OCHRONA PRZED SKUTKAMI PRZEPIĘĆ W NAPOWIETRZNYCH LINIACH SN Z PRZEWODAMI PEŁNOIZOLOWANYMI I NIEPEŁNOIZOLOWANYMI

Podobne dokumenty
15 LAT NAPOWIETRZNYCH LINII IZOLOWANYCH

Wytyczne nr 7/2/B/2012 w sprawie standaryzacji linii SN przebiegających przez tereny leśne i zadrzewione w TAURON Dystrybucja S.A

SEP - Stowarzyszenie Elektryków Polskich - Oddział Olsztyński w Olsztynie - WykazPrzepisyNormy-1 sobota, 29 września :00

KIERUNEK STUDIÓW: ELEKTROTECHNIKA NAZWA PRZEDMIOTU: TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ. (dzienne: 30h wykład, 30h laboratorium) Semestr: W Ć L P S V 2E 2

NORMY I PRZEPISY PRAWNE Ochrona przeciwprzepięciowa

PN-EN : Wysokonapięciowa aparatura rozdzielcza i sterownicza.

IO.UZ-2.02 APLISENS PRODUKCJA PRZEMYSŁOWEJ APARATURY POMIAROWEJ I ELEMENTÓW AUTOMATYKI. Edycja B WARSZAWA MARZEC 2010.

Sieci energetyczne pięciu największych operatorów

6.1. Ograniczniki przepięć niskiego napięcia napowietrzne ZAWARTOŚĆ KATALOGU

SM/ST/2006/5 Specyfikacja techniczna materiału dla linii napowietrzych średniego napięcia (linie nieizolowane, niepełnoizolowane i pełnoizolowane)

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 323

KATALOGI TYPIZACYJNE

PROBLEMY ŁĄCZENIA KONDENSATORÓW ENERGETYCZNYCH

Inwestor: - Urząd Gminy Mokobody

PROJEKT WYKONAWCZY. Nazwa obiektu i adres : Przepompownia ścieków w miejscowości Niemodlin : PN przy ulicy Wyzwolenia dz. nr 714/2.

Wytyczne do budowy systemów elektroenergetycznych w PGE Dystrybucja S.A.

Dobór przewodu odgromowego skojarzonego ze światłowodem

stacje transformatorowe słupowe SN/nN do stosowania w TAURON Dystrybucja S.A.

Ochrona instalacji elektrycznych niskiego napięcia przed skutkami doziemień w sieciach wysokiego napięcia

Kable i przewody elektroenergetyczne SN i nn

15(20)kV. układ płaski na żerdziach drewnianych 79.F. Stanowiska słupowe. Stanowiska słupowe na żerdziach drewnianych

EGZAMIN KWALIFIKACYJNY ELEKTRYKÓW (D i E) W PYTANIACH I ODPOWIEDZIACH

S P I S T R E Ś C I 1. S P I S Z A W A R T OŚĆ PROJEKTU 3. O P I S T E C H N I C Z NY 4. D O K U M E N T A C J A R Y S U N K O W A

Przedsiębiorstwo Produkcyjne BEZPOL S.J. Ul. Partyzantów Myszków tel. 034/ do 80 ; tel. 034/ fax.

Czynniki eksploatacyjne powodujące degradację polietylenu w kablach elektroenergetycznych średniego napięcia

KATALOG. SŁUPÓW I FUNDAMENTÓW LINII 110 kv. Zestawienie podstawowych rozwiązań technicznych słupów i fundamentów linii 110 kv TOM I LINIE JEDNOTOROWE

BIURO STUDIÓW I PROJEKTÓW KOMUNIKACJI I INśYNIERII MIEJSKIEJ BIPROSKIM Sp. z o.o. ul. Kraińskiego WROCŁAW NIP REGON

SŁUPOWE STACJE TRANSFORMATOROWE NOWE ROZWIĄZANIA

Dane techniczne Ex9UE2

Nie tylko linie. Wpływ nowych technologii na SAIDI i SAIFI

I. Wstęp Przedmiot dokumentacji Podstawowe dokumenty do opracowania projektu Zakres opracowania

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 323

15(20)kV 79.D. Stanowiska słupowe przewody niepełnoizolowane. Stanowiska słupowe przewody niepełnoizolowane

PROJEKT BUDOWLANY BUDOWY LINII OŚWIETLENIA DROGOWEGO W DRODZE POWIATOWEJ UL. OSTROŁĘCKA W MIEJSCOWOŚCI ŁYSE GMINA ŁYSE POWIAT OSTROŁĘKA

Osprzęt do napowietrznych linii elektroenergetycznych SN i nn

PROJEKT BUDOWLANY ZAGOSPODAROWANIA DZIAŁKI

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EEL EE-s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

ALBUM PROJEKTOWY LINII NAPOWIETRZNYCH ŚREDNIEGO NAPIĘCIA kv

Projekt wykonawczy instalacji elektrycznych zewnętrznych-oświetlenie pomnika Polanka Wielka ul. Kasztanowa dz.nr 2440/3, 3006, 3011/1

Normy i dokumenty związane. Normy elektryczne:

Ograniczniki ETITEC A ETI Polam do napowietrznych sieci nn

AKTUALNE PODSTAWY PRAWNE OCHRONY ODGROMOWEJ OBIEKTÓW BUDOWLANYCH. Dr inŝ. Henryk BORYŃ, doc. PG

2. Zwarcia w układach elektroenergetycznych... 35

Ogranicznik przepięć wysokiego napięcia na bazie tlenku metalu w izolacji z kauczuku silikonowego Szereg typu SBK - I do IV 6 do 120/10.

