Urządzenia dla Energetyki 3/2016

Danfoss Drives liderem w produkcjielektronicznie regulowanych napędów

VACON i Danfoss po połączeniu utworzyły jedną z największych �rm napędowych na świecie. Nasze marki VLT® i VACON® to jeden cel i jedna pasja, to szersza, najbardziej innowacyjna oferta produktowa, a także usługi serwisowe o najwyższej jakości. Oferujemy wolność wyboru dowolnej technologii silnikowej, a nasza oferta obejmuje zakres mocy od 0,18 kW do 5,3 MW.

www.danfoss.pl/napedy

Przetwornice częstotliwości Danfoss Drives to niezawodność

, której potrzebujesz

Specjalistyczny magazyn branżowyISSN 1732-0216INDEKS 220272

Nr 3/2016 (94) cena 16 zł ( )w tym

8% VAT

| www.urzadzeniadlaenergetyki.pl |

UR

ZĄ

DZ

EN

IA D

LA

EN

ER

GE

TY

KI 3

/20

16

(94

)

• KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016 • Sonel PE5 – dokumentacja z pomiarów elektrycznych •• Danfoss Drives wyjaśnia jakie ważne kryteria doboru napędu elektrycznego zaleca Dyrektywa „Ecodesign” •

• Zoptymalizowane rozwiązania do zasilania mniejszych elementów infrastruktury IT – EATON • Automatyka i sterowanie w przemyśle – HELUKABEL •• Innowacyjne przekładniki prądowe WN i ich zastosowanie w systemach detekcji zwarć w liniach mieszanych WN – PROTEKTEL •

94

http://www.urzadzeniadlaenergetyki.pl

http://www.danfos.pl/napedy

http://www.protektel.pl

R

R

R R

Bateria kondensatorów BKWTx-WIND

Bateria kondensatorów typu BKWTx-WIND prod. .

to kompaktowe, zintegrowane urządzenie przeznaczone do kompensacji

mocy biernej indukcyjnej na napięcie znamionowe pracy do 36kV wszędzie

tam gdzie wymaga się maksymalnego bezpieczeństwa pracy.

Konstrukcja została zaprojektowana specjalnie z myślą o farmach

wiatrowych może być stosowana także jako układ kompensacyjny

z mocą znamionową do 16MVAr także w obszarze GPZ.

Obudowa baterii zapewnia ochronę każdego elementu składowego co

eliminuje potrzebę budowania kosztownych stanowisk a możliwości

konfiguracji urządzenia zapewniają optymalne dopasowanie się do

i n d y w i d u a l n y c h p o t r z e b k a ż d e g o K l i e n t a .

Zapraszamy bo bl iższego zapoznania s ię z naszą ofer tą .

Taurus-Technic Sp. z o.o

TAURUS-TECHNIC sp. z.o.o.

Dławiki powietrzne SN

Bateria kondensatorów BKWTx-WIND

Nokian Capacitors od roku 1956 roku zajmuje się produkcją kondensatorówdo kompensacji mocy biernej zaś od ponad 40 lat produkcją powietrznychd ł a w i k ó w ś r e d n i e g o n a p i ę c i a .Bazując na swoim bogatym doświadczeniu w technologii wysoko napięciowejfirma oferuje szeroki wachlarz dławików i jest w stanie spełnić oczekiwanian a w e t n a j b a r d z i e j w y m a g a j ą c y c h K l i e n t ó w .Użycie zaawansowanych technologii produkcji jak i projektowana pozwalazoptymalizować konstrukcje zarówno pod względem równomiernego rozpływuprądów jak i zoptymalizowania dystansów magnetycznych pomiędzy dławikamijak i pozostałym wyposażeniem.

Jako w Polsce oferujemy Państwu:Dławiki pikowe do tłumienia prądów łączeniowych (damping reactorsfor capacitor banks,)Dławiki ograniczające prądy zwarcia (current-limiting reactors),Dławiki kompensacyjne (shunt reactors),Dławiki filtrujące / blokujące (filter/blocking reactors),Dławiki sterowane tyrystorowo (TCR reactors),Dławiki ograniczające prądy ziemno-zwarciowe (neutral-earthing reactors).

przedstawiciel Nokian Capacitors�

��

Wychodząc naprzeciw oczekiwaniom swoich Klientów

przedstawiamy ofertę urządzeń dedykowanych

do kompensacji mocy biernej na farmach wiatrowych

w postaci bezrdzeniowych dławików powietrznych

SN prod. Nokian Capacitors

z Finlandii oraz baterii kondensatorów

firmy Taurus-Technic Sp. o.o.

TAURUS - TECHNIC sp. z o.o.ul. Sokola 8

86-031 Osielsko k/Bydgoszczytel. +48 52 320 33 11 / fax. +48 52 320 33 38

www.taurus-technic.com.pl; [email protected]

Przedsiębiorstwo

NOKIAN CAPACITORS

BKWTx-WIND

http://www.taurus-technic.com.pl

OD REDAKCJI

4 URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016

Spis treści

Współpraca reklamowa:

nWYDARZENIA I INNOWACJE

Nowe laboratorium dydaktyczne w firmie Bosch Rexroth Sp. z o.o. ....................................................................6XX – lat pełnych energii ........................................................................................8

n NOWOŚCI

Kamera termowizyjna i multimetr cyfrowy – Fluke 279 FC ........10

n TECHNOLOGIE, PRODUKTY, INFORMACJE FIRMOWE

Danfoss Drives wyjaśnia jakie ważne kryteria doboru napędu elektrycznego zaleca Dyrektywa „Ecodesign” .......................................12Zoptymalizowane rozwiązania do zasilania mniejszych elementów infrastruktury IT ............................................................................14Automatyka i sterowanie w przemyśle ....................................................16Innowacyjne przekładniki prądowe WN i ich zastosowanie w systemach detekcji zwarć w liniach mieszanych WN ................18Sonel PE5 – program do tworzenia dokumentacji z pomiarów elektrycznych ...........................................................................................................22

n EKSPLOATACJA I REMONTY

Spalinowy HIT ..........................................................................................................26Łatwe pomiary i szybka dokumentacja ...................................................28

n KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Unikalne próby zwarciowe potwierdzające wysokie bezpieczeństwo eksploatacji oraz niezawodność GIS 110 kV typu ELK- 04, w dużych Stacjach Energetycznych ......30

Analiza rozkładu pola elektrycznego w rozdzielnicy kompaktowej 24 kV w kontekście zastąpienia gazu SF6 suchym powietrzem ............................................................................................38

Optima 145 – pierwsza polska rozdzielnica GIS 110 KV – budowa, montaż, eksploatacja .................................................................42

Rozwój systemów zarządzania energią w budynku dla inteligentnych sieci ...........................................................47

Straty mocy czynnej w torach wielkoprądowych .............................52

Wykorzystanie technologii napylania próżniowego do wytwarzania kompozytowych materiałów stykowych ..........56

Optymalne rozwiązania dla układów automatyzacji sieci SN .......62

Sześciofluorek siarki ( SF6); medium gazowe wyłączników wysokiego napięcia ..............................................................................................71

n TARGI

Targi EXPOPOWER 2016 za nami .................................................................78

WydawcaDom Wydawniczy LIDAAN Sp. z o.o.

Adres redakcji00-241 Warszawa, ul. Długa 44/50 lok. 109tel./fax: 22 760 31 65 e-mail: [email protected]

Prezes ZarząduAndrzej Kołodziejczyk, tel. kom.: 502 548 476, e-mail: [email protected]

Dyrektor ds. reklamy i marketinguDariusz Rjatin, tel. kom.: 600 898 082, e-mail: [email protected]

Zespół redakcyjny i współpracownicyRedaktor naczelny: mgr inż. Marek Bielski,tel. kom.: 500 258 433, e-mail: [email protected]

Dr inż. Andrzej Maciej Maciejewski,tel. kom.: 601 991 000, e-mail: [email protected]

Sekretarz redakcji: mgr Marta Olszewskatel. kom.: 531 266 287, e-mail: [email protected]

Dr inż. Wojciech Żurowski, doc. dr Valentin Dimov (Bułgaria), Inż. Armand Kehiaian (Francja), prof. dr hab. inż. Andrzej Krawczyk, prof. dr hab. inż. Krzysztof Krawczyk, dr inż. Jerzy Mukosiej, prof. dr hab. inż. Andrew Nafalski (Australia), prof. dr hab. inż. Andrzej Rusek, prof. dr inż. Wiesław Seruga, prof. dr hab. Jacek Sosnowski, prof. dr hab. inż. Czesław Waszkiewicz, prof. dr hab. inż. Jerzy Ziółko, mgr Anna Bielska

Redaktor ds. wydawniczych: Dr hab. inż. Gabriel Borowski

Redaktor Techniczny: Robert Lipski, [email protected]

Fotoreporter: Zbigniew Biel

Opracowanie graficzne: www.studio2000.pl

Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń. Redakcja zastrzega sobie prawo przeprowadzania zmian w tekstach, np. adiustowania lub skracania, a także nieodsyłania materiałów nie zakwalifikowanych do druku. Przedruk, a także publikacja w innej formie, np. elektronicznej w internecie, tylko za zgodą wydawcy i właściciela praw autorskich.

