobliżu SE Łagisza Rys. 11. Fragment czterotorowej linii trójnapięciowej w pobliżu stacji Plewiska [10] Modelowanie Jak udowodniono, wielotorowe wielonapięciowe linie napowietrzne WN i NN charakteryzują się wieloma zaletami. Z tego powodu obserwuje się ich ciągły rozwój zarówno na świecie jak i w Polsce. Wielotorowe wielonapięciowe linie napowietrzne stanowią nowy element w strukturze systemu elektroenergetycznego, przez co konieczne staje się opracowanie ich odpowiedniego opisu w postaci modelu matematycznego. Rys. 12. Stan obecnych i nowych rozwiązań związanych z zapewnieniem sprawnego przesyłu mocy Przez model matematyczny rozumie się macierze admitancyjne węzłowe składowych symetrycznych opisujące własności linii w stanach ustalonych. Model o odpowiednio zdefiniowanych i znanych parametrach ujmuje wszystkie cechy, oddziaływania i zjawiska występujące podczas pracy linii napowietrznej. Wartości macierzy admitancyjnych zależą od parametrów obwodów ziemnopowrotnych, wyznaczone z geometrii i stałych materiałowych obwodów. W oparciu o teorię obwodów ziemnopowrotnych, zakładając symetrię linii oraz pomijając jej pojemności oraz upływności, linię dwutorową opisuje się za pomocą następujących zależności: WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE 171

172 Model zgodny (przeciwny) WI M I Y1 Y2 0 I II 1 Model zerowy 0 WII M II 1 ZI-1 Y0 3m 1 WII 2M II 3 m W N I 2M I (1) (2) N Z0I Z0II Z0I.II 2 WI 2M I WII 2M II 9m2 I ZII -1 II 0 Rys. 13. Schemat zastępczy zgodny Rys. 14. Schemat zastępczy zerowy linii (przeciwny) linii dwutorowej dwutorowej (in. schemat kopertowy) gdzie: Wi impedancja własna obwodów ziemnopowrotnych przewodów fazowych toru i, i {I, II}; Mi impedancja wzajemna obwodów ziemnopowrotnych przewodów fazowych toru i, i {I, II}; m impedancja wzajemna między obwodami ziemnopowrotnymi należącymi do obydwu torów. Sposób wyznaczania impedancji Wi, Mi oraz m podano m.in. w [12] oraz [13]. W ramach rozważań opracowano poniższe zależności opisujące linię wielonapięciową trójtorową: Z I 1 Y1 = Y2 = Z II Z III 1 (3) Z i Wi M i, Zi (4) impedancja zgodna toru i linii, i {I, II} Z 0II Z 0III Z 0II.III 2 1 Y0 Z 0I.III Z 0II.III Z 0III Z 0I.II N Z 0I.II Z 0II.III Z 0II Z 0I.III Z 0I.II Z 0II.III Z 0II Z 0I.III Z 0I.II Z 0I.III Z 0I Z 0II.III Z 0I Z 0II Z 0I.II 2 (5) N Z0I Z0II Z0III Z0I Z0II.III 2 Z0II Z0I.III 2 Z0III Z0I.II 2 2Z0I.II Z0I.III Z0II.III (6) Z 0i Wi 2 M i, Z0i. j Z0 j.i 3mi. j, (7) (8) Z 0I.III Z 0II.III Z 0III Z 0I.II Z 0I Z 0III Z 0I.III 2 Z 0I.II Z 0I.III Z 0I Z 0II.III oraz gdzie: Z0i impedancja zerowa własna toru i linii, i {I, II, III}, Z0i.j impedancja zerowa wzajemna toru i oraz toru j linii, i, j {I, II, III}, i j. Wykorzystując opracowany model matematyczny, opisano trójtorową linię dwunapięciową pracującą w pobliżu stacji elektroenergetycznej Łagisza. Parametry linii podano na rysunku WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE

173 Rys. 15. Sylwetka słupa mocnego trójtorowej dwunapięciowej linii napowietrznej Przyjęto moc bazową o wartości 100 MV A, przewody odgromowe zagregowano do jednego przewodu zastępczego oraz uwzględniono występowanie przewodów wiązkowych w torach 400 kv wg [12][13]. Model zgodny (przeciwny) Model zerowy 17 - j364 I II 17 - j364 I j1 149 I II II -3 - j j1 149 II -3 - j62 I 30 - j231 III III 0 III III Rys. 16. Schemat zastępczy zgodny (przeciwny) rozważanej linii w pu Rys. 17. Schemat zastępczy zerowy rozważanej linii w pu W wyniku przyjętego założenia o symetrii linii uzyskanej dzięki zastosowaniu przepleceń przewodów fazowych, przepływ prądów kolejności zgodnej oraz przeciwnej nie wprowadza oddziaływań między torami linii, a zatem model admitancyjny, jak i odpowiadające mu schematy zastępcze zgodny i przeciwny, odpowiadają modelom niezależnych torów (rys. 16). W przypadku modelu zerowego wzięto pod uwagę przepływ prądu zerowego przez ziemię oraz oddziaływanie pochodzące od przewodów odgromowych, w których może popłynąć prąd (np. w wyniku zwarcia jednofazowego). W efekcie wyznaczenie parametrów zerowych linii staje się bardziej skomplikowane i prowadzi do rozbudowanego modelu i schematu zastępczego (rys. WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE 173

174 17). Jeżeli linia jest symetryczna, prądy kolejności zgodnej oraz przeciwnej nie indukują prądów w przewodach odgromowych, a co za tym idzie przewody te nie wpływają na wartości elementów macierzy admitancyjnych zgodnej Y1 i przeciwnej Y2 linii. Jednak prądy kolejności zerowej w linii, pojawiające się przy zwarciach niesymetrycznych, powodują wyindukowanie się prądów w przewodach odgromowych i wpływają na wartości elementów macierzy admitancyjnej zerowej Y0 linii. Opracowany model ujmuje także występowanie przewodów wiązkowych, które są powszechnie stosowane w liniach napowietrznych najwyższych napięć, oraz zróżnicowanie w poziomach napięć znamionowych torów prądowych prowadzonych na wspólnej konstrukcji wsporczej. Ostateczny model wielonapięciowej linii napowietrznej jest wówczas przedstawiany w jednostkach względnych (ang. per unit). Model uproszczony Ze względu na znaczy stopień skomplikowania modelu zerowego trójtorowej linii wielonapięciowej (5-6; rys. 17), przeprowadzono rozważania mające na celu określenie możliwości stosowania modelu uproszczonego. Model ten został stworzony dzięki złożeniu trzech oddzielnych modeli kopertowych dla poszczególnych par torów linii. Następnie określono w jakim stopniu takie uproszczenie wpływa na wartości elementów macierzy admitancyjnej zerowej. Na rysunku 18 zaprezentowano otrzymany model uproszczony rozważanej dwunapięciowej trójtorowej linii napowietrznej j404 I II 14 - j404 II 1 - j j128 I III III Rys. 18. Schemat zastępczy zerowy uproszczony rozważanej linii w pu Modele dokładny i uproszczony porównano wyznaczając procentowe błędy względne elementów macierzy admitancyjnych, wg poniższych zależności: Re% Im% 174 Re Y0i.jU ' Re Y0i.jD ' Re Y0i.jD ' Im Y0i.jU ' Im Y0i.jD ' Im Y0i.jD ' 100%, (9) 100%, (10) WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE

175 gdzie: Re% błąd względny procentowy dla części rzeczywistej (w %); Im% błąd względny procentowy dla części urojonej (w %); indeks U oznacza parametr modelu uproszczonego, indeks D - modelu dokładnego; i, j numery torów; i, j {I, II, III}. Otrzymane wartości błędów zestawiono w tabeli 5. Tabela 5. Procentowe błędy względne wynikające z zastosowania modelu uproszczonego Re%, % Im%, % Dla parametrów zerowych własnych Tor I Tor II Tor III 105,8 89,7 87,3 74,8 59,9 78,3 Dla parametrów zerowych wzajemnych Tory I - II Tory I - III Tory II - III -16,0-135,7-23,6 16,9 108,0 20,1 Błędy