NOWA GENERACJA oryginalnych fińskich przewodów systemu. PAS typu SAX-W. Do nabycia w dostawach fabrycznych lub z magazynu w Gliwicach GWARANTUJEMY:

Specyfikacja techniczna przewodów linii napowietrznych niskiego napięcia (linie nieizolowane, pełnoizolowane)

Normy i dokumenty związane

Specyfikacja techniczna aparatury SN dla miejskich stacji transformatorowych.

Ochrona odgromowa linii i stacji elektroenergetycznych. Andrzej Sowa


SPIS ZAWARTOŚCI DOKUMENTACJI

KARTA KATALOGOWA. Nazwa: Beziskiernikowy ogranicznik przepięć POLIM-D. Typ: EG-POLIM-D. Infolinia:

Standard techniczny nr 10/ osprzęt do elektroenergetycznych linii napowietrznych SN w TAURON Dystrybucja S.A. (wersja pierwsza) Strona 2 z 11

LABORATORIUM WYSOKICH NAPIĘĆ

Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze SIECI 2004 V Konferencja Naukowo-Techniczna

1. Jako ochrona przed skutkami przepięć łączeniowych, powodowanych głównie załączeniami i wyłączeniami określonych odbiorników, mogą być stosowane:

Załącznik nr 14 do Zarządzenia nr 7/2012. Kraków, styczeń 2012 r.

SIECI PRZESYŁOWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Ochrona przeciwprzepięciowa

Zasady wyznaczania pasów służebności dla linii energetycznych

ŁĄCZNIKI NAPOWIETRZNE SN PRODUKCJI IE-ZD BIAŁYSTOK na słupach linii średniego napięcia

PARAMETRY, WŁAŚCIWOŚCI I FUNKCJE NIEZAWODNOŚCIOWE NAPOWIETRZNYCH LINII DYSTRYBUCYJNYCH 110 KV

ETISURGE OGRANICZNIKI PRZEPIĘĆ ŚREDNIEGO NAPIĘCIA W OSŁONIE POLIMEROWEJ OGRANICZNIKI PRZEPIĘĆ ŚREDNIEGO NAPIĘCIA INZP W OSŁONIE POLIMEROWEJ ETISURGE

ZAKRES BADAŃ I PRÓB EKSPLOATACYJNYCH URZĄDZEŃ SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ ORAZ

Parametry elektryczne kabli średniego napięcia w izolacji XLPE, 6-30 kv

Wpływ impedancji transformatora uziemiającego na wielkości ziemnozwarciowe w sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor

Ogranicznik przepięć na bazie tlenku metalu w izolacji z kauczuku silikonowego Szereg typów SBK 6/10.3-I to SBK 150/10.3-I

ELEKTROWNIE WIATROWE W SYSTEMIE ELEKTROENERGETYCZNYM. MICHAŁ ZEŃCZAK ZUT WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

PRZEBUDOWA KOLIZJI ELEKTRYCZNYCH

Badanie ograniczników przepięć

Ograniczniki przepięć Ex9UE

PROJEKT WYKONAWCZY. Wyciąg narciarski. LOKALIZACJA : dz. nr 361/7obr. Ptaszkowa Gm. Grybów CPV : INWESTOR :

Zawartość opracowania

Spis treści. Oznaczenia Wiadomości ogólne Przebiegi zwarciowe i charakteryzujące je wielkości

UZIEMIACZE PRZENOŚNE JEDNO I WIELOZACISKOWE NA PRZEWODY OKRĄGŁE I SZYNY PŁASKIE

1. Wymagania techniczne

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONYWANIA I ODBIORU ROBÓT INSTALACJI ELEKTRYCZNYCH CPV

Lekcja 56. Ochrona przeciwporażeniowa w urządzeniach elektrycznych na napięcie powyżej 1 kv

MWD i MWK Beziskiernikowe ograniczniki przepięć z tlenków metali

SPIS TREŚCI. BEZPOL Sp. z o.o Myszków, ul. Partyzantów 21 tel do 80 wew.34 fax

Układy przekładników napięciowych

Specyfikacja techniczna kabli elektroenergetycznych średniego napięcia o izolacji wykonanej z polietylenu usieciowanego

Bezpieczeństwo w każdym momencie

Temat: Obostrzenia przy skrzyżowaniach i zbliżeniach.