Prenumerata realizowana przez RUCH S.A:Zamówienia na prenumeratę w wersji papierowej i na e-wydania można składać bezpośrednio na stronie www.prenumerata.ruch.com.plEwentualne pytania prosimy kierować na adres e-mail: [email protected] lub kontaktując się z Telefonicznym Biurem Obsługi Klienta pod numerem: 801 800 803 lub 22 717 59 59 – czynne w godzinach 7.00 – 18.00. Koszt połączenia wg taryfy operatora.

DANFOSS ...........................................................................................I OKŁADKA

PROTEKTEL .......................................................................................II OKŁADKA

UESA ................................................................................................. III OKŁADKA

FLUKE ............................................................................................... IV OKŁADKA

BELOS-PLP ...........................................................................................................25

EATON ...................................................................................................................15

ENERGOELEKTRONIKA.PL .............................................................................77

FLIR ........................................................................................................................... 7

HELUKABEL ........................................................................................................... 6

HITACHI.................................................................................................................27

INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI......................................................................17

KONTRATECH ....................................................................................................... 5

MERSEN .................................................................................................................. 9

RELPOL..................................................................................................................17

SONEL....................................................................................................................23

TAURUS-TECHNIC ............................................................................................... 3

ZREW-TRANSFORMATORY ...........................................................................77

http://www.kontratech.pl

Firma Bosch Rexroth jako wiodący dostawca w zakresie technologii napędów i sterowań, posiada sze-

roką wiedzę technologiczną w zakresie produktów, rozwiązań oraz ich stoso-wania, którą wykorzystuje w kształce-niu użytkowników maszyn. Odpowia-dając na rosnącą na rynku potrzebę rozwoju zawodowego oraz podniesie-niem kwalifikacji specjalistów technicz-nych, firma rozbudowała swoją bazę dydaktyczną o laboratorium szkolenio-we napędów i sterowań elektrycznych. Sala została wyposażona m.in. w sys-tem przenośników VarioFlow plus, sys-tem wkrętarkowy CS350, serwonapędy IndraDrive (zdecentralizowane napędy IndraDrive Mi, IndraDrive CS oraz Indra-Drive C), serwomotory, falowniki, mo-duły liniowe a także panele HMI. Nowa baza dydaktyczna umożliwia poznanie zasad funkcjonowania tychże produk-tów i systemów oraz ich późniejszego praktycznego zastosowania.Oferowane przez firmę Bosch Rexroth szkolenia zawierają podstawową wie-dzę począwszy od funkcji i właściwości wybranych elementów, a skończywszy na prostych układach. Dodatkowym atutem jest możliwość indywidualne-go ustalenia terminu oraz programu szkolenia, które są dostosowane do in-dywidualnego tempa pracy.Wydajność, precyzja, bezpieczeństwo i energooszczędność to cechy charakte-ryzujące napędy i sterowania firmy Bosch Rexroth, które wprawiają w ruch maszy-

ny i urządzenia każdego formatu. Przed-siębiorstwo posiada szerokie doświad-czenie w aplikacjach mobilnych, maszy-nowych i projektowych, jak również au-tomatyzacji przemysłu. Doświadczenie to wykorzystuje przy opracowywaniu innowacyjnych komponentów, indy-widualnych rozwiązań systemowych oraz usług. Bosch Rexroth oferuje swo-im klientom kompleksowe rozwiązania z zakresu hydrauliki, napędów elektrycz-nych i sterowań, przekładni oraz techni-ki przemieszczeń liniowych i montażu. Przedsiębiorstwo, obecne w ponad 80 krajach, osiągnęło w 2015 roku obroty w wysokości 5,4 mld euro przy zatrud-nieniu na poziomie 31 100 pracowników. Więcej informacji: www.boschrexroth.plGrupa Bosch jest wiodącym w świecie dostawcą technologii i usług. Zatrud-nia około 375 000 pracowników na ca-łym świecie (wg danych z 31 grudnia 2015) i wygenerowała w 2015 roku ob-rót w wysokości 70 mld euro. Firma pro-

wadzi działalność w czterech sektorach: Mobility Solutions, Industrial Technolo-gy, Consumer Goods, and Energy and Building Technology. Grupę Bosch re-prezentuje spółka Robert Bosch GmbH oraz około 440 spółek zależnych i regio-nalnych w 60 krajach świata. Z uwzględ-nieniem dystrybutorów i partnerów ser-wisowych, Bosch jest obecny w ok. 150 krajach na świecie. Innowacyjna moc na całym świecie stanowi podstawę dal-szego wzrostu przedsiębiorstwa. Grupa Bosch zatrudnia 55,800 współpracowni-ków w zakresie badań i rozwoju w 118 miejscach na całym świecie. Strategicz-nym celem Grupy Bosch jest dostarcza-nie rozwiązań dla świata zintegrowane-go w internecie. Innowacyjne produkty i usługi Bosch poprawiają jakość życia, jednocześnie budząc entuzjazm użyt-kowników. Bosch tworzy technologię, która jest „bliżej nas”.

Bosch Rexroth n

Nowe laboratorium dydaktyczne w firmie Bosch Rexroth Sp. z o.o.

Otwarcie laboratorium szkoleniowego napędów i sterowań elektrycznych w firmie Bosch Rexroth Sp. z o.o., które miało miejsce w dniu 20.04.2016

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/20166

WYDARZENIA I INNOWACJE

APLIKACJA MOBILNA•szybkiiwygodnydostępdokataloguproduktów

• zaawansowanawyszukiwarka

•nowości

•aktualnepromocje

•przejrzystyinterfejs

•bazawiedzy

•wyprzedaże

http://www.boschrexroth.pl

http://www.helukabel.pl

Kamery termowizyjnedla elektrykówNie ma dwóch takich samych instalacji elektrycznych. Tak samo nie ma dwóch takich samych użytkowników. To, czy dane urządzenie spełni oczekiwania użytkownika, zależy od konkretnego zastosowania i doświadczenia w obsłudze kamer termowizyjnych.

Można być początkującym użytkownikiem lub ekspertem IR – FLIR Systems ma dla każdego odpowiednią kamerę termowizyjną.

KAMERY w AKCJI!

Najlepiej sprawdzić każdy produkt własnoręcznie.