względne wynikające z zastosowania modelu uproszczonego przekraczają 100%. Wynika stąd, że model utworzony w ten sposób nie oddaje w pełni własności linii napowietrznej i nie może być stosowany. Podsumowanie Zauważono nieustającą tendencję rozwojową wielonapięciowych wielotorowych linii WN oraz NN w wielu krajach. Rozwiązanie takie niesie ze sobą wiele korzyści zarówno technicznych jak i ekonomicznych. Nakłady inwestycyjne spowodowane koniecznością stosowania dedykowanych konstrukcji wsporczych o większych, niż popularnie stosowane, gabarytach jest skompensowany przez korzyści wynikające z lepszego zagospodarowania przestrzennego trasy, którą prowadzona jest linia napowietrzna. Dodatkowo dzięki prowadzeniu wielu torów prądowych o różnych napięciach znamionowych na jednej konstrukcji wsporczej, nawet na krótkich odcinkach, wzrasta dynamika rozwoju sieci elektroenergetycznej w obszarach, w których występują trudne warunki terenowe. Skraca się również czas oraz koszty realizacji inwestycji sieciowych w miejscach, w których utrudnione jest pozyskiwanie praw do zagospodarowania terenu pod budowę danego ciągu liniowego. Usprawnianie struktury sieciowej jest także wzbogacone o możliwość wykorzystania istniejących konstrukcji wsporczych czyli poprzez modernizację linii już istniejących (dodanie toru prądowego lub zmiana jego napięcia znamionowego). Rosnące tendencje rozwojowe takich linii, stosowanych zarówno w kraju jak i już powszechnie na świecie, dowodzą korzyści płynących ze stosowania wielonapięciowych elektroenergetycznych linii napowietrznych. Opracowano model matematyczny trójtorowej wielonapięciowej linii napowietrznej. Zaprezentowany model admitancyjny węzłowy ujmuje strukturę i parametry tego elementu sieci, przez co stanowi jego dokładny opis w strukturach SEE. Dzięki temu model matematyczny może być wykorzystany do odwzorowania stanów ustalonych bez znaczących niesymetrii fazowych lub stanów quasi-ustalonych przy uproszczonych obliczeniach zwarciowych. W ramach rozważań zrealizowano uproszczony model zerowy wielotorowej linii wielonapięciowej (rys. 18). W modelu uproszczonym uwzględnia się oddziaływania wzajemne między torami w obrębie jednej koperty, tzn. oddzielnie między parami torów I-II, I-III oraz II-III, a przez to opisuje się jedynie oddziaływania bezpośrednie torów na siebie czyli toru I na tor II, toru I na tor III itd. W takim podejściu pomija się jednak pośrednie oddziaływanie poszczególnych torów na siebie, ponieważ w rzeczywistych warunkach pracy linii np. tor I oddziałuje również pośrednio na tor II poprzez tor III oraz na tor III poprzez tor II. WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE 175

176 Analogiczne zależności zachodzą dla każdego z torów linii. Model złożony z trzech odrębnych modeli kopertowych nie oddaje rzeczywistych warunków pracy linii, w której wszystkie tory są ze sobą sprzężone. Jedynie model opisany zależnościami (5-6) uwzględnia to zjawisko. Odpowiednie uwzględnienie i zamodelowanie tego oddziaływania jest kluczowe do uzyskania wiarygodnego modelu matematycznego linii napowietrznej, co potwierdzają otrzymane wyniki (tab. 5). Na tej podstawie stwierdzono, że analizowany model uproszczony nie może stanowić alternatywy dla opracowanego modelu dokładnego. Literatura 1. Strona internetowa Polskich Sieci