PROJEKT BUDOWLANY I WYKONAWCZY TOM III

Kompleksowa i skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa. Dariusz Szymkiewicz Kierownik Projektu

Technika wysokich napięć High Voltage Technology

PROJEKT WYKONAWCZY BUDOWA SYSTEMU MONITORINGU WIZYJNEGO MIASTA CHEŁMNA PRZYŁĄCZE ELEKTRYCZNE NAPOWIETRZNE NN DO KAMERY K15

Ochrona przeciwprzepięciowa

Technika wysokich napięć : podstawy teoretyczne i laboratorium / Barbara Florkowska, Jakub Furgał. Kraków, Spis treści.

Przewody elektroenergetyczne samonośne o żyłach aluminiowych i izolacji. polietylen usieciowany, odporny na rozprzestrzenianie płomienia

PROJEKT WYKONAWCZY. instalacji elektrycznych wewnętrznych remontu i modernizacji istniejącej

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA l ODBIORU ROBÓT INSTALACJI BUDOWLANYCH

Analiza niezawodności wybranych urządzeń stacji transformatorowo-rozdzielczych SN/nn

Wpływ niezawodności linii SN na poziom wskaźników SAIDI/SAIFI. Jarosław Tomczykowski, PTPiREE Wisła, 18 września 2018 r.

1 przewodu. Mgr inż. Andrzej Makuch Podstawy Elektroenergetyki 2011/12

DOSTAW ENERGII ELEKTRYCZNEJ W POLSCE DZIAŁANIA ANIA PODJĘTE PRZEZ PGE DYSTRYBUCJA S.A. DLA POPRAWY WSKAŹNIK

PROJEKT BUDOWLANY PRZEBUDOWY PRZYŁĄCZA ELEKTROENERGETYCZNEGO

Wymiana wiedzy pomiędzy kadrą eksploatacji a dozoru kluczowym elementem do ograniczenia czasu wyłączeń napięcia w sieci

Transkrypt:

dr hab. inŝ. Aleksandra Rakowska mgr inŝ. Michał Torbus dr. inŝ. Andrzej Grzybowski OCHRONA PRZED SKUTKAMI PRZEPIĘĆ W NAPOWIETRZNYCH LINIACH SN Z PRZEWODAMI PEŁNOIZOLOWANYMI I NIEPEŁNOIZOLOWANYMI Ochrona linii napowietrznych średniego napięcia z przewodami izolowanymi od skutków bezpośrednich lub bliskich wyładowań atmosferycznych moŝe być realizowana zgodnie z normą [1] przy pomocy układów łukochronnych, ograniczników przepięć lub iskierników. Specyfika przyjętych w Polsce rozwiązań konstrukcyjnych linii z przewodami niepełno- oraz pełnoizolowanymi powoduje, Ŝe dla polskich warunków burzowych właściwa ochrona przed skutkami przepięć stanowi powaŝny problem eksploatacyjny. Opracowania na ten temat mówią, Ŝe liczbę spodziewanych uszkodzeń izolacji z tych przyczyn naleŝy uznać w liniach średniego napięcia za bardzo duŝą. Wg opracowania [2] w liniach tych na 10 km długości, w których nie stosuje się środków ochrony od przepięć, naleŝy się spodziewać 2,25 uszkodzeń izolacji powodowanych przez pioruny przeciętne oraz 0,5 uszkodzeń izolacji powodowanych przez pioruny rzadkie. Rzeczywiste uszkodzenia mogą być 3 krotnie wyŝsze, gdyŝ kaŝde z uszkodzeń moŝe być uszkodzeniem potrójnym. Znaczenie zagroŝenia przepięciami polega na tym, Ŝe izolacja kabla lub przewodu, (stanowiąca powłokę polietylenową w przypadku przewodów w technologii PAS) nie jest izolacją samoregenerującą się i po przebiciu i przeskoku łuku elektrycznego izolacja przewodu nie odzyskuje w pełni swoich własności dielektrycznych [3]. Wynikające stąd wnioski, juŝ w pierwszych latach wprowadzania przewodów izolowanych do polskiej praktyki eksploatacyjnej, mówiły o konieczności zwiększenia wytrzymałości izolacji przewodów oraz zastosowania znacznie bardziej, niŝ w liniach z przewodami gołymi, rozbudowanej ochrony od przepięć. Początkowo budowa i rozwój linii z przewodami izolowanymi dotyczył tylko linii niskiego napięcia. Kolejne lata to wdraŝanie tej technologii takŝe do budowy linii napowietrznych średniego napięcia. Przykładowo w Wielkiej Brytanii znaczący rozwój technologii izolowanej dotyczył linii na napięcie 12 24 kv, w których Ŝyły najczęściej wykonywano ze stopu aluminium. Wykorzystywano głównie przewody o przekrojach 3 x 50, 3 x 95, 3 x 150 i 3 x 240 mm 2. Interesujący moŝe być fakt, Ŝe Brytyjczycy stosujący od 1986 roku napowietrzne przewody wiązkowe do 1 kv (ABC) opracowali własne standardy (Electricity Supplay Industry - ESI Standard 43-13); dla wyŝszych napięć przez wiele jeszcze 1