Zapraszamy wszystkich zainteresowanych na targi

ENERGETAB 2016które odbędą się w dniach:13-15 września 2016 roku

w Bielsku-Białej

Przedstawicielstwo Handlowe Paweł Rutkowskiul. Rakowiecka 39A/3, 02-521 Warszawa

tel.: +48(22) 849 71 90, fax. +48(22) 849 70 01e-mail: [email protected]

w w w . k a m e r y I R . c o m . p l

http://www.kameryir.com.pl

Uroczystości z udziałem klientów, a także biznesowych oraz nauko-wych partnerów firmy odbyły się

w siedzibie firmy w Lubsku oraz w Ho-telu Ruben w Zielonej Górze. XX lat działalności na rynku to moment wy-jątkowy w działalności firmy. Dlatego podczas uroczystości zależało nam na tym, aby osoby współpracujące z nami na co dzień miały możliwość zobacze-nia nie tylko, w jaki sposób funkcjonuje firma, ale również obejrzenia produko-wanych w naszych halach urządzeń – mów Marek Chromik, Dyrektor Gene-ralny uesa Polska Sp. z.o.o. Zaproszeni do Lubska goście mogli nie tylko poroz-mawiać z pracownikami firmy, ale rów-nież z bliska przyjrzeć się standardom produkcji. uesa Polska Sp. z o.o. powstała pod koniec 1995r. Pierwotnie działalność firmy skupiała się wokół produkcji ele-mentów do stacji transformatorowych, dostarczanych zarówno na rynek pol-ski, jak i niemiecki. W następnych latach wyremontowano istniejące budyn-ki oraz zbudowano nowe hale, gdzie produkuje się m.in. rozdzielnice niskie-go napięcia oraz rozłączniki średniego napięcia z teleskopową komorą gasze-niową, które do dziś są unikalnym, je-dynym tego typu produktem na rynku. Firma zaczynała od kilku pracowników, teraz jest ich ponad sześćdziesięciu. Przez te 20 lat udało nam się zbudo-wać rozpoznawalną markę w branży energetycznej w Polsce – mówi Marek Chromik. Firma działa na rynku polskim, europejskim i coraz śmielej podbija również rynki światowe. Jak przyzna-ją pracownicy, to m.in. efekt szybkiego reagowania na potrzeby klientów, ale również ścisłej współpracy ze światem nauki. uesa Polska od dawna współpra-cuje z Państwową Wyższą Szkołą Za-wodową w Sulechowie. Jej efektem są m.in. wspólnie opracowane urządze-nia wykorzystywane np. w Centrum Energetyki Odnawialnej w Sulechowie. To przykład na to, jak ważny jest aspekt współpracy przedsiębiorstw z bizne-

sem. Obiekt jest wykorzystywany do nauki zawodu studentów. Współpraca uesa Polska Sp. z o.o. z PWSZ rozpoczę-ła się przed wieloma laty od studenc-kich praktyk organizowanych w Polsce i w Niemczech.- Stawiamy na kształce-nie zawodowe młodych ludzi, wiemy jaki to dziś na rynku pracy problem – dodaje dyrektor Chromik – jednocze-śnie zdajemy sobie sprawę, że kształ-cenie przyszłej kadry inżynierskiej to szansa na rozwój naszej firmy, która ba-zuje na potencjale lokalnych pracowni-ków. Współpracę na płaszczyźnie na-uki i biznesu zaakcentowano również podczas samej uroczystości XX- lecia - zaplanowano dwa panele meryto-ryczne, w trakcie których poruszono kluczowe z perspektywy przyszłości energetyki zagadnienia. O potrzebach inwestycyjnych polskiej energetyki mówił prof. Marian Miłek, wskazując na kluczowe wyzwania, przed który-mi stoi sektor energetyczny. Koncep-cję systemu elektroenergetycznego przyszłości przedstawił natomiast prof. Grzegorz Benysek. Kluczowe w każ-dym biznesie, również w naszej branży, nie jest koncentrowanie się na tym, co tu i teraz, ale myślenie o tym, co będzie jutro. Dzięki prelekcjom w części kon-ferencyjnej uroczystości, nasi goście mieli okazję bliżej przyjrzeć się temu, z czym przyjdzie zmierzyć się branży energetycznej już wkrótce – dodaje Marek Chromik. uesa Polska jako jedna z nielicznych firm na rynku łączy w obszarze swo-jej działalności urządzenia do rozdzia-łu energii i automatykę przemysłową, oferując kompleksowość rozwiązań dostarczanych klientom. Niezależnie od wyzwań przyszłości jedno pozosta-nie dla firmy zawsze niezmienne – reali-zacja misji skoncentrowanej na najwyż-szej jakości standardach dostarczanych produktów i usług oraz dbałości o rela-cje budowane zarówno z klientami, jak i pracownikami firmy.

uesa Polska n

XX – lat pełnych energiiZ ich rozwiązań korzysta przemysł, energetyka, projektanci, instalatorzy... UESA Polska Sp. z o. o. obchodzi 20 lat działalności na rynku urządzeń do rozdziału energii elektrycznej średniego oraz niskiego napięcia .

Czytaj tak, jak lubisz:

y na iPhonie, y na iPadzie, y na laptopie,

lub y tradycyjnie – na papierze

urzadzeniadlaenergetyki.pl


WYDARZENIA I INNOWACJE

8949 MERSEN AP SPD 205x295 PL.indd 1 24/02/2016 15:48

http://www.ep.mersen.com

Kamery termowizyjne są nieoce-nione w szybkim rozwiązywa-niu problemów z wyposażeniem

elektrycznym, panelami i transforma-torami, ale elektrycy i technicy kon-serwacji często nie mają do nich do-stępu, kiedy jest to niezbędne. Multi-metr termiczny Fluke® 279 FC TRMS to pierwsze narzędzie diagnostyczne integrujące w pełni wyposażony mul-timetr cyfrowy RMS (TRMS) z kamerą termowizyjną w jednym przyrządzie z myślą o szybszym rozwiązywaniu problemów. Model 279 FC umożliwia technikom szybkie, bezpieczne sprawdzanie go-rących punktów w bezpiecznikach,

Kamera termowizyjna i multimetr cyfrowy – Fluke 279 FCMultimetr termiczny Fluke 279 FC integruje dwa przyrządy diagnostyczne w jednym, zwiększając produktywność. Połączenie w pełni wyposażonego multimetru i kamery termowizyjnej w jeden multimetr termiczny umożliwia szybsze i dokładniejsze rozwiązywanie problemów - z użyciem jednego przyrządu, bez konieczności wracania po kamerę do samochodu czy biura, albo oczekiwania na specjalistę ds. termografii.


NOWOŚCI

przewodach, izolatorach, złączach, połączeniach i przełącznikach za po-mocą kamery termowizyjnej oraz roz-wiązywanie i analizowanie problemów z użyciem multimetru cyfrowego. Dzię-ki połączeniu dwóch wydajnych przy-rządów diagnostycznych w jedno elek-trycy i technicy mogą zabierać ze sobą mniej narzędzi, nadal mając pewność trafnej oceny sytuacji.– Firma Fluke jest od lat pionierem w zakresie łączenia dwóch narzędzi w jedno. Współpracujemy z użyt-kownikami na całym świecie nad rozwiązywaniem problemów po-przez tworzenie przyrządów zapew-

niających nowe funkcje, co pozwala szybciej i łatwiej realizować zadania. Multimetr termiczny to kolejna z in-nowacyjnych technologii opracowa-nych przez Fluke i jedna z najważniej-szych tegorocznych premier naszej firmy. - mówi Krzysztof Stoma, Field Marketing Manager, Fluke Europe B.V. – Jesteśmy przekonani, że użytkowni-cy marki Fluke docenią jeszcze więk-szą efektywność swoich działań, jaką zapewni im urządzenie integrujące w sobie dwa narzędzia pomiarowe - kamerę termowizyjną i multimetr cy-frowy. Myślę, że przyrząd ten stanie się jednym z podstawowych w pracy każ-dego technika, znacznie ułatwiając od-

najdywanie, usuwanie, potwierdzanie i zgłaszanie problemów z instalacjami elektrycznymi. Multimetr termiczny ma 15 elektrycz-nych funkcji pomiarowych obejmują-cych napięcie prądu przemiennego i stałego, rezystancję, ciągłość obwo-du, pojemność, test diody, wartości minimalne i maksymalne oraz często-tliwość. W ciasnych, trudno dostęp-nych miejscach można użyć opcjonal-nej sondy iFlex®. Rozszerza on możli-wości pomiarów, pozwalając na testo-wanie prądu przemiennego o natęże-niu do 2500 A. Kolorowy wyświetlacz LCD o przekątnej 3,5 cala (8,89 cm)

zapewnia wysoką jakość i czytelność obrazów.Bezprzewodowy model 279 FC nale-ży do rodziny przyrządów Fluke Con-nect® — bezprzewodowych narzędzi diagnostycznych komunikujących się za pośrednictwem aplikacji Fluke Con-nect lub oprogramowania Fluke Con-nect Assets, czyli opartego na chmurze rozwiązania, które gromadzi pomiary i zapewnia kompleksowy wgląd w stan krytycznego wyposażenia. Pozwala to technikom rejestrować i udostępniać obrazy termiczne i pomiary elektrycz-ne w czasie rzeczywistym za pomocą smartfona czy tabletu oraz automa-tycznie przesyłać je do chmury. Bezpo-