Elektroenergetycznych S.A. (dostęp ) 2. Kubek P.: Analiza zwiększania zdolności przesyłowej eksploatowanych linii napowietrznych wysokiego i najwyższego napięcia. Rozprawa doktorska, Gliwice Kocot H.: Zastępowanie linii o napięciu 220 kv liniami 400 kv jako sposób zwiększania zdolności przesyłowych krajowego systemu elektroenergetycznego. Rynek Energii Elektrycznej. Bezpieczeństwo energetyczne Polski, Red. Zbigniew Połecki, Lublin 2016, ss Kumala R.: Uwarunkowania występowania maksymalnych udarów prądowych w liniach wielonapięciowych. Aktualne zagadnienia energetyki tom II pod red. Wójs K., Szulc P. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław Kumala R.: Identyfikacja zakłóceń w wielotorowych różnopoziomowych napięciowo liniach elektroenergetycznych. Rozprawa doktorska, Gliwice Kamrat W., Szczepański T.: Wybrane zagadnienia budowy i eksploatacji sieci przesyłowych najwyższych napięć. Czasopismo Energetyka, nr 10/2009, ss Dudek D.: Poprzeczniki izolacyjne nowe rozwiązania budowy linii napowietrznych SN, WN, NN. Urządzenia dla energetyki 4/ Dołowy K., Kraszewski A., Różycki S.: Linie elektroenergetyczne najwyższych napięć. Informator dla administracji publicznej i społeczeństwa. Polskie Sieci elektroenergetyczne S.A. Konstancin-Jeziorna Strona internetowa Bundesamt für Strahlenschutz: (dostęp ) 10. Sztuba M. i inni: Linie i stacje elektroenergetyczne w środowisku człowieka. Informator. Wydanie 4. Biuro Konsultingowo-Inżynierskie EKO-MARK, Warszawa Dziendziel A.: Wielonapięciowe elektroenergetyczne linie napowietrzne. Praca dyplomowa magisterska, Gliwice Kacejko P., Machowski J.: Zwarcia w systemach elektroenergetycznych. WNT, Warszawa Bernas S., Ciok Z.: Modele matematyczne elementów systemu elektroenergetycznego. WNT, Warszawa Mapa sieci elektroenergetycznej: (dostęp ) 176 WIELONAPIĘCIOWE ELEKTROENERGETYCZNE LINIE NAPOWIETRZNE WN I NN - ROZWÓJ, MODELOWANIE

177 SYSTEMY KABLOWE WN Z MONITORINGIEM TEMPERATURY PRACY KABLI. DOBÓR ELEMENTÓW SYSTEMU DTS Andrzej Cichy TELE-FONIKA KABLE SA Wstęp Standardem stają się instalacje linii kablowych wysokiego napięcia z możliwością pomiaru i monitoringu ich temperatury pracy. W liniach kablowych w tym wykonaniu umieszcza się włókna światłowodowego w najbliższe otoczenie źródła ciepła. Najlepszym rozwiązaniem jest umieszczenie modułu światłowodowego w czasie produkcji kabla w jego wnętrzu. Najczęściej moduł światłowodowy umieszcza się w obrębie żyły powrotnej wykonanej z drutów. Daje to możliwość ciągłego pomiaru temperatury z wysoką dokładnością poprzez pomiar bezpośredni najbliższego sąsiedztwa czujnika temperatury oraz pozostałych warstw kabla przy użyciu dodatkowych obliczeń. Pomiar jak i przeliczenia są dokonywane w jednostkach pomiarowych popularnie nazywanych DTS-ami. Z uwagi na prowadzony proces standaryzacji rozwiązań przez niektórych OSD należy się zastanowić nad ujednorodnieniem podejścia do pomiarów temperatury linii kablowych WN. Standaryzacji takiej można by poddać zarówno konstrukcję kabla w zakresie ilości tub światłowodowych jak i ilości i rodzaju włókien światłowodowych w poszczególnych tubach. Procesowi temu można by poddać też samo urządzenie DTS. Praca ta jest próbą usystematyzowania podejścia do doboru urządzeń do monitoringu temperatury pracy kabli oraz określenia sensownych i technicznie możliwych wymagań co do tych urządzeń na podstawie dostępnych urządzeń i rozwiązań technicznych. 