Technologie

Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki sprawdza bezpieczeństwo w elektroenergetyce

Elektroenergetyka to obszar, w którym głównym parametrem jest bezpieczeństwo. Bezpieczeństwo rozumiane, jako komfort i pewność dostaw energii elektrycznej do wybranych punktów odbioru – gospodarstw domowych, infrastruktury publicznej i gałęzi gospodarki, ale przede wszystkim bezpieczeństwo przesyłu energii elektrycznej, przetwarzania i użytkowania.

Centrum Materiałów Elektrotechnicznych Łukasiewicz – IEL prowadzi działalność B+R w obszarze elektroenergetyki i szeroko pojętego bezpieczeństwa od inżynierii i badań materiałowych, skupiających się na opracowaniu nowych kompozytów opartych głównie na żywicach epoksydowych i ceramice oraz badaniu właściwości tych materiałów przez zadania projektowe i wytwarzanie wyrobów elektrotechnicznych. Dobór surowców i technologii ich homogenizacji, a potem formowania prowadzone są tak, by kluczowe parametry wytrzymałości elektrycznej i mechanicznej osiągały jak najwyższe wartości. Z tych materiałów produkowane są wyroby elektroizolacyjne, które również w CME można przebadać w laboratorium akredytowanym przez PCA.

Jednym z przykładów są wysokonapięciowe izolatory elektroenergetyczne stosowane do linii przesyłowych lub do zastosowań stacyjnych i rozdzielczych. Od ponad 60 lat trwają prace nad ulepszeniami konstrukcyjnymi izolatorów z tworzyw organicznych, ceramicznych i kompozytów różnego typu. Na przestrzeni sześciu dekad powstały między innymi kompozytowe izolatory odciągowe do linii napowietrznych (nawet do najwyższych  napięć 220kV), typoszereg izolatorów z tworzyw organicznych średnich napięć,  średnionapięciowe izolatory polimerobetonowe – w tym hybrydowe, izolatory do turbogeneratorów i serie beziskiernikowych ograniczników przepięć do zastosowań napowietrznych i wnętrzowych. Opracowane konstrukcje izolatorów i ograniczników przepięć są wdrażane w Zakładzie Doświadczalnym Instytutu Elektrotechniki ZDIII w Międzylesiu Kłodzkim oraz w innych przedsiębiorstwach branży elektroenergetycznej. Przykładem ostatnio opracowanych i wdrożonych konstrukcji jest izolator kompozytowy wsporczy stacyjny izolator na napięcie 110kV (rys. 1-2).

Rys. 1. Kompozytowy wsporczy izolator stacyjny IKW 120-1220-I
Rys. 2. Kompozytowe wsporczy izolatory stacyjne IKW 120-1220-I

Obecnie prowadzone są prace nad technologią kompozytowych izolatorów przepustowych. W najbliższym czasie planuje się wdrożenie typoszeregu średnionapięciowych izolatorów przepustowych opartych na rdzeniu nośnym wykonanym z rury szkło-epoksydowej. Izolatory przepustowe zawierają sterowniki pola w celu wyeliminowania wyładowań  niezupełnych.

Izolatory ceramiczne stosowane są od XIX wieku. Wraz z upływem lat zmieniał się i rozwijał jednak skład materiału, z jakiego są wykonywane. Obecnie do produkcji najbardziej wytrzymałych izolatorów wykorzystuje się porcelany charakteryzujące się odpowiednio dużą zawartością tlenku glinu, który znacząco wpływa na wzrost wytrzymałości mechanicznej izolatora.

Izolatory kompozytowe stanowią stosunkowo nowe rozwiązanie stosowane w przemyśle. Dopiero od około 35 lat obserwuje się w Polsce wzrastające zainteresowanie tego rodzaju izolatorami. Zbudowane są one z rdzenia o dużej wytrzymałości elektrycznej i mechanicznej oraz osłony najczęściej w formie kloszy z tworzywa sztucznego. Jeśli izolator taki miałby funkcjonować w sieci elektroenergetycznej wspólnie z izolatorem ceramicznym lub go zastąpić, jego trwałość musi wynosić co najmniej 30 – 50 lat. Stąd też w eksploatacji trudno jeszcze znaleźć rzeczywiste potwierdzenie trwałości takich izolatorów [2].

Opracowane izolatory przed wdrożeniem do eksploatacji podlegają szeregowi prób konstrukcyjnych i typu. Każdy z izolatorów musi spełniać wymogi określonych norm wyrobu, dlatego zarówno na potrzeby własne, jak i usługowe, w Łukasiewicz – Instytucie Elektrotechniki w ramach działania Centrum Badawczego i Przetwarzania Energii powstała baza stanowisk badawczych. Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki w zakresie swojej akredytacji oferuje badania zarówno mas porcelanowych stosowanych do produkcji materiałów elektroizolacyjnych jak i gotowych izolatorów elektroenergetycznych, niskiego, średniego oraz wysokiego napięcia.

Rys. 3. Układ pomiarowy do prób napięciem udarowym piorunowym na sucho, A – Generator 700 kV, 35 kJ, B – dzielnik pojemnościowy typ CS 700-500, C – kontroler z systemem HiAS 743 [2]

Laboratorium Badawcze, posiadające Certyfikat Akredytacji nr AB 067 Polskiego Centrum Akredytacji to kompetentność, rzetelność i niezależność. Badania wykonywane są zgodnie z zakresem i metodami podanymi w aktualnych normach polskich oraz normach międzynarodowych (PN, EN, ISO).

Akredytowane Laboratorium Badawcze świadczy usługi badawcze materiałów elektrotechnicznych w następujących dziedzinach:

  • własności fizykochemiczne, elektryczne, mechaniczne i cieplne,
  • odporność na rozprzestrzenianie się płomienia,
  • odporność na nasłonecznienie,
  • odporność na działanie środowiska,
  • badania elektroenergetyczne sprzętu ochronnego,
  • badania izolatorów ceramicznych i szklanych,
  • badania izolatorów kompozytowych, polimerowych i z tworzyw organicznych powyżej 1kV.

Laboratorium Badawcze wykonuje badania właściwości wyrobów i wyposażenia elektrycznego, wyrobów i materiałów konstrukcyjnych, szkła i ceramiki, środków ochrony osobistej oraz wyrobów z tworzyw sztucznych i gumy.

Rys. 4. Badania termomechaniczne izolatorów ceramicznych

W zakresie badań izolatorów Laboratorium wykonuje badania właściwości fizycznych, mechanicznych, elektrycznych i starzeniowych.

Henryk Brzeziński, Katarzyna Gryzło,
Krzysztof Kogut, Ewa Zawadzka

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Elektrotechniki

Literatura:
[1] https://www.pkn.pl/sites/default/files/plan_dzialania_kt_76.pdf
[2] K. Kogut, Inżyniera Elektryczna, ISSN 2658-2600, 04/2020, 48 – 51

Click to comment

Leave a Reply

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

To Top