średnio w miejscu pracy można two-rzyć raporty, po czym udostępniać je za pośrednictwem poczty elektronicznej. Można też korzystać z połączeń wideo ShareLive™ w celu kontaktowania się ze współpracownikami, co zwiększa pro-duktywność w terenie.Aplikacja mobilna Fluke Connect jest dostępna dla systemu Android oraz systemu iOS i współpracuje z 30 różny-mi produktami firmy Fluke - stanowiąc największy na świecie system połączo-nych przyrządów pomiarowych.Najważniejsze cechy multimetru ter-micznego 279 FC:

y Bogaty w funkcje multimetr cyfrowy ze zintegrowaną kamerą termiczną

y Rozszerzenie możliwości pomiaru dzięki sondom prądowym iFlex

y Przechowywanie pomiarów w pa-mięci dzięki aplikacji Fluke Connect

y Rozdzielczość kamery – 80 x 60 y Kolorowy ekran LCD 3,5’’ / 8,89 cm y Akumulator litowo-jonowy pozwa-

la pracować przez cały dzień (po-nad 10 godzin) w normalnych wa-runkach

y 15 funkcji pomiarowych, w tym: na-ięcie AC/DC, rezystancja, ciągłość, pojemność, test diod, prąd AC (z sondą iFlex), częstotliwość

y Kategoria pomiarowa CAT III 1000 V, CAT IV 600 V

Aby uzyskać więcej informacji na te-mat multimetrów termicznych Fluke 279 FC odwiedź stronę: www.fluke.co-m/279FC.

Zapraszamy na www.fluke.pl n

URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 3/2016 11

NOWOŚCI

http://www.fluke.pl/

Czym jest Ecodyrektywa i czego dotyczy? Dyrektywa „Ecodesign „ promuje po-prawę efektywności energetycznej dla wielu urządzeń, w tym także napę-dów elektrycznych. W 2011 roku Unia Europejska wprowadziła minimalne wymagania w zakresie sprawności sil-ników prądu przemiennego. Dyrekty-wa Ecodesign ustanawia ramy prawne określające wymagania dla wszystkich produktów związanych z energią i po-tencjałem do jej oszczędzania w od-niesieniu do krajowych, handlowych i przemysłowych sektorów w całej Eu-ropie. Dyrektywa „Ecodesign” zwana jest także ErP , od jej pełnego tytułu “Ecodesign Directive for Energy Rela-ted Products (ErP) 2009/125/EC”. Zastą-piła ona Dyrektywę EuP (Energy Using Products).Na podstawie dyrektywy powstał sze-reg rozporządzeń w tym znane rozpo-rządzenie określające wymagania doty-czące minimalnych standardów efek-tywności (MEPS – minimum efficiency performance standards).Różne przepisy dotyczące efektywno-ści energetycznej na całym świecie są często oparte na tych samych standar-dach technicznych. Różnice między poszczególnymi krajami czy regionami dotyczą jedynie czasu wprowadzenia

i wymaganego poziomu sprawności (IE2, IE3, itp.). Wymogi dotyczące dyrek-tywy Ecodesign, które są ustanowione i dotyczą Unii Europejskiej, można ła-two porównać z podobnymi inicjaty-wami w Ameryce Północnej i Australii.Wcześniej wspomniane już minimal-ne wymagania wydajności dla silni-ków (MEPS) są określone przez prawo. Rozporządzenie Komisji 640/2009 UE określa minimalną klasę efektywności dla zdefiniowanej grupy silników. Na początku 2014 roku rozszerzono zakres dodatkową zmianą 4/2014. Jak klasyfikowane są silniki oraz przetwornice częstotliwości?Jak pokazano w tabeli 1 wymogi co do silników są jasno określone i obo-wiązują praktycznie od 4 lat. Z począt-kiem tego roku zostały one jeszcze bardziej zaostrzone w zakresie 7,5 -375 kW. Oznacza to w praktyce, że każdy nowo kupowany i instalowany silnik z tego zakresu mocy powinien być al-bo w klasie IE3 albo IE2 ale współpra-cować z przetwornicą częstotliwości. Norma IEC 60034-30-1 określa dla silni-ków klasy efektywności IE1 - IE4. W roz-porządzeniu UE obecnie używane są tylko klasy IE1 - IE3.Wymagania doty-czące minimalnej sprawności i wydaj-ności odnoszą się do większości silni-

ków spełniających między innymi po-niższe kryteria:

y Praca ciągła S1 lub praca przerywana S3 z założonym czasem pracy> 80%

y 2 do 6 biegunów y Zakres mocy 0,75 - 375 kW y Napięcie znamionowe do 1000 V

Nowością jest, że dyrektywa EcoDe-sign promuje poprawę efektywności energetycznej w odniesieniu nie tyl-ko do silników elektrycznych ale także dla przetwornic częstotliwości. Podob-nie do klasyfikacji IE silników, norma EN50598-2 wprowadza również klasy IE dla przemienników częstotliwości. Klasy IE dla przetwornic dotyczą:

y zakresu mocy od 0,12 do 1000 kW y napięcie znamionowe 100 V - 1000 V y systemy jednoosiowe AC / AC

Straty obliczane są przy 90% często-tliwości i 100% momencie obciążenia. Pomiarom podlegają standardowe urządzenia, nie przewiduję się specjal-nych trybów testowych i pomiar doty-czy także wbudowanych elementów takich jak filtry RFI, sterowniki czy opcje. Co ważne straty dla urządzeń dodat-kowych nie wbudowanych takich jak: zewnętrzne filtry RFI, opcje etc. nie są uwzględniane do klasyfikacji IE. Nato-miast muszą być podawane w doku-mentacji jeśli sa większe niż 0,1% mocy przetwornicy częstotliwości i wynoszą więcej niż 5W całkowicie. Jest to szcze-gólnie ważne z punktu widzenia klien-ta, który bez takich informacji mógłby ocenić dwie w sumie różne przetwor-nice częstotliwości jako takie same i kierować się tylko ceną. Jednak po dodaniu strat wynikających z tego, że pewne elementy są zewnętrzne i do-datkowych kosztów związanych z in-stalacją klient będzie w stanie określić sam opłacalność i energooszczędność danego rozwiązania.Dodatkowo w Dyrektywie pojawiają się również klasy IES dotyczące układów prze-twornic częstotliwości i silnika (zwanych PDS czyli Power Drive System). Standard został opublikowany na początku 2015. Norma EN 50598-2 określa klasy efektyw-ności IES0 do IES2 dla kompletnych ukła-

Danfoss Drives wyjaśnia jakie ważne kryteria doboru napędu elektrycznego zaleca Dyrektywa „Ecodesign”


TECHNOLOGIE, PRODUKTY – INFORMACJE FIRMOWE

Tabela 1.

dów napędowych (PDS), czyli przetwor-nicy częstotliwości i silnika. Zakres klasy IES1 jest określany z marginesem +/- 20%. Dla przetwornic częstotliwości ten margi-nes jest większy i wynosi +/- 25%. Klasy IES są zdefiniowane w 100% prędkości i przy 100% momencie obrotowym. Określo-na jest również długość kabla pomiędzy przetwornicą częstotliwości i silnikiem. Odchylenia od standardowej długości kabla lub częstotliwości przełączania są dozwolone, ale muszą być udokumento-wane. Straty dla pracy przy częściowym obciążeniu są udokumentowane przez producenta. Zastosowanie i koncepcja jest podobna do klas dotyczących prze-twornic częstotliwości. Poniżej na rysunku 1 można znaleźć zoobrazowaną w czytel-ny i jasny sposób wynikającą z norm i dy-rektywy klasyfikacje efektywności energe-tycznej dla silników, przetwornic częstotli-wości oraz układów silnik - przetwornica częstotliwości Przetwornice częstotliwości Danfoss VLT® spełniają najsurowsze wymagania obec-nej normy. Oznacza to, że przetwornice częstotliwości VLT® są klasyfikowane jako IE2 – czyli spełniają najbardziej efektywną klasę. Oczywiście pomiary efektywności obejmują straty spowodowane wbudo-wanymi filtrami RFI i dławikami DC. Pyta-nie co z tego wynika dla klienta ? W prak-tyce można powiedzieć, że klient będzie w stanie wybrać produkt w oparciu o da-ne opracowane i podane według tych

samych standardów. klient VLT® razem z dobrej klasy silnikiem nawet klasy IE2 i praktycznie każdym silnikiem IE3 / IE4, jest w stanie osiągnąć najwyższą klasę IES - czyli IES2. I tym samym zapewnić, że proponowane rozwiązanie jest optymal-ne pod względem strat a więc energo-oszczędne. Dodatkowo w świetle droże-jącej energii elektrycznej, wymogach jak najwyższej efektywności energetycznej przetwornice częstotliwości VLT® firmy Danfoss zapewniają, że oparte o nie roz-wiązanie właśnie w aspektach sprawno-ści i energooszczędności zawsze stanowi ścisłą czołówkę.Pytanie gdzie można sprawdzić dane odnośnie strat przy częściowym ob-ciążeniu i jak określić klasę sprawności?Firma Danfoss przygotowała to tego

program VLT® ecoSmart. Jest to narzę-dzie do obliczania sprawności i klasy sprawności układu silnik-przetwornica częstotliwości.Jest to program dostępny online. Na-rzędzie VLT® ecoSmart pozwala spraw-dzić standardowe dane odnośnie strat przy obciążeniu częściowym dla prze-twornic częstotliwości Danfoss.Dodatkowo można wprowadzać punk-ty obciążenia częściowego specyficzne dla zastosowań.Narzędzie VLT® ecoSmart oblicza klasę sprawności i dane dla obciążenia czę-ściowego.Dodatkowo pozwala utworzyć raport w formacie PDF na temat danych strat przy obciążeniu częściowym oraz kla-sy skuteczności IE lub IES na potrzeby dokumentacji.

VLT® EcoSmart można użyć do: y Poszukiwania standardowych da-

nych o stratach obciążenia dla na-pędów VLT®,

y Wprowadzenia żądanych specyficz-nych dla aplikacji punktów obciąże-nia częściowego,

y Obliczenia klasy IE oraz danych dla częściowego obciążenia dla prze-twornic częstotliwości,

y Obliczenia klasy IES dla układu silni-ka asynchronicznego i przetwornicy częstotliwości +,

y Stworzenia raportu w postaci pliku pdf z podaniem danych o stratach obciążenia częściowego i klasach efektywności IE lub IES,

y Eksportu punktów danych obcią-żenia częściowego do innego sys-temu.

nDanfoss Poland Sp. z o.o.

ul. Chrzanowska 505-825 Grodzisk Mazowiecki

tel. 22 755 06 68, fax 22 755 07 01e-mail: [email protected]

www.danfoss.pl/napedywww.danfoss.com/ecodesign/

Rys. 2. VLT® EcoSmart to narzędzie online, dzięki któremu można łatwo obliczyć klasy IE i IES zgodnie z normą EN 50598-2.

Rys. 1.



Kluczową zaletą tych innowacyj-nych urządzeń UPS jest współ-czynnik mocy równy 1, co ozna-

cza, że przy określonych danych zna-mionowych mogą one zasilać więcej urządzeń niż konwencjonalne zasila-cze UPS. Wspomniane produkty wy-różniają się także wyjątkowo wysoką sprawnością, która przekłada się na re-dukcję kosztów energii oraz koniecz-ności chłodzenia. Dodatkowo są one dostępne w opcjonalnych wersjach sieciowych, co pozwala na obsługę za-awansowanych funkcji wirtualnych.

Nowe zasilacze UPS 9PX firmy Eaton produkowane są w wersjach 2U, co pozwala na efektywne wykorzystanie przestrzeni w konwencjonalnych głę-bokich regałach IT, oraz w wersjach 3U, które idealnie nadają się do montażu w mniejszych obudowach, o ograni-czonej głębokości, lub do zabezpie-czenia konwencjonalnych urządzeń IT typu „tower”.

„Nasze nowe zasilacze UPS pozwala-ją wykorzystać zalety większych urzą-dzeń 9PX, które zdobyły sobie uzna-nie i popularność, do zabezpieczenia mniejszych urządzeń” – mówi Christo-phe Jammes, kierownik ds. marketingu produktowego w Eaton EMEA.

„Na przykład współczynnik mocy rów-ny 1 to kwestia niezmiernie istotna dla naszych klientów, ponieważ oznacza

on, że dane znamionowe (kVA) zasilacza UPS są numerycznie identyczne z da-nymi zasilania, które może dostarczać. Dzięki temu użytkownicy mogą uzyski-wać większą moc użyteczną ze swoich zasilaczy — zwykle 11% więcej — i nie ma już potrzeby przeprowadzania obli-czeń w celu poznania wartości obciąże-nia, które może obsługiwać UPS”.

Nowe systemy UPS są oparte na topo-logii podwójnej konwersji, która sku-tecznie zabezpiecza przed wszystki-mi rodzajami problemów związanych z jakością zasilania. Są też wyposażone w automatyczne obejścia w celu pod-trzymania zasilania w przypadku prze-ciążeń lub awarii zasilacza UPS.

Zasilacze UPS 9PX należą do klasy Ener-gy Star — podczas pracy w trybie on-line mogą uzyskać sprawność 94%, co przekłada się na redukcję kosztów eksploatacyjnych i zminimalizowanie wpływu na środowisko naturalne.

Wszystkie modele mają wbudowany wyświetlacz LCD, na którym podawane są wszystkie informacje o stanie i ana-lizy robocze wraz ze zużyciem ener-gii monitorowanej do poziomu grupy wyjściowej. Kontrola obciążenia seg-mentu jest możliwa dla dwóch grup, co ułatwia sekwencyjny rozruch, prio-rytetowe wyłączanie nieistotnych urzą-dzeń i zdalne ponowne uruchamianie zablokowanych serwerów.

Zaawansowane zarządzanie energią akumulatora (Advanced Battery Mana-gement — ABM) pozwala na wydłu-żenie żywotności akumulatora o 50%, a gdy zachodzi konieczność jego wy-miany, funkcja hot-swap umożliwia wy-konanie tej operacji bez przerywania dostarczanego zasilania.

Wersje nowych zasilaczy UPS 9PX przygotowane do obsługi sieci wir-tualnych zapewniają bliską integrację ze środowiskami wirtualnymi VMwa-re, HyperV, RedHat i Citrix, co ułatwia wdrożenie funkcji rozkładu zasilania oraz zasad automatycznego przywra-cania systemu po awarii w przypad-kach utraty zasilania. Ponadto zasila-cze 9PX mogą być także monitorowa-ne za pośrednictwem popularnych orkiestratorów VMware vRealize oraz Microsoft MS SCOM.

Aby dowiedzieć się więcej o za-silaczach UPS 9PX o mocy 2200–3000 kVA, zachęcamy do odwiedza-nia naszej strony www.eaton.eu/9px3kva. Dodatkowe informacje dotyczące produktów Eaton podno-szących jakość zasilania są dostępne na stronie www.eaton.pl/powerqu-ality. Aktualności dostępne są na ka-nale (@EatonIT) komunikatora Twit-ter oraz na stronie firmy (Eaton EMEA) w serwisie LinkedIn.

Eaton n

Zoptymalizowane rozwiązania do zasilania mniejszych elementów infrastruktury IT

Firma Eaton, specjalizująca się w rozwiązaniach dotyczących zarządzania energią, wprowadziła na rynek nowe wersje zasilaczy UPS serii 9PX o mocy 2,2 kW oraz 3 kW, które doskonale sprawdzają się jako wysokiej jakości urządzenia zabezpieczające zasilanie wirtualnych serwerów, elementów infrastruktury hiperkonwergentnej, urządzeń sieciowych i małych systemów przechowywania danych.



http://www.eaton.eu/9px3kva

http://www.eaton.eu/9px3kva

http://powerquality.eaton.com/Polska/Default.asp

http://powerquality.eaton.com/Polska/Default.asp

http://www.twitter.com/EatonIT

http://www.linkedin.com/company/eaton-emea

http://www.moeller.pl/SN

W dzisiejszych czasach syste-my automatyki przemysło-wej występują w każdej bran-

ży wytwórczej. Są podstawą zarówno przemysłu spożywczego jak i chemicz-nego czy też przemysłu ciężkiego. Po-dążając za szybkim rozwojem i ciągłymi zmianami w przemyśle, firma HELUKA-BEL® dedykuje swoją ofertę kabli i prze-wodów oraz osprzętu do każdej gałęzi przemysłu.Kable i przewody są spójnym elemen-tem w całym systemie automatyki przemysłowej. Podstawowymi prze-wodami stosowanymi w układach au-tomatyki przemysłowej są elastyczne przewody sterownicze w izolacji PVC oraz PUR. Posiadają żyły numerowane lub kolo-rowe, występują w wykonaniu z po-jedynczym lub podwójnym ekranem spełniając tym samym wymagania kompatybilności elektromagnetycz-nej. Niemal zawsze przewody takie są narażone na działanie szkodliwych sub-stancji, takich jak oleje czy związki che-miczne, dlatego ich powłoka zewnętrz-na cechuje się wysoką odpornością na różnego rodzaje czynniki. Przewody te mają zastosowanie w obwodach stero-wania, pomiarowych oraz sygnalizacji. Znajdują zastosowanie w przemyśle metalurgicznym, maszynowym, są sto-sowane w ciągach technologicznych. Dla zwiększenia bezpieczeństwa prze-wody produkowane są jako bezhaloge-nowe oraz samogasnące nie podtrzy-mujące płomienia zgodnie z obowiązu-jącymi normami.W zakładach przemysłowych w których istnieją strefy zagrożone wybuchem (np. przemysł petrochemiczny), stosu-je się iskrobezpieczne elastyczne prze-wody sterownicze (OZ-BL). Wykonane są z PVC samogasnącego i płomienio-

odpornego zgodnie z IEC 60322-1, są również olejoodporne. Posiadają wszystkie żyły czarne z bia-łym nadrukiem numerycznym, wystę-pują również wersja żyłami parowa-nymi oraz ekranem. Przewody te ma-ją niebieską powłokę zewnętrzną RAL 5015.Dobierając przewód sterowniczy, na-leży m.in. zwrócić uwagę w jakich wa-runkach środowiskowych będzie on pracował. HELUKABEL® w swojej ofercie posiada przewody odporne na działa-nie bioolejów oraz mikroorganizmów: Bioflex, Kompoflex. Są one odporne na środki chłodzące i biopaliwa. Dzięki odporności na tlen ozon oraz hydrolizę można je również stosować w instalacjach zewnętrznych.Produkcja żywności obwarowana jest szeregiem norm i przepisów. Kwestie higieny mają zasadnicze znaczenie. Dlatego przewody stosowane w prze-myśle spożywczym laboratoryjnym czy też medycznym muszą być odpor-ne na agresywne środki czyszczące, do tej grupy niewątpliwie dedykowane są przewody Nanoflex.

Automatyka przemysłowa to także przesył danych. Odpowiednio dobra-ny przewód zapewni wysoką szybkość transmisji. Przewody sygnałowe zaleca-ne do interfejsów RS 422 i RS 485 musza charakteryzować się odpowiednią tłu-miennością, pojemnością. Tu sprawdzi się grupa przewodów PAAR-TRONIC.Wraz z rozwojem techniki sterowania i pomiarów od tradycyjnego przekaź-nika elektromechanicznego do progra-mowalnych sterowników mikroproce-sorowych ulegają też zmianie sposoby oprzewodowania służące do przesyłu (transmisji) danych. Tradycyjne prze-wody są zastępowane przez przewo-

dy typu BUS oparte o skrętkę dwuży-łową. Sieci typu BUS służą do zarządza-nia procesami przemysłowymi. Różni-ce między sieciami BUS i tradycyjnymi systemami sterowania najlepiej ob-razują przewody elektryczne i świa-tłowodowe używane do ich budowy. W starszych instalacjach automaty-ki i sterowania stosowane były grube wielożyłowe przewody (kable), trudne do układania i zajmujące wiele miej-sca na trasach kablowych. Przekroje żył to najczęściej 0,5 mm² do 1,5 mm². We współczesnych instalacjach automaty-ki (cyfrowych) używane są przewody o przekrojach od 0,25 mm² do 0,5 mm², ale ich liczba nie uległa zmianie.Urządzeniami wykonawczymi w ukła-dach automatyki przemysłowej są np. silniki elektryczne, których prędkość często jest sterowana przez falownik. Zastosowanie znajdą tu przewody TOP-FLEX EMV spełniające wszystkie wyma-gania jakie stawiane są przy zasilaniu silnika z przemiennika częstotliwości. Przewód ten spełnia normy, dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej w instalacjach i budynkach, nadaje się do zasilania urządzeń, z których pola elektromagnetyczne mogłyby w nie-dozwolony sposób wpływać na oto-czenie.

Odpowiednio dobrany przewód do aplikacji przemysłowych powinien charakteryzować się dobrymi wła-ściwościami zarówno elektrycznymi jak i mechanicznymi. Daje to gwa-rancję wieloletniego i niezawodne-go bezpiecznego użytkowania.

nHELUKABEL Polska Sp. z o.o

Krze Duże 2, 96-325 Radziejowicewww.helukabel.pl

Automatyka i sterowanie w przemyśleWytwarzanie w przemyśle realizowane jest na podstawie opracowanych procesów technologicznych. Procesy przemysłowe i ich automatyzacja realizowane są za pomocą urządzeń tworzących wspólny system automatyki przemysłowej. Ich elementy to:

y urządzenia i maszyny realizujące produkcję oraz procesy przemysłowe y urządzenia kontrolno-pomiarowe zainstalowane na maszynach i urządzeniach y urządzenia wykonawcze y urządzenia sterujące y oprogramowanie do kontroli i wizualizacji procesów y systemy łączności



InstytutElektrotechnikiElectrotechnical Institute

AB 074: Badania aparatury łączeniowej, rozdzielczej i sterowniczej wysokiego, średniego i niskiego napięcia prądu przemiennego i stałego: napięciowe, obciążalności zwarciowej, zdolności łączeniowej, łukoochronności, przyrostów temperatury, klimatyczne, IP, IKoraz badania: transformatorów, izolatorów, ograniczników przepięć, bezpieczników, wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych, listew zaciskowych, wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych, listew zaciskowych, złączek i zacisków, sprzętu ochronnego i narzędzi do prac pod napięciem.

Laboratorium Badawcze Aparatury Rozdzielczej telefon: +48 22 11 25 300, 301 +48 693 590 090 fax: +48 22 11 25 444, 445 email: [email protected]

Laboratorium Badawcze Aparatury Rozdzielczej Laboratorium badawcze akredytowane przez PCA, Nr AB 074

Dziedziny badań AB 022: akustyka, elektryka, mechanika, drgania, fotometria, funkcjonalność, bezpieczeństwo użytkowania, odporność ogniowa, właściwości palne, odporność na narażenia mechaniczne i klimatyczne.

Dziedziny wzorcowań AP 102: wielkości elektryczne DC i m. cz., wielkości optyczne.

Laboratorium Badawcze i WzorcująceLaboratorium Badawcze i Wzorcujące telefon: +48 22 11 25 290 +48 601 960 244 fax: +48 22 11 25 444, 445 email: [email protected]

Laboratorium Badawcze i WzorcująceLaboratorium badawcze akredytowane przez PCA, Nr AB 022Laboratorium wzorcujące akredytowane przez PCA, Nr AP 102

http://www.iel.waw.pl

http://www.czip-pro.pl

WprowadzenieNajnowszy Optyczny Przekładnik Prą-dowy SDO OCT firmy ARTECHE służy do odczytu wartości sygnału prądo-wego dla potrzeb urządzeń pomiaro-wych i zabezpieczeniowych w stacjach elektroenergetycznych. Przekładnik Optyczny SDO OCT firmy ARTECHE składa się z głowicy pomiarowej za-montowanej na kolumnie izolatora oraz z terminala elektronicznego (ang. Merging Unit) SDO MU.Głowica przekładnika zawiera światło-wodowy czujnik pomiaru prądu dzia-łający w oparciu o zjawisko Faradaya. Czujnik prądowy składa się ze zwojów specjalnego włókna światłowodowego oraz z pasywnych elementów optycz-

nych tworzących opatentowaną tech-nologię zwaną NIMI (Network Indepen-dent Interrogation Technique). Czujnik ten może być stosowany zarówno do precyzyjnych pomiarów prądu zmien-nego w systemach wysokonapięcio-wych jak i do pomiarów prądu stałego. Terminal elektroniczny SDO MU, w termi-nologii angielskiej zwany Merging Unit, jest urządzeniem odpowiedzialnym za wysyłanie i odbieranie sygnałów świetl-nych do i z czujników prądowych znaj-dujących się w polu stacji energetycz-nej. Urządzenie SDO MU posiada wej-ścia do maksymalnie trzech optycznych czujników prądowych, jedno analogo-we wejście do tradycyjnych przekład-ników prądowych oraz maksymalnie cztery opcjonalne analogowe wejścia do tradycyjnych przekładników napię-ciowych. Terminal SDO MU przetwarza sygnały optyczne i analogowe z czujni-ków i przekładników, wyznacza wartości prądu i napięcia, a następnie generuje na wyjściu standardowy sygnał w posta-ci cyfrowej zgodnej z normą IEC 61850. Sygnał ten składa się z wartości próbko-wanych prądu i natężenia i przesyłany jest przez złącze Ethernet do szyny pro-cesowej IEC 61850 będącej siecią komu-

nikacyjna stacji połączoną z urządzenia-mi EAZ.

Zasada działania. Zjawisko FaradayaZjawisko zwane też magnetooptycz-nym to polega na obrocie o pewien kąt β płaszczyzny polaryzacji światła spola-ryzowanego liniowo w czasie przecho-dzenia przez ośrodek, w którym istnieje pole magnetyczne (patrz Rys. 1). Zjawi-sko to zostało odkryte przez Michaela Faradaya w 1845 r. Pomiaru prądu w przekładniku SDO OCT oparty jest na zjawisku Faradaya. Pole ma-gnetyczne wytworzone przez przepływ prądu oddziałuje na polaryzację światła w czujniku okalającym przewód z prą-dem. Sygnał optyczny okrążający prze-wód roboczy wewnątrz zamkniętej pę-tli czujnika doświadczy rotacji polaryza-cji światła, kąt rotacji jest proporcjonalny do natężenia mierzonego prądu w prze-wodzie (patrz Rys.2). Głowica przekładni-ka SDO OCT zawiera tzw. interferometr (patrz Rys.3). Jest to przyrząd służący do pomiaru rotacji polaryzacji eliptycznej sy-gnałów świetlnych spowodowanej dzia-łaniem efektu Faradaya. Na podstawie sy-gnału wyjściowego z interferometru ter-minal elektroniczny wyznacza wartość natężenia prądu elektrycznego w prze-wodzie roboczym.

Innowacyjne przekładniki prądowe WN i ich zastosowanie w systemach detekcji zwarć w liniach mieszanych WNInnowacyjne optyczne przekładniki prądowe wysokich napięć są znakomitą alternatywą do klasycznych przekładników stosowanych w stacjach. Zalety to szeroki zakres pomiarowy, brak efektu nasycenia, możliwość pracy w sieciach AC i DC a także współpraca z urządzeniami pomiarowymi i zabezpieczeniowymi oraz opcja zdalnej komunikacji czynią te rozwiązanie innowacyjnym pod każdym względem. Producent, hiszpańska firma Arteche, która od lat pracuje nad tym produktem jako jedna z pierwszych wprowadziła je do eksploatacji.

Rys.2. Wykorzystanie zjawiska Faradaya w konstrukcji głowicy i terminala elektronicznego. Rys. 3. Interferometr Sagnaca

Rys.1. Zjawisko Faradaya



w głowicy do terminala elektro-nicznego. Dzięki zastosowaniu światłowodów zakończonych fa-brycznie standardowymi złącza-mi nie wymagane są żadne prze-róbki lub sprzęt specjalistycz-ny czy konieczność konserwacji przez fachowy personel. Zapro-jektowany zgodnie z wymaga-niami technicznymi dla danego napięcia znamionowego i wyma-ganiami warunków zabrudzenio-wych w zakresie drogi upływu.

3. Merging unit (Fot. 3) – terminal elek-troniczny przetwarzający sygnały pomiarowe z 3 głowic optycznych przekładników prądowych SDO OCT. Opcjonalnie może zawierać także 4 analogowe wejścia do prze-kładników napięciowych i jedno analogowe dla przekładnika prądo-wego. Posiada standardowe wyjście cyfrowe zgodne z szyną procesową IEC 61850-9-2LE. Dzięki temu urzą-dzeniu można zbudować całą archi-tekturę pomiarową na stacji (patrz rysunek nr 4)

ZastosowanieSystem pomiarowy zbudowany na optycznych przekładnikach prądo-wych WN jest niezwykle łatwy do in-stalacji i eksploatacji. Wiele zakładów gdzie pracują takie rozwiązania, naj-pierw instalowała takie produkty sze-regowo z klasycznymi przekładnikami prądowymi w celu wypróbowania te-go wyrobu. Po jakimś czasie okazywa-ło się, że jest to niezawodne i dokład-ne. Wiele wykazanych w artykule zalet powoduje, że rozwiązanie przekładni-ków optycznych jest alternatywą do klasycznych (patrz Tabela 1.) i można spodziewać się coraz większego udzia-łu tego typu urządzeń w sieciach WN. Propozycja ta została dostrzeżona tak-że w Polsce. W 2013 roku na targach Energetab w Bielsku-Białej optyczny przekładnik prądowy WN typu SDO OCT otrzymał srebrny medal PGE Ener-getyka Odnawialna S.A.

W ostatnim czasie producent opisy-wanego rozwiązania hiszpańska firma Arteche wykorzystała zasadę budowy optycznego przekładnika do stworze-nia systemu detekcji zwarć w energe-tycznych liniach napowietrzno-kablo-wych. Obecnie tego typu konfiguracja sieci WN jest stosowana przy przeci-naniu przez sieci przesyłowe terenów miejskich lub przemysłowych. W przy-padku zwarć w liniach mieszanych (napowietrzno-kablowych) pojawia się problematyka lokalizacji zwarcia, konkretnie chodzi o dokładne miej-sce wystąpienia. Powstaje pytanie czy zwarcie wystąpiło na odcinku na-powietrznym czy kablowym. Zwarcia w sekcjach kablowych mają zwykle charakter trwały, wobec czego z uwa-gi na bezpieczeństwo nie powinno stosować się funkcji SPZ (samoczynne ponowne załączenie). Dla niniejszego zobrazowania sytuacji, wyróżnia się 2 najważniejsze typy linii mieszanych tj.:1. Odcinek kablowy w środku linii po-

między odcinkami napowietrznymi;2. Odcinek kablowy na wyjściu z pod-

stacji.Niezawodność i selektywność syste-mu SDO FlexiCDP jest porównywalna do tradycyjnych rozwiązań opartych na zabezpieczeniach różnicowych. Zaletą innowacyjnego rozwiązania FlexiCDP jest znaczna minimalizacja wymaganej infrastruktury sprzętowej, uproszczenie instalacji i redukcja kosztów systemu.

Kluczowe cechy systemuDetekcja zwarć oparta jest na tradycyj-nym i niezawodnym algorytmie prądów różnicowych. Zapewniona jest stupro-centowa selektywność zwarć w odcin-ku kablowym. Pomiar prądów dokony-wany zdalnie przy użyciu pasywnych optycznych czujników działających na zasadzie efektu Faradaya. Jest to ta sa-ma zasada jak w przypadku optycznych przekładników prądowych.Wartości prądów z pomiarowych czuj-ników optycznych wymagane do al-

Fot. 1. Głowica przekładnika

Tabela 1.ZESTAWIENIE CECH PRZEKŁADNIKÓW OPTYCZNYCH I KLASYCZNYCH

Cecha Optyczny KlasycznyDokładność Do 0,2S Do 0,2SNasycenie rdzenia Nie wystepuje WystępujePomiar AC i DC Tak Nie (tylko AC)Rozmiar i waga Mniejsza (kilkadziesiąt kg) Większa (nawet kilkaset kilogramów)Środowisko Neutralny Zawierający olej lub gaz SF6Bezpieczeństwo Niewrażliwy na rozwarcie uzwojeń

wtórnych, przepięcia i eksplozjęPodatny na uszkodzenia w wyniku roz-warcia uzwojeń, przepięcia i eksplozję

Koszty Obniżenie kosztów transportu, przechowywania, instalacji i obsługi

Koszty wynikające z dużych rozmiarów i wagi oraz uciążliwej instalacji

Fot.3. Merging unit – terminal elektro-niczny

Fot.2. Izolator wsporczy do przekładnika

Elementy systemuKompletny przekładnik składa się z 3 głównych komponentów:1. Głowicy (Fot.1) – pasywnego

optycznego przetwornika prądu. Jest to bezobsługowy element za-projektowany na długi czas pracy – ponad 30 lat. Posiadający izola-cję galwaniczną, całkowicie elimi-nujący ryzyko otwarcia obwodów wtórnych. Dokładność do klasy 0,2S pracujący w szerokim zakresie poni-żej 100A aż do 5000 A. Stosowany w instalacjach AC jak również w sta-cjach HVDC.

2. Izolatora (Fot. 2) – nie wymaga-jącego izolacji olejowej ani gazo-wej. Rdzeń wykonany jest z żywi-cy epoksydowej, osłona z gumy silikonowej. Wewnątrz rdzenia izolatora poprowadzone są jed-nomodowe kable światłowodo-we służące do przesyłania war-tości pomiarów prądu z czujnika



Rys. 5. Graficzne ujęcie systemu detekcji zwarć w liniach mieszanych WN

Rys.4. Przykładowy schemat architektury stacyjnej z wykorzystaniem przekładników optycznych



gorytmu różnicowego przesyłane są światłowodami kabla OPGW w czasie rzeczywistym na odległość wielu kilo-metrów.Centralny sterownik elektroniczny SDO CFD instaluje się w najbliższej podsta-cji energetycznej. Urządzenie to prze-twarza sygnały optyczne zawierające pomiary prądów z sześciu czujników w celu uzyskania prądów różnicowych. W przypadku wykrycia zwarcia w od-cinku kablowym zaimplementowany algorytm różnicowy generuje sygnał blokady funkcji SPZ, sygnał ten dostęp-ny jest na stykowym wyjściu binarnym urządzenia.

Zalety rozwiązaniaDo najważniejszych zalet systemu należą:

y Niezawodna detekcja zwarć w li-niach mieszanych ze stuprocentową pewnością czy zwarcie wystąpiło w odcinku linii napowietrznej czy w odcinku kablowym.

y Zwiększona dostępność linii przesy-łowych dzięki możliwości bezpiecz-nego stosowania automatyki SPZ w przypadku zwarć w odcinkach napowietrznych.

y Znacząca redukcja całkowitych kosztów instalacji w porównaniu do tradycyjnych rozwiązań bazują-cych na zabezpieczeniach różnico-wych linii.

y Brak wymagań terenowych i robót budowlanych w celu instalacji bu-dynków oraz infrastruktury koniecz-nej dla przekładników pomiarowych, urządzeń automatyki zabezpiecze-niowej, urządzeń telekomunikacyj-nych, itp. Pasywne czujniki optycz-ne są instalowane na zewnątrz i nie wymagają napięcia zasilania oraz baterii akumulatorowych.

y Prosta i szybka instalacja czujników na słupach kablowych wysokie-go napięcia z zejściem linii napo-wietrznej.

Opis działania systemuZdalne pomiary prądów są realizowane przy użyciu pasywnych czujników prą-dowych niewymagających napięcia za-silania, o których opis znajduje się poni-żej. Instalacja, w której pracują nie wy-maga okresowych robót konserwacyj-nych. W przypadku detekcji zwarć w ka-blu oraz zwarć w głowicach kablowych następuje aktywacja blokady SPZ.Optyczne czujniki prądowe nie po-siadają efektu nasycenia rdzenia, mają w pełni liniową, powtarzalną charakte-rystykę pracy, co ułatwia implementa-cję algorytmu różnicowego. Elastycz-na konstrukcja czujników optycznych

umożliwia prostą instalacje poprzez owijanie ich wokół kabla energetycz-nego bez konieczności otwierania ob-wodu. Centralny elektroniczny termi-nal może być zainstalowany w sąsiadu-jącej podstacji energetycznej odległej nawet o wiele kilometrów od słupa kablowego z zejściem linii napowietrz-nej gdzie znajdować się będą pasywne optyczne czujniki prądowe. Optyczne pomiary wartości prądów są przesyłane do sterownika central-nego za pomocą standardowych jed-nomodowych kabli światłowodowych (np. kabli światłowodowych dostęp-nych w przewodzie odgromowym OPGW). System FlexiCDP podaje, jako rezultat działania sygnał blokady funk-cji SPZ, sygnał ten dostępny jest, jako binarne wyjście stykowe w centralnym sterowniku.

Optyczne czujniki prądowe jako główny element systemuOptyczny czujnik prądowy jest ele-mentem pasywnym i składa się wy-łącznie z elementów optycznych oraz kabli światłowodowych. Czujnik skon-struowany jest w postaci dielektrycz-nego i elastycznego kabla o średnicy 7 milimetrów i długości 18 metrów umożliwiającego owinięcie wokół gło-wicy kabla energetycznego lub wokół tulei izolatora. Czujnik podłączony jest do światłowodu OPGW (zintegrowa-na linia odgromowa i linia światłowo-dowa) wewnątrz skrzynki światłowo-dowej o rozmiarach 520x220x150 mm i wadze 6,5 kg. Zewnętrzna skrzynka światłowodowa oraz elementy mocujące są standar-dowymi urządzeniami stosowanymi w instalacjach OPGW i dostarczane są przez producenta, jako elementy sys-temu FlexiCDP. Urządzenia te wspo-

magają prostotę instalacji bez ko-nieczności dokonywania modyfikacji elementów konstrukcyjnych linii wy-sokiego napięcia.Fot. 5 przedstawia przykład zastosowa-nia systemu na słupach WN.

n

Mgr inż. Dariusz StempińProtektel sp.j. – Oficjalny przedstawiciel

Arteche w Polscewww.protektel.pl , [email protected]

+48 29 752 57 84

LITERATURA1. „Mixed-Line Protection”, Franci-

sco Javier Martin Herrera, Transmis-sion and Distribution World, www.tdworld.com;

2. “System detekcji zwarć w energe-tycznych liniach napowietrzno-ka-blowych” Jacek Turkowski, Energe-tyka i Elektrotechnika, nr 3/2014;

3. „Innowacyjne optyczne przekładni-ki prądowe WN” Dariusz Stempiń, Urządzenia dla Energetyki, nr 1/2014.

4. Katalog firmy Arteche „SDO OCT Optyczny przekładnik prądowy WN” 2013r.

5. Katalog firmy Arteche „SDO CFD. Fault detection on cable sections in mixed high voltage lines”. 2014r.

Fot. 5. Optyczny czujnik prądowy na słupie WN

Fot. 4. Optyczny czujnik prądowy



http://www.protektel.pl

mailto:[email protected]

Sonel PE5 automatycznie doko-nuje obliczeń, ocenia otrzyma-ne wyniki, wykonuje raporty

oraz archiwizuje zebrane dane. Za-wiera szereg funkcji, których stoso-wanie znacznie upraszcza sporządza-nie protokołów, ale przede wszystkim skraca czas ich wykonywania. Wpływ na to mają między innymi zaszyte dynamiczne bazy danych oraz pod-powiedzi pojawiające się przy wybo-rze funkcji z menu programu. Bazy danych zawierają także charaktery-

styki pasmowe zabezpieczeń często trudne do zdobycia dla użytkownika. Dodatkowym atutem jest niewątpli-wie to, iż program przy okazji wyko-nuje wiele czynności, niewymagają-cych zaangażowania od użytkowni-ka, choćby takich jak spis treści czy też strony opisowe warunków prze-prowadzenia badań, które z pewno-ścią są pomijane przy dokumentacji wykonywanej ręcznie, a dzięki któ-rym końcowy raport jest bardziej uporządkowany i wygląda profesjo-

nalnie. Współpraca i komunikacja z przyrządami pomiarowymi firmy Sonel dodatkowo skróci czas tworze-nia dokumentacji. W zestawie z wielo-funkcyjnym miernikiem parametrów instalacji elektrycznej Sonel MