Cross-bonding jako technologia wpisująca się w Pakiet Energetyczno-Klimatyczny 3 x 20

Transkrypt

1 Cross-bonding jako technologia wpisująca się w Pakiet Energetyczno-Klimatyczny 3 x 20 Opracowanie: Artur Stawiarski Janusz Jakubowski Marek Kibler Maciej Paśniewski RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 1

2 Pakiet Energetyczno Klimatyczny - Cele do roku 2020 > 20% wzrost efektywności zużycia energii 3 x 20 > 20% udziału OZE w bilansie energetycznym > 20% mniej emisji CO 2 Jak je realizujemy? Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 2

3 Działania RWE Stoen Operator, wpisujące się w pakiet Energetyczno Klimatyczny 3x20 > Poprawa przepustowości sieci dystrybucyjnej poprzez modernizację linii kablowych o małych przekrojach > Optymalizacja majątku sieciowego oraz układu pracy sieci > Gospodarka transformatorami nastawiona na zmniejszenie strat i poziomu hałasu > Wykorzystanie w stacjach RPZ ciepła strat transformatorów mocy do ogrzania budynków stacji > Termoizolacja budynków stacyjnych oraz biurowych > Zmniejszenie strat w liniach kablowych WN i SN przy równoczesnym zwiększeniu ich obciążalności poprzez zastosowanie cross-bondingu Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 3

4 Cross-bonding jest technologią prowadzącą do redukcji strat technicznych w liniach kablowych Cross-bonding polega na zmianie sposobu połączenia żył powrotnych kabli i wynikającego z tego zmniejszeniu natężenia prądu indukowanego w tych żyłach, co daje w efekcie zmniejszenie strat w linii kablowej. Cross-bonding wymaga zastosowania specjalnych muf kablowych umożliwiających przeplatanie ze sobążył powrotnych sąsiednich faz linii kablowej. Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 4

5 Zastosowanie cross-bondingu w sieci RWE Stoen Operator > Pojęcie cross-bondingu znane jest na świecie od wielu lat, ale w założeniu była to metoda stosowana w sieciach wysokich napięć, > W sieci RWE Stoen Operator cross-bonding zastosowano po raz pierwszy w 2005 roku podczas modernizacji linii kablowej RPZ Grochów RPZ Wschodnia. Od tej pory stosowany jest on we wszystkich nowobudowanych liniach kablowych 110kV > W latach wprowadzono cross-bonding w istniejących liniach kablowych 110kV na terenie Śródmieścia. > W 2009 roku, jako projekt pilotażowy, po raz pierwszy zastosowano cross-bonding w sieci 15kV Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 5

6 Cross-bonding prowadzi do redukcji wypadkowego prądu indukowanego w żyle powrotnej L1 L1 I ind 60 0 L2 L2 ~60 0 I ind I ind L3 L3 żyła powrotna 1 l 3 2 l 3 żyła robocza Założenia teoretyczne: > Straty w linii kablowej bez cross-bondingu wynoszą: 3 [(I 2 R trob ) + ((20%I) 2 R tpow )] W linii kablowej bez cross-bondingu w żyle powrotnej indukuje się prąd o wartości 20% prądu roboczego powodujący dodatkowe straty techniczne > Straty w linii kablowej z połówkowym cross-bondingiem wynoszą: 3 [(I 2 R trob ) + ((0,5 20%I) 2 R tpow )] Redukcja strat w granicach 75% (0,5 2 =0,25 co daje 75% strat mniej w żyle powrotnej) > Straty w linii kablowej z pełnym cross-bondingiem wynoszą: 3 [(I 2 R trob ) + ((0,05 20%I) 2 R tpow )] Pełny cross-bonding prowadzi do niemal całkowitej redukcji prądu indukowanego w żyle powrotnej (0,05 2 =0,0025 co daje 99% strat mniej w żyle powrotnej) Straty w żyle roboczej Straty w żyle powrotnej generowane przez U ind Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 6

7 Cross-bonding w liniach 110kV > Co do idei cross-bonding w liniach SN i NN niczym się nie różni > W praktyce, w sieciach SN nie stosuje się skrzynek połączeniowych, które są standardem w liniach 110kV Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 7