1. Pojęcia podstawowe i definicje w technice pomiarów temperatury linii kablowych WN Poniżej podano definicje i kilka podstawowych pojęć używane w opisie techniki pomiaru i monitoringu temperatury pracy kabli WN. Długość (droga) optyczna kabla jest to długość modułu światłowodowego w kablu. Należy pamiętać, że długość ta jest długością linii śrubowej wokół osi kabla o określonej średnicy oraz skoku. W związku z tym rzeczywista długość optyczna kabla jest to długość liczona wzdłuż osi nawiniętego w kablu modułu światłowodowego. Długość trasowa kabla jest to rzeczywista długość linii kablowej (faz linii kablowej) liczona wzdłuż osi wszystkich faz linii kablowej a następnie uśredniona. DTS jest to urządzenie pomiarowe (jednostka pomiarowa) nazywana również systemem rozproszonego pomiaru temperatury. System ten ma możliwość pomiaru temperatury na duże odległości (teoretycznie do 50 km i więcej). Pomiar temperatury w urządzeniu DTS realizowany jest w taki sposób, że wprowadza się światło lasera do czujnika temperatury (światłowodu), SYSTEMY KABLOWE WN Z MONITORINGIEM TEMPERATURY PRACY KABLI. DOBÓR ELEMENTÓW SYSTEMU DTS 177

178 które jest ułożony wzdłuż obiektu badanego (w ty przypadku kabla WN) i zapewnia ciągły profil temperaturowy wzdłuż drogi optycznej badanego obiektu zamiast bardziej tradycyjnego pomiaru punktowego. Zasadę pomiaru pokazuje poniższy rysunek. Rys. 1. Zasada pomiaru temperatury urządzeniem DTS Efekt Ramana jest wykorzystywany przez systemy rozproszonego wykrywania temperatury, które wykorzystują odbicia światła do pomiaru temperatury. Na jednym końcu światłowodu laser urządzenia DTS wysyła impuls światła przez światłowód. Nazywamy ten impuls światłem padającym. Większość światła przemieszcza się wzdłuż światłowodu, ale niewielka część rozprasza się w każdym punkcie światłowodu. Prawie całe rozproszone światło ma długość fali identyczną jak światło padające, zwane rozpraszaniem Rayleigha (Rys. 2). Jednak niewielka ilość rozproszonego światła ma inną długość fali - nazywa się to efektem Ramana. Na efekt Ramana ma wpływ miedzy innymi temperatura. Kiedy temperatura zmienia się gdzieś wzdłuż światłowodu, zmienia się rozproszenie. Rozpraszanie to składa się z rozpraszania stokesowskiego i anty-stokesowskiego. Rozpraszanie stokesowskie jest światłem o większej długości fali niż światło padające, natomiast rozpraszanie anty-stokesowskie ma krótszą długość fali. Podczas gdy na rozpraszanie stokesowskie temperatura ma jedynie niewielki wpływ, intensywność rozpraszania anty-stokesowskiego wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. W przypadku zmiany temperatury w określonej lokalizacji, system DTS oblicza zarówno dokładną temperaturę, jak i jego lokalizację. Temperaturę określa się, mierząc różnicę między intensywnością stokesowską a intensywnością anty-stokesowską. Odbywa się to za pomocą łącznika kierunkowego w źródle lasera. Lokalizację zmiany temperatury określa się, mierząc czas potrzebny na powrót rozproszenia do źródła, co umożliwia dokładne wskazanie położenia zmiany. 178 SYSTEMY KABLOWE WN Z MONITORINGIEM TEMPERATURY PRACY KABLI. DOBÓR ELEMENTÓW SYSTEMU DTS