lat nie opracowali własnych norm, lecz przy projektowaniu i odbiorze linii korzystali z norm skandynawskich. Podobnie polskie przepisy normalizacyjne [1] są oparte o doświadczenia skandynawskie, gdzie występuje znacznie mniejsza intensywność występowania wyładowań atmosferycznych. Od roku 1962 zaczęto stosować przewody izolowane posiadające tylko jedną warstwę izolacji termoplastycznej lub wykonanej z elastomerów. Najczęściej, jako izolację stosowano modyfikowany polietylen oraz polichlorek winylu (PCV). Na świecie w kolejnych latach zastąpiono PCV polietylenem usieciowanym. W roku 1968 wprowadzono do przemysłu kablowego polietylen usieciowany (XLPE), który od roku 1983 stał się równieŝ materiałem najbardziej popularnym w produkcji przewodów niepełnoizolowanych. Jest to materiał najczęściej sieciowany chemicznie przy wykorzystaniu metody SIOPLAS. Dla zwiększenia odporności materiału na działanie promieniowania ultrafioletowego dodawana jest sadza. W liniach średniego napięcia początkowo stosowano (np. we Francji) konwencjonalne kable z linką stalową do podwieszania ich na słupach tworząc w ten sposób linię napowietrzną. Obecnie w liniach napowietrznych izolowanych średniego napięcia na świecie generalnie stosuje się dwa podstawowe rozwiązania: przewody w pełnej izolacji, przewody w osłonie izolacyjnej (wg [1]- niepełnej izolacji). System przewodów pełnoizolowanych posiada taką samą konstrukcję jak kabel ziemny z izolacją XLPE z tym, Ŝe powłoka zewnętrzna jest odporna na promieniowanie UV i wpływy atmosferyczne. W wielu państwach system znany jest pod handlową nazwą SAXKA, a stanowią go 3 skręcone Ŝyły robocze z linką stalową, do zawieszenia przewodu na konstrukcjach wsporczych przy pomocy specjalnego osprzętu. System ten, najdroŝszy inwestycyjnie, jest najbardziej przyjaznym ekologicznie rozwiązaniem, poniewaŝ pozwala na ograniczenie do 1m. szerokości wycinki na linię w terenie zadrzewionym. W ostatnich latach coraz powszechniej jest wprowadzany system samonośnych kabli uniwersalnych EXCEL i AXCES. Kable takie o stosunkowo małych przekrojach roboczych Ŝył, pozwalają na szybką poprawę warunków napięciowych u odbiorców, dzięki moŝliwości ich zawieszenia na istniejących konstrukcjach wsporczych linii niskiego napięcia. Ochrona od skutków przepięć w liniach napowietrznych z przewodami pełnoizolowanymi jest realizowana tylko przy pomocy ograniczników przepięć i montowana, ze względów konstrukcyjnych, jedynie w miejscach przejścia takiej linii w linię innego typu lub na zakończeniach linii przy głowicach kablowych. 2

Tańszym rozwiązaniem jest opracowany przez firmy i energetykę fińską system napowietrznych linii z przewodami niepełnoizolowanymi w osłonie izolacyjnej pod nazwą PAS (fińska nazwa Päällystetty Avojohto Suurjännitteelle). Stosowane w tym systemie przewody nie posiadają pełnej izolacji, a jej warstwa stanowi tylko osłonę, czyli pokrycie części przewodzącej. Według nazewnictwa przyjętego w Polsce są to przewody w niepełnej izolacji Grubość izolacji na przewodach wynosi 2 3 mm, co nie stanowi pełnego zabezpieczenia elektrycznego. Powoduje to, Ŝe przewody w tym systemie muszą być prowadzone na izolatorach, a odległość między przewodami wynosi od 40 do 50 cm. Doświadczenia eksploatacyjne wykazały przydatność tego rodzaju linii, głównie w terenie leśnym. Wskazana dla tego typu linii napowietrznych wycinka lasu wynosi 3-3,5 m. Linia wykonana w systemie PAS moŝe pracować bez zakłóceń, nawet w przypadku wywrócenia się drzewa na linię lecz z pewnymi ograniczeniami wynikającymi z wpływu przepięć, szczególnie pochodzenia atmosferycznego (Rys. 8). Podobne doświadczenia eksploatacyjne potwierdzono takŝe w Polsce. Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej popularyzuje tematykę napowietrznych linii elektroenergetycznych z przewodami pełnoizolowanymi i niepełnoizolowanymi od momentu swego powstania. Działanie Towarzystwa polegające na organizacji wielu spotkań technicznych oraz opracowaniu kilkudziesięciu albumów typizacyjnych i innych wydawnictw, zostało uzupełnione o sukcesywnie dokonywaną analizę doświadczeń eksploatacyjnych linii na terenie działania polskiej energetyki zawodowej. Towarzystwo podjęło się funkcji koordynatora działań zmierzających do upowszechnienia stosowania tej technologii w budowie linii napowietrznych nn i SN. Przy współudziale powołanego Zespołu Towarzystwo zainicjowało prace naukowobadawcze w Politechnice Poznańskiej [4] i Instytucie Energetyki [5] oraz projektowe zmierzające do typizacji rozwiązań konstrukcyjnych tych linii. Nowatorstwo technologii linii izolowanych i związana z tym konieczność opanowania wielu problemów projektowych i wykonawczych zaowocowało organizacją wielu konferencji spotkań technicznych i seminariów. Wiele z tych spotkań technicznych stało się spotkaniami cyklicznymi, np. Konferencje Naukowo-Techniczne Elektroenergetyczne linie napowietrzne z przewodami izolowanymi w Bielsko-Białej (rok 1994 i 1998). Problematyka linii izolowanych stała się równieŝ tematem kilku sesji innych konferencji, jak na przykład cyklicznych konferencji Napowietrzna izolacja wysokonapięciowa w elektroenergetyce NIWE organizowanych przez Politechnikę Wrocławską, czy teŝ sympozjów InŜynieria 3

Wysokich Napięć organizowanych przez Politechnikę Poznańską. Zainteresowanie liniami średnich napięć z przewodami izolowanymi i w osłonie izolacyjnej notowano w Polsce juŝ od 1992 roku [6,8]. Początkowo linie z przewodami izolowanymi, ze względu na ich znaczny koszt, były budowane tylko w przypadkach przejścia linii przez tereny starodrzewia, parki krajobrazowe, itp. JednakŜe rozwój technologii budowy i montaŝu tych linii oraz relatywne obniŝenie kosztów budowy spowodowało, Ŝe w Polsce na koniec 1999 r. Sumaryczna długość linii izolowanych SN wynosiła juŝ ponad 700 km. W Polsce nie wszyscy teoretycy i praktycy byli przekonani do szerokiego wprowadzania do eksploatacji linii napowietrznych SN z przewodami w niepełnej izolacji. Dyskusje merytoryczne, często bardzo ostre, prowadzone na temat tych nowych technologii stosowanych w liniach średniego napięcia doprowadziły w końcu do ustalenia wspólnego stanowiska [7], które moŝna było skrótowo określić w punktach: w polskich sieciach SN celowe jest stosowanie jedynie dostatecznie sprawdzonych rozwiązań linii napowietrznych z przewodami w izolacji polimerowej, linie z przewodami w osłonie izolacyjnej spełniają wymagania w zakresie koordynacji izolacji, ochrony przed poraŝeniami i ochrony przed przepięciami pod warunkiem wyposaŝenia ich w nowoczesne ograniczniki przepięć, upowszechnienie linii w izolacji polimerowej w krajowych sieciach rozdzielczych moŝe wpłynąć na poprawę warunków zasilania odbiorców. Doświadczenia eksploatacyjne potwierdzają spodziewane korzyści ze stosowania linii napowietrznych izolowanych. Dokonana analiza wyników przeprowadzonej w ramach PTPiREE ankietyzacji wykazała, Ŝe znacząca większość zakłóceń polegała na zwarciu przewodów przez upadające drzewa lub gałęzie, co nie powodowało wyłączenia linii. Dało się takŝe zaobserwować coraz wyraźniejszą tendencję stosowania słupów drewnianych w liniach izolowanych, prowadzonych zwłaszcza w terenach trudnodostępnych. Ze względu na fakt, Ŝe linie napowietrzne izolowane stanowią, jak dotychczas niewielki procent ogólnej długości linii energetycznych SN trudne jest przeprowadzenie analizy awaryjności tych linii według obowiązujących kryteriów (np. współczynnik awaryjności obliczany jako liczba uszkodzeń na 100 km linii w ciągu roku). Dodatkowo naleŝy wspomnieć, Ŝe i okres eksploatacji linii izolowanych jest jeszcze ciągle stosunkowo krótki. JednakŜe na podstawie dotychczas zebranych danych moŝna stwierdzić, Ŝe w liniach wybudowanych zgodnie z wymogami technicznymi doświadczenia eksploatacyjne są bardzo pomyślne. 4