8 Skuteczność technologii została potwierdzona testami na wytypowanym odcinku sieci SN RPZ Stegny c.3 3x1x240mm XUHAKXS RSM Orężna c.1 3x1x240mm XUHAKXS Zamontowano 2 komplety muf cross-bondingowych w 1/3 oraz 2/3 długości wytypowanego odcinka linii kablowej SN Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 8

9 Wyniki potwierdziły redukcję prądu żyły powrotnej o 93%, co zmniejsza straty na testowanym odcinku kabla o 9% Roczne straty przy normalnej pracy badanej linii o długości 2km bez crossbondingu to 113 MWh W normalnych warunkach pracy linii, prąd w żyle powrotnej osiąga wartość 19% prądu roboczego Roczne straty badanej linii pracującej z 1 kpl muf cross bondingowych to 106 MWh Redukcja strat o 6 MWh rocznie dla badanej linii o długości 2 km Zastosowanie jednego kompletu muf w 1/3 długości zredukowało prąd w żyle powrotnej o 42% Roczne straty badanej linii pracującej z 2 kpl muf cross bondingowych to 103 MWh Redukcja strat o 10 MWh rocznie dla badanej linii o długości 2 km Zastosowanie pełnego crossbondingu zredukowało prąd w żyle powrotnej o 93% Rejestr prąd w żyle prąd w żyle powrotnej roboczej średnia :45:00 25,21 132,72 19% :00:00 24,83 129,58 19% :15:00 24,96 131,7 19% :30:00 24,22 129,07 19% Linia 11:45:00 bez cross-bondingu 25,28 132,46 19% :00: ,22 18% :15:00 24,53 131,76 19% Prąd żyły powrotnej :30:00 24,86 132,59 19% :45:00 25,11 135,41 19% :00:00 24,63 131,44 19% :15:00 24,66 129,9 19% 21,18 24,66 30,01 Prąd żyły roboczej 115,75 130,41 160,97 Inp/Inr 18% 19% 19% :30:00 25,38 131,63 19% :45:00 23,95 127,6 19% :00:00 24,53 132,85 18% :15:00 24,61 132,27 19% :30:00 24,73 133,49 19% :45:00 23,92 131,57 18% :00:00 24,3 130,93 19% :15:00 24,91 134,26 19% :30:00 24,8 132,21 19% :45:00 24,84 136,31 18% :00:00 25,73 135,35 19% :15:00 25,73 133,42 19% :30:00 25,19 132,66 19% Rejestr prąd w żyle pow rotnej prąd w żyle roboczej średnia :31:00 24,2 232,19 10% :46:00 24,1 226,88 11% :01:00 23,6 225,47 10% :16:00 23,7 223,48 11% :31:00 23,5 222,96 11% połówkowy cross-bonding :46:00 23,6 221,23 11% :01:00 23,4 223,16 10% Prąd żyły powrotnej :16:00 23,5 222,91 11% :31:00 23,9 226,04 11% :46:00 23,7 223,28 11% :01:00 23,4 227,51 10% 12,1 14,2 17,0 Prąd żyły roboczej 116,7 130,41 161,48 Inp/Inr 10% 11% 11% :16:00 23,6 222,14 11% :31:00 23,6 223,16 11% :46:00 23,6 225,98 10% :01:00 23,3 220,73 11% :16:00 23,1 223,16 10% :31:00 23,0 217,52 11% :46:00 22,8 215,54 11% :01:00 22,6 216,31 10% :16:00 22,7 211,89 11% :31:00 22,6 214,64 11% :46:00 23,0 213,3 11% :01:00 22,9 218,68 10% :16:00 23,0 221,69 10% Rejestr prąd w żyle pow rotnej prąd w żyle roboczej średnia :15:00 3, ,47 1,2% :30:00 3,63 289,58 1,3% :45:00 3, ,55 1,2% :00:00 3, ,08 1,2% :15:00 3, ,65 1,3% :30:00 3, ,06 1,3% :45:00 3, ,98 1,3% Prąd żyły powrotnej :00:00 3, ,97 1,3% :15:00 3, ,87 1,2% :30:00 3, ,85 1,3% 1,6 1,7 2,0 pełny cross-bonding Prąd żyły roboczej 116,5 129,4 160,4 Inp/Inr 1,4% 1,3% 1,3% :45:00 3, ,27 1,3% :00:00 3, ,89 1,3% :15:00 3, ,28 1,2% :30:00 3, ,63 1,3% :45:00 3, ,24 1,3% :00:00 3, ,11 1,2% :15:00 3, ,88 1,3% :30:00 3, ,02 1,3% :45:00 4, ,95 1,3% :00:00 4, ,06 1,1% :15:00 4, ,96 1,2% :30:00 4, ,61 1,2% :45:00 4, ,73 1,2% :00:00 4, ,68 1,2% Średni prąd w żyle powrotnej (% prądu roboczego) 19% Średni prąd w żyle powrotnej (% prądu roboczego) 11% Średni prąd w żyle powrotnej (% prądu roboczego) 1,3% Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 9