179 wartość sygnału powrotnego rozpraszanie Rayleigha odbicia stokesowskie odbicia antystokesowskie DTS długość fali sygnału powrotnego Rys. 2. Efekt Ramana Moduł światłowodowy jest to czujnik temperatury w postaci włókien światłowodowych wielomodowych lub jednomodowych (albo mieszanych) umieszczonych we wspólnej tubie stalowej (najczęściej ze stali nierdzewnej) jak na Rys 3. Standardowo ilość włókien w tubie stalowej wynosi od jednego do czterech, a standardowa ilość tub światłowodowych zaimplementowanych w kablu WN to jedna lub dwie (zależnie od producenta kabla). Tuba stalowa Włókno światłowodowe Żel wypełniający Rys. 3. Konstrukcja modułu światłowodowego Przebieg temperaturowy nazywana inaczej ścieżką temperaturową lub po prostu przebiegiem jest pojedynczym pomiarem dla danej długości optycznej badanego obiektu. Przebieg ten jest sczytywany jako odbicie powstałe na skutek pojedynczego pulsu lasera (światła padającego). Strefa temperaturowa jest to wydzielony programowo (teoretycznie) odcinek długości optycznej obiektu badanego charakteryzujący się podobnymi warunkami instalacji. Wydzielenie takich odcinków w oprogramowaniu wizualizującym przebieg temperatury w sposób graficzny pozwala na łatwiejsze obserwowanie tych odcinków np. szczególnie narażonych lub takich, które są umieszczone w odmiennych (trudniejszych) warunkach terenowych. Takimi warunkami mogą być: skrzyżowania z infrastrukturą podziemną, lokalne zmiany rodzaju otoczenia kabli, przejścia pod drogami, placami powodującymi stały utrudniony dostęp wilgoci do gruntu. SYSTEMY KABLOWE WN Z MONITORINGIEM TEMPERATURY PRACY KABLI. DOBÓR ELEMENTÓW SYSTEMU DTS 179

180 2. Budowa kabla WN z modułem do pomiaru temperatury pracy Kable WN ze zintegrowanym modułem światłowodowym (Rys. 4) do pomiaru i monitoringu temperatury pracy linii są coraz częściej stosowane na terenie kraju. Na terenie kilku OSD są już nawet standardem. Moduł światłowodowy umieszcza się podczas produkcji kabla razem z drutami żyły powrotnej. Zależnie od możliwości technicznych danego producenta zwykle umieszcza się do dwóch tub światłowodowych z maksymalnie czterema włóknami w każdej tubie. Rys. 4. Konstrukcja kabla z modułem światłowodowym W związku z tym, że doświadczenia oraz preferencje różnych OSD są rozbieżne spotyka się różne wymagania co do konstrukcji samego kabla jak i też modułu światłowodowego. Różnice polegają na: stosowaniu różnego typu włókien: wielomodowe lub jednomodowe, stosowaniu rożnej ilości tub światłowodowych w pojedynczym kablu (jedna lub dwie), stosowaniu różnej ilości włókien w pojedynczej tubie (od jednego do czterech). Do niedawna utrzymywało się przekonanie, że dla monitorowania temperaturowego krótkich linii kablowych należy stosować włókna wielomodowe a dla linii długich jednomodowe. Pogląd ten wynika z wcześniejszych ograniczeń technologicznych urządzeń DTS. W pierwszych latach stosowania urządzeń do monitoringu temperatury moce laserów były niskie co przekładało się na ograniczony ich zasięg (do 10 km). Jednakże z czasem rozwój technologii pomiarowych spowodował, że obecnie dla włókien wielomodowych maksymalne mierzone długości optyczne to 50 km i więcej. Z tego też powodu nie ma konieczności stosowania włókien jednomodowych, których graniczna wartość tłumienności jest znacznie niższa od włókien wielomodowych. Z praktyki instalacji linii kablowych WN wynika, jednak że włókna jednomodowe więcej razy ulegały uszkodzeniom mechanicznym w czasie instalacji linii kablowych wskazując na ich niższą odporność mechaniczną. Takze obsługa włókien jednomodowych podczas instalacji wymaga wyższej kultury technicznej niż włókien wielomodowych. Również tego rodzaju względy przemawiają za włóknami wielomodowymi. Ilość tub światłowodowych w kablu wynika z preferencji danego użytkownika ale z punktu widzenia zachowania rezerwy na ewentualne uszkodzenia zalecanym rozwiązaniem jest stosowanie dwóch tub światłowodowych umieszczonych naprzeciwko po obwodzie żyły powrotnej kabla (co 180 stopni). Takie rozstawienie tub zwiększa szanse na zachowanie ciągłości drogi optycznej dla danego kabla w przypadku kiedy dojdzie do uszkodzenia kabla jak: zewnętrzne uszkodzenie mechaniczne, zwarcie w izolacji kabla. W związku z tym zasadne wydaje się być zastosowanie kabla WN w następującej konfiguracji: dwie tuby stalowe, minimum po dwa włókna wielomodowe w każdej z tub. 180 SYSTEMY KABLOWE WN Z MONITORINGIEM TEMPERATURY PRACY KABLI. DOBÓR ELEMENTÓW SYSTEMU DTS

181 Takie rozmieszczenie włókien spełnia większość oczekiwań OSD (najczęściej stosowana liczba włókien to 4 szt.), spełnia zasadę rezerwowania dróg optycznych, a zastosowanie włókien wielomodowych o lepszej zależności tłumienności od temperatury sprawia, że tworzą z takiego układu rozwiązanie najlepsze. Oczywiście można z tym stwierdzeniem dyskutować ale wskazanie jakiegoś rozwiązania jako standardu przyczyniłoby się do unifikacji rozwiązań technicznych oraz ich wymienności w przypadku np. awarii. Rys. 5. Zależność rozdzielczości pomiaru temperatury w zależności od rodzaju włókna (czerwone wielomodowe, niebieskie jednomodowe) oraz od jego długości 3. Możliwości systemów DTS na przykładzie urządzeń dostępnych na rynku Aby opisać możliwości dostępnych na rynku systemów do pomiaru i monitoringu temperatury kabli WN na wstępnie należy zdefiniować parametry, według których opisuje się ich możliwości. Pierwszy parametr nazywany jest rozdzielczością wzdłużną lub inaczej rozdzielczością liniową. Parametr ten określa co jaką wartość jednostki długości przy założonym czasie pomiaru oraz rozdzielczości temperaturowej otrzyma się pomiar temperatury wzdłuż całej długości drogi optycznej obiektu badanego. Odpowiada to wprost sytuacji, w której w sposób tradycyjny umieszczono by czujniki temperatury (np. termopary) wzdłuż drogi optycznej co odległość równą rozdzielczości wzdłużną (liniową). Oczywiście wykonanie takiego rozwiązania wiązałoby się z dużym kosztem ich wykonania oraz wysoką awaryjnością kabla jak i czujników. Kolejny parametr to minimalny czas pomiaru. Jest to czas w czasie którego zbierane są dane temperaturowe, a po tym czasie uśredniane. Uśrednianie ma na celu wyeliminowanie błędów pomiaru poszczególnych przebiegów temperaturowych, które mogą wystąpić podczas sczytywania pojedynczych przebiegów temperaturowych. Dalszy parametr to rozdzielczość temperaturowa pomiaru. Określa z jaką dokładnością przedstawiana jest temperatura badanego obiektu. W większości realizacji rozdzielczość ta wynosi 1 C i jest w zupełności wystarczająca do opisania zmian temperatury obiektu badanego jakim jest linia kablowa WN. SYSTEMY KABLOWE WN Z MONITORINGIEM TEMPERATURY PRACY KABLI. DOBÓR ELEMENTÓW SYSTEMU DTS 181

Pokazać jeszcze