DuŜym utrudnieniem w projektowaniu i budowie linii z przewodami izolowanymi był brak uwarunkowań formalno-prawnych. Obowiązująca pod koniec lat 90 tych norma PN-E-05100-1, ustanowiona przez PKN 31 marca 1998 roku, dotyczyła jedynie projektowania i budowy elektroenergetycznych linii napowietrznych z przewodami gołymi. Dopiero w roku 2003 ustanowiono normę N-SEP E-003:2003 Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Projektowanie i budowa. Linie prądu przemiennego z przewodami roboczymi w pełnej izolacji i niepełnej izolacji. Obecnie stan prawny zmienił się po wycofaniu normy PN-E-05100 1:1998 nadaniu przez PKN normom PN-EN 50341-1:2005 Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyŝej 45 kv i PN-EN 50432-1:2007 Elektroenergetyczne linie napowietrzne prądu przemiennego powyŝej 1kV do 45 kv włącznie statusu Polskiej Normy. Ochrona linii z przewodami izolowanymi od przepięć była w Polsce szeroko dyskutowana od początku ich stosowania a więc od lat 90 tych XX wieku. Pierwszym historycznie systemem ochrony od przepięć był lansowany przez producentów, układ roŝków i iskierników. Jednak późniejsze rozwaŝania teoretyczne i prowadzone badania laboratoryjne wskazywały na konieczność opracowania ochrony od przepięć w postaci ograniczników przepięć w miejsce sugerowanych roŝków ochronnych lub iskierników. Na kolejnych rysunkach przedstawiono kilka rozwiązań technicznych systemów ochrony, które do dziś są stosowane w praktyce. Na rys.1 przedstawiono schemat działania roŝków ochronnych. Wg producenta firmy ENSTO [12] wyładowanie zapala się pomiędzy przewodem aluminiowym (na izolatorze) z konstrukcją. Jednak w wyniku działania siły elektrodynamicznej jest one przenoszone w stronę odbiorcy po aluminiowym drucie na koniec roŝka. W konsekwencji przeradza się w zwarcie trójfazowe, które jest następnie wyłączane przez zabezpieczenie linii. Rys.1 RoŜki jako system ochronny od skutków fali przepięciowej [12] 5

Producenci przygotowali takŝe tabelę z danymi dotyczącymi doboru systemu ochrony w zaleŝności od spodziewanego prądu zwarcia trójfazowego. Ograniczniki przepięć były rekomendowane wtedy zamiennie z iskiernikami (przy odległościach przewodów fazowych mniejszych niŝ 70 cm) tylko dla stosunkowo małych prądów zwarcia (do 1 ka). Tabela ta z małymi zmianami do dziś jest powielana w katalogach dotyczących projektowania linii SN. W latach późniejszych (rok 2004) firma ENSTO [14] wprowadziła takŝe inne układy ochrony przeciwłukowej, pełniące równieŝ rolę iskiernikowej ochrony przeciwprzepięciowej, przedstawione na rys.2. Rys.2 Układy ochrony przeciwłukowej SDI 20.2 oraz SDI25 [14] Innym proponowanym rozwiązaniem ochrony od przepięć był iskiernik (rys.3) opracowany w pierwszych latach wprowadzania do Polski technologii linii izolowanych. Iskiernik ten była zaprojektowany w firmie Amper Kielce (Prosper Sosnowiec) [12]. Przedstawiony iskiernik był przebadany na Politechnice Śląskiej i zastosowany w liniach SN wybudowanych przez firmę Amper w okolicach Kielc Rys.3 Iskiernik typu RNI Iix firmy AMPER dla izolatora stojącego [15] 6

Jeden ze znanych autorytetów z dziedziny techniki wysokich napięć prof. R.Kosztaluk z Politechniki Warszawskiej, juŝ w roku 1996 na konferencji w Kielcach mówił [2], Ŝe stosowanie iskierników jednoelektrodowych (drugą elektrodę stanowił uziemiony poprzecznik), czy iskierników dwuelektrodowych wg jego oceny naleŝy uznać za całkowicie chybione ze względu na duŝe wartości napięć zapłonu, wybitną zaleŝność charakterystyki zapłonowej od biegunowości i stromości napięcia, prawie całkowite prawdopodobieństwo przekształcenia się przeskoku w zwarcie doziemne i duŝe prawdopodobieństwo zwarć międzyfazowych oraz skierowanie łuku na przewody, co powoduje uszkodzenie izolacji a nawet całego przewodu. Mimo tak druzgocącej krytyki rozwiązania te stosowane są do dziś w praktyce (rys.4) a o pewnych wadach tych rozwiązań mówią autorzy referatów nt. doświadczeń eksploatacyjnych [9,10,11,13]. NajwaŜniejsze z nich to problem właściwej regulacji przerwy międzyelektrodowej i utrzymanie jej w ciągu całej przewidywanej eksploatacji linii. Rys. 4 RoŜki i iskierniki w liniach SN (Energa S.A. Oddział Płock) [13] Badania laboratoryjne iskierników międzyfazowych w formie tzw. podwójnego roŝka przeprowadzone w laboratorium TWN w Politechnice Poznańskiej [3] wykazały ich całkowitą nieprzydatność. Przeskoki występowały bowiem między drutami wiązałkowymi na główkach izolatorów przy bardzo duŝych wartościach napięcia. We wnioskach do 7

opracowania sugerowano modyfikacje konstrukcji roŝków tak aby nie dopuścić do wyładowania na izolatorze i spowodować obcięcie fali przepięciowej na odpowiednim poziomie ochrony. Przeprowadzone badania wykazały takŝe duŝy wpływ na skuteczność działania ochrony dla róŝnych wartości rezystancji uziemienia. Rys. 5 Układ do badań laboratoryjnych w Instytucie Elektroenergetyki PP [3] Badania przeprowadzone w Instytucie Energetyki [4] wykazały takŝe małą skuteczność ochrony przed łukiem elektrycznym dla przypadku zasilania dwustronnego i dla czasu trwania zwarcia dłuŝszego niŝ 0,5 sek. Autorzy opracowania sugerowali takŝe konieczność przekonstruowania roŝków w celu poprawienia ich skuteczności przejmowania stóp łukowych oraz zastosowanie wzmocnionego drutu aluminiowego łączącego roŝki poprzez izolator. Rys.6 Badania zwarciowe w Instytucie Energetyki w Warszawie [4] 8

Praktyka i wnioski wypływające z awarii, które wystąpiły w liniach SN z przewodami w niepełnej izolacji, z ochroną w postaci układów łukochronnych (roŝków) wykazały, Ŝe faktycznie przepięcia mogły spowodować zniszczenie izolacji czy teŝ upalenie i zerwanie przewodu. Zainicjowany łuk nie ma moŝliwości przesuwania się wzdłuŝ przewodu, a wypływa w punkcie uszkodzenia izolacji, co prowadzi najczęściej do upalenia przewodu. Spowodowane było to faktem, Ŝe taka ochrona nie sprowadza ładunku elektrycznego do ziemi a fala przepięciowa rozchodzi się wzdłuŝ linii. Natomiast układ łukochronny powoduje co najwyŝej wyrównanie potencjału między przewodami fazowymi [9]. Na rys. 7 przedstawiono przykład awarii polegającej na upaleniu się przewodu w pobliŝu roŝka ochronnego. Rys.7 Upalenie się przewodu w pobliŝu roŝka ochronnego w linii napowietrznej SN Poziom ochrony układów realizowanych za pomocą iskierników (w przypadku elementów łukoochronnych trudno mówić o ochronie przeciwprzepięciowej) jest zbyt wysoki stąd istnieje duŝe prawdopodobieństwo, Ŝe fala przepięciowa rozładuje się do gałęzi drzew, powodując zagroŝenie przestawione schematycznie na rysunku nr 8. Na tym samym rysunku przedstawiono takŝe skutki rozładowania fali uszkodzenia przewodów. 9

Rys.8 Przykłady uszkodzenia przewodu w przęśle linii napowietrznej SN Wśród spotykanych problemów ze stosowaniem elementów łukochronnych lub iskiernikowych [16] moŝna jeszcze wymienić: przeinwestowanie nadmierna ilość elementów łukochronnych i iskierników projektowana na zapas jako skutek braku zaufania do tego rodzaju ochrony przed skutkami przepięć pochodzenia atmosferycznego, zwieranie przerwy iskiernikowej przez ptaki, moŝliwość odpadnięcia elementów iskiernikowych, niekompatybilnych pod względem montaŝowym z izolatorem (błędy wykonawstwa lub doboru na etapie projektowania), zbyt duŝe przerwy iskiernikowe ustawiane z obawy zwierania przez ptaki co skutkuje zbyt wysokim poziomem ochrony przeciwprzepięciowej (nawet przy uziemionych iskiernikach). NaleŜy równieŝ wspomnieć, Ŝe czas trwania zwarcia moŝe wynosić około 0,5 1 sekundy, tj. do czasu zadziałania urządzeń automatyki zabezpieczeniowej. Lecz jest to na tyle czas długi aby w znacznym stopniu osłabić wytrzymałość mechaniczną przewodów przez ubytek materiału Ŝyły przewodu w czasie eksploatacji linii. Ponadto rezystancja zwarcia jest zdecydowanie ograniczona w miejscu kontaktu przewodu z ziemią w porównaniu z warunkami zwarcia w przypadku zerwania przewodów gołych, co stwarza dodatkowo zagroŝenie poraŝenia prądem elektrycznym w związku z trudnością działania automatyki zabezpieczeniowej w takich warunkach pracy. 10

Podsumowanie Tak krótka charakterystyka stosowanych układów zabezpieczających od skutków przepięć w liniach napowietrznych SN, pozwala stwierdzić Ŝe opisane systemy ochrony przeciwłukowej lub przeciwprzepięciowej opartej na iskiernikach - czy to w postaci montowanych na przewodach roŝków czy iskierników montowanych na izolatorach - nie spełniają w niektórych przypadkach właściwie swojej roli. Rys.9 Przykład ochrony przeciwprzepięciowej zrealizowanej w oparciu o ograniczniki przepięć typu SBK oferowane przez firmę BEZPOL Narzuca się więc wniosek, Ŝe stosowanie układów łukochronnych, nawet uziemionych skutkuje zbyt duŝym poziomem przepięć (wysoki poziom zapłonu iskiernika w odniesieniu do poziomu ochrony ogranicznika przepięć), niebezpiecznym dla izolacji przewodów i trwałości materiału Ŝył. W przypadku zastosowania ograniczników (rys. 9) przepięć amplituda fali przepięciowej zostaje ograniczona do poziomu zdecydowanie niŝszego dzięki charakterystykom ogranicznika przepięć w powiązaniu z odprowadzaniem ładunku do ziemi, co z rosnącą jakością tych urządzeń oraz malejącą ich ceną wskazuje właściwy kierunek ochrony przeciwprzepięciowej szczególnie linii z przewodami niepełnoizolowanymi. 11