10 Generalnie istnieją cztery sposoby realizacji cross-bondingu do sieci RWE Stoen Operator > Pełny cross-bonding zakłada zastosowanie dwóch kompletów muf. Prąd żyły powrotnej redukowany jest o 93% > Połówkowy cross-bonding zakłada zastosowanie jednego kompletu muf. Prąd żyły powrotnej redukowany jest o 42% > Wymiana aktywna zakłada zastosowanie muf cross-bondingowych na istniejącym już odcinku kabla SN > Wymiana pasywna odbywa się przy okazji budowy nowego odcinka linii kablowej lub modernizacji istniejącego. Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 10

11 Sposób realizacji i opłacalność zastosowania cross-bondingu, zależy od długości i obciążenia modernizowanego odcinka Dla typowej linii kablowej SN o przekroju 150mm 2 cross-bondingu oszczędności na 1km kabla cross-bonding granice opłacalności zł zł 1250 roczna oszczędność na 1km kabla zł zł zł długość odcinka [m ] pole opłacalności 500 zł zł obciążenie kabla 150mm [A] obciążenie [A] oszczędność z zastosowania pełnego cross-bondingu oszczędnosci z zastosowania połówkowego cross-bondingu pełny aktywny cross-bonding połówkowy aktywny cross-bonding pełny pasywny cross-bonding Własność RWE połówkowy Stoen pasywny Operator cross-bonding Sp. z o.o. STRONA 11

12 Przy systematycznym stosowaniu cross-bondingu w liniach kablowych WN i SN, otrzymamy wymierne korzyści techniczne oraz ekologiczne > Poprawa efektywności poprzez zmniejszenie strat energii w liniach kablowych WN i SN średnio o 9% oraz zwiększenie ich obciążalności > W 2020r skumulowane oszczędności energii na poziomie MWh, co stanowi ok t węgla > Łączna Redukcja emisji CO 2 do 2020 roku na poziomie t Plusy > Redukcja strat technicznych oraz zwiększenie obciążalności linii kablowych WN i SN > Wymierne korzyści finansowe przy niewielkich dodatkowych nakładach > Zgodność z wytycznymi Pakietu Energetyczno Klimatycznego 3x20 Minusy > Niestandardowa technologia wymagająca przeszkolenia brygad > Konieczność dodatkowego odwzorowania mufy cross-bondingowej w dokumentacji linii kablowej > Możliwość zastosowania tylko w sieciach docelowych (późniejsze wcinki w kabel znacznie zmniejszają efekt redukcji strat) Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 12

13 Podsumowanie > RWE Stoen Operator poszukuje i wdraża niestandardowe technologie umożliwiające poprawę efektywności energetycznej > Zastosowanie cross-bonding pomaga w osiągnięciu założeń pakietu Energetyczno-Klimatycznego 3x20 > Ostateczny efekt cross-bondingu, zależy od skali jego zastosowania i doboru odpowiednio obciążonych i długich linii > Inwestycje sieciowe WN i SN, polegające na wymianie transformatorów o wysokich stratach oraz ograniczaniu strat w liniach kablowych przez zastosowanie cross-bondingu, dają w 2020 roku skumulowane oszczędności na poziomie MWh co przekłada się na zmniejszenie emisji CO2 łącznie o t Własność RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 13

14 Dziękujemy za uwagę RWE Stoen Operator Sp. z o.o. STRONA 14