Technologie

Koncepcje rozwiązań stanowisk rozłącznikowych średniego napięcia do sieci konwencjonalnych i sieci fotowoltaicznych

W artykule przedstawiono koncepcje nowych rozwiązań i zastosowań stanowisk rozłącznikowych średniego napięcia z wykorzystaniem przerywaczy próżniowych o konstrukcji zamkniętej. Stanowiska te mogą być stosowane w sieciach konwencjonalnych oraz w instalacjach elektrowni fotowoltaicznych.

Wstęp

Wielokierunkowy rozwój systemów elektroenergetycznych OZE i związane z tym zadania stawiane przed aparatami łączeniowymi zobowiązują producentów, projektantów sieci i dystrybutorów do zastosowania nowych konstrukcji łączników średniego i wysokiego napięcia oraz opracowania wytycznych w zakresie ich monitorowania i diagnostyki [1]. Nowoczesne rozłączniki próżniowe o konstrukcji zamkniętej charakteryzują się znacznie wyższymi parametrami technicznymi, zwłaszcza w zakresie zdolności łączeniowych i trwałości mechanicznej oraz rozszerzoną funkcjonalnością w porównaniu do stosowanych dotychczas łączników o konstrukcji otwartej lub zamkniętej. Znajdujące się w sieci SN aparaty łączeniowe o konstrukcji otwartej powinny być sukcesywnie wymieniane na aparaty o konstrukcji zamkniętej z zastosowaniem komór próżniowych. Instalowanie łączników sterowanych zdalnie o konstrukcji zamkniętej pozwala na rozwój automatyki sieci i poprawę współczynników niezawodnościowych SAIDI i SAIFI. Zastosowanie komór próżniowych przyczynia się do poprawy parametrów określających poziom zanieczyszczenia środowiska.

W efekcie przeprowadzonych prac konstrukcyjno – badawczych Instytut Energetyki – Zakład Doświadczalny w Białymstoku opracował rozłącznik o konstrukcji zamkniętej, trójbiegunowej typ RPZ-24 [2]. Rozłącznik RPZ-24 jest aparatem przygotowanym do zastosowania w budowie nowych oraz modernizacji (retroficie) istniejących stanowisk rozłącznikowych. Rozłącznik RPZ-24 z powodzeniem może zastąpić rozłączniki standardowe typu uchylnego jak również rozłączniki zamknięte w izolacji SF6 lub olejowe.

Stanowiska rozłącznikowe napowietrzne SN – koncepcje rozwiązań i zastosowań

Na rysunkach 1, 2, 3 przedstawiono trzy wersje stanowisk z rozłącznikiem typu RPZ – 24 z napędami i sterowaniem.

1. Stanowisko rozłącznikowe z napędem ręcznym – instalacja rozłącznika z napędem ręcznym.

  • Rozłącznik z komorami próżniowymi np. typu RPZ – 24 przystosowany do montażu na słupie wirowanym E, EPV, lub ŻN, BSW wyposażony w napęd elektromechaniczny, napęd ręczny oraz ograniczniki przepięć oraz wszystkie elementy niezbędne do montażu na słupie. Zespolony z rozłącznikiem napęd elektromechaniczny umożliwi w przyszłości podłączenia rozłącznika do sterownika obiektowego lub lokalnego.
  • Rozłącznik może być instalowany zamiennie w miejsce dotychczasowego aparatu lub niezależnie w nowym stanowisku słupowym. Rozwiązanie takie może być zastosowane do sieci elektrowni fotowoltaicznych.

2. Stanowisko rozłącznikowe przewidziane do modernizacji – wymiana rozłącznika zamontowanego na słupie na nowy.

  • Rozłącznik z komorami próżniowymi np. typ RPZ-24 przystosowany do montażu na słupie wirowanym E, EPV, lub ŻN, BSW wyposażony w zespolony napęd elektromechaniczny, napęd ręczny, ograniczniki przepięć oraz wszystkie elementy niezbędne do montażu na slupie.
  • Zespół sterowniczy np. SIEN – 1.2 zawierający m. in. Sterownik lokalny napędu
  • z modułem superkondesatorów. Może on współpracować z dowolnym sterownikiem obiektowym zasilanym, akumulatorami, umieszczonymi w oddzielnej skrzynce.
  • Pozostałe urządzenia tj. transformator potrzeb własnych, czujniki zwarć
  • lub przekładniki prądowe, sterownik obiektowy, ogranicznik przepięć powinny znajdować się na modernizowanym stanowisku rozłącznikowym (na słupie).
  • Proponowane rozwiązanie może mieć zastosowanie w stacjach transformatorowych, elektrowniach fotowoltaicznych i innych.