Literatura [1] N SEP E 003 Elektroenergetyczne linie napowietrzne. Projektowanie i budowa. Linie prądu przemiennego z przewodami pełnoizolowanymi oraz z przewodami niepełnoizolowanymi. [2] Flisowski Z., Kosztaluk R. Metoda oceny zagroŝenia piorunowego linii napowietrznych srednich i niskich napięć. Konferencja Naukowo Techniczna Kielce Cedzyna 21-23 maj 1996. [3] Kosztaluk R. Linie napowietrzne z przewodami izolowanymi. Stan obecny i kierunki rozwoju. Konferencja Naukowo Techniczna Kielce Cedzyna 21-23 maj 1996. [4] Analiza wytrzymałości statycznej i udarowej linii elektroenergetycznych niskiego i średniego napięcia z przewodami izolowanymi oraz ocena koordynacji izolacji. Praca zbiorowa na zlecenie PTPiREE wykonana w Instytucie Elektroenergetyki PP grudzień 1995 [5] Badania układów izolacyjnych linii napowietrznych średniego napięcia z przewodami systemu PAS w warunkach występowania łuku prądu zwarciowego. Praca zbiorowa na zlecenie PTPiREE wykonana w Instytucie Energetyki ZUE Warszawa, grudzień 1996 [6] Rakowska A., Linie napowietrzne z przewodami izolowanymi w Spółkach Dystrybucyjnych - stan na koniec 1995, Biuletyn Informacyjny PTPiREE nr 5/9 [7] Gacek Z., Kosztaluk R., Paszek G. Krajowe linie napowietrzne średniego napięcia z przewodami w izolacji polimerowej, Przegląd Elektrotechniczny 2/1998 [8] Rakowska A., Grzybowski A., Tomczykowski J., Doświadczenia zakładów energetycznych z eksploatacji napowietrznych linii izolowanych niskiego i średniego napięcia, NIWE 2000, Bielsko-Biała, czerwiec, 2000 [9] Oleksa J. Ochrona linii PAS przed skutkami wyładowań atmosferycznych III Konferencja n-t. Elektroenergetyczne Linie Napowietrzne Niskiego i Średniego Napięcia PTPiREE Jaworze Górne 25 26 maja 2006 [10] Orzechowski A., Linder P. Typowe błędy doboru i montaŝu osprzętu linii napowietrznych niepełnoizolowanych średniego napięcia budowanch na terenie Koncernu Energetycznego ENERGA S.A. Oddział w Gdańsku III Konferencja n-t. Elektroenergetyczne Linie Napowietrzne Niskiego i Średniego Napięcia PTPiREE Jaworze Górne 25 26 maja 2006 [11] Nowak Z., Wojciechowski P. Doświadczenia eksploatacyjne linii napowietrznych nn z przewodami izolowanymi i SN w osłonie izolacyjnej w Zakładzie Energetycznym Łódź Teren S.A. III Konferencja n-t. Elektroenergetyczne Linie Napowietrzne Niskiego i Średniego Napięcia PTPiREE Jaworze Górne 25 26 maja 2006 [12] Grodecki P., Słowiński R., Ziobro P. Zalecenia do projektowania linii średniego napięcia z przewodami pokrywanymi izolacją XLPE w systemie PAS ENSTO POL Gdańsk 1998 [13] Murzyński J. Elektroenergetyczne linie napowietrzne średniego napięcia z przewodami izolowanymi Praca dyplomowa wykonana pod kierunkiem A. Grzybowskiego IE PP 2006 [14] Osprzęt do linii napowietrznych średniego napięcia z przewodami z osłonie izolacyjnej w systemie PAS Materiały f-my ENSTO Październik 2004 [15] Kotowski A. Doświadczenia w zakresie projektowania i budowy linii izolowanych SN i nn na przykładach wykonanych i eksploatowanych obiektów. Konferencja Naukowo Techniczna AMPER PROSPER Kielce Cedzyna 21-23 maj 1996. [16] Wytyczne ochrony przepięciowej linii napowietrznych 15 i 30 kv w technologii PAS, nr 3/DS/2004, strona internetowa ENION S.A., Oddział w Krakowie, Zakład Energetyczny Kraków, pod adresem: http://www.enion.pl/res/krakow/kontrahenci/3_ds_2004.pdf 12