3. Kompletne stanowisko rozłącznikowe – instalacja na słupie kompletnego zestawu urządzeń.

  • Rozłącznik np. typu RPZ – 24 z zespołem telesterowania i telesygnalizacji, w skład którego wchodzą:
  • Rozłącznik z komorami próżniowymi RPZ – 24, przystosowany do montażu na słupie wirowanym E, EPV lub ŻN, BSW wyposażony w napęd elektromechaniczny, napęd ręczny oraz wszystkie elementy niezbędne do montażu na słupie.
  • Zespół sterowniczy np. SIEN – 1.3:
    • szafka z ramą do mocowania na słupie,
    • sterownik obiektowy np. STGP – 3.5 – SP (prod. IE Gdańsk) z anteną lub SO – 54SR (prod. Mikronika) lub mikroBEL – Sx (prod. Elkomtech),
    • radiomodem GSM/GPRS TETRA MTM 5400 z anteną,
    • odgromnik AFP37 – 13 z kablem,
    • sterownik lokalny napędu z modułem superkondensatorów,
    • zasilacz 230 AC/24V DC,
    • gniazdo 230V AC, zabezpieczenia, okablowanie,
    • grzałka 60W z termostatem,
    • akumulatory 12V/18Ah (2szt.),
    • uruchomienie telemechaniki na obiekcie (nie obejmuje pozyskania karty SIM i prac po stronie systemu dyspozytorskiego w EOP).
  • Transformator potrzeb własnych np. VPT – 25.
  • Konstrukcja pod transformator z elementami do mocowania ograniczników przepięć.
  • Przekładnik prądowy np. typu AGCE – 24 – 24 (3szt.) i dzielnik napięciowy typu Oversens – 25 (prod. Arteche) lub kombisensory pradu i napięcia w jednej obudowie np. typu CVS – P – 24 – O (prod. G&W Electric).
  • Ograniczniki przepięć ze wspornikiem izolacyjnym i odłącznikiem np. POLIMD – 18N (6szt.).
  • Konstrukcja pod ograniczniki przepięć.

Proponowane rozwiązanie może mieć zastosowanie w stacjach transformatorowych elektrowni fotowoltaicznych i innych.

Realizacje

Na rysunku 4 przedstawiono instalacje elektrowni fotowoltaicznej przyłączonej do słupowej stacji transformatorowej i stanowiska rozłącznikowego z zastosowaniem rozłącznika próżniowego.

Rys. 4. Słupowe stanowisko rozłącznikowe przy elektrowni fotowoltaicznej

Na rysunkach 5 oraz 6 przedstawiono zmodernizowane stanowiska rozłącznikowe po wymianie rozłączników o konstrukcji otwartej na rozłączniki o konstrukcji zamkniętej typu RPZ – 24 wg. koncepcji 2.  W czasie ponad dwuletniej eksploatacji zmodernizowanych stanowisk nie wystąpiły żadne nieprawidłowości w działaniu [3].

Rys. 5. Stanowisko po wymianie rozłącznika
Rys. 6. Stanowisko po wymianie rozłącznika

Podsumowanie

Niezwykle ważnym zagadnieniem pracy sieci SN jest ciągłość dostarczania energii elektrycznej wszystkim odbiorcom. Jednym ze sposobów prowadzącym do realizacji tego celu jest skracanie przerw powodowanych zakłóceniami w sieci i awariami zainstalowanych urządzeń. W ostatnich latach obserwuje się rosnącą liczbę rozłączników i reklozerów sterowanych radiowo, montowanych  w napowietrznych sieciach SN. Konieczność wyznaczania i wprowadzania nowych zadań dla systemów elektroenergetycznych związana jest ze wzrostem rozwoju odnawialnych źródeł energii ( OZE ) i wzrostem zapotrzebowania  na energię elektryczną. Na sesjach CIGRE przedstawiane były zagadnienia uwzględniające wyzwania dla systemów elektroenergetycznych obejmujące m. in.  aparaturę średniego i wysokiego napięcia. Zakres tematyczny konferencji obejmował wymagania dotyczące budowy, konstruowania i badań aparatury, eksploatację, monitoring i diagnostykę aparatury, wpływ środowiska, klimatycznych i technicznych warunków pracy aparatury [4]. Przedstawiony w artykule nowy aparat łączeniowy typ RPZ-24 wychodzi naprzeciw tym zaleceniom. Wg ocen pracowników eksploatacji konstrukcja, funkcjonalność i niezawodność rozłącznika RPZ-24 preferuje go do zastosowania w automatyzacji sieci SN np. FDIR z wszystkimi dostępnymi systemami sterowania i telemechaniki.

Przedstawione w artykule trzy koncepcje stanowisk rozłącznikowych napowietrznych SN mogą znaleźć zastosowanie zarówno w sieciach ze źródłami elektrowni konwencjonalnych, jak i w sieciach z instalacjami elektrowni fotowoltaicznych.

dr inż. Stanisław Kiszło, Instytut Energetyki – Zakład Doświadczalny w Białymstoku, ul. Św. Rocha 16,  15-879 Białystok, e-mail: s.kiszlo@iezd.pl

mgr inż. Andrzej Frącek, Instytut Energetyki – Zakład Doświadczalny w Białymstoku, ul. Św. Rocha 16,  15-879 Białystok, e-mail:a.fracek@iezd.pl

Bibliografia

  1. Kiszło S. 2020. Monitorowanie i diagnozowanie rozłączników napowietrznych próżniowych średniego napięcia o konstrukcji zamkniętej trójbiegunowej – proponowane rozwiązania. Wiadomości Elektrotechniczne nr 09/2020.
  2. http://www.iezd.pl/rozłącznik-typ-rpz-24 (dostęp 24.06.2020 r.)
  3. Kiszło S., 2021, Retrofit rozłączników napowietrznych średniego napięcia sterowanych zdalenie, Wiadomości elektrotechniczne 09/2021.
  4. Samek S. 2015. Aparatura elektroenergetyczna wysokiego napięcia- Komitet Studiów A3. Energetyka, marzec 2015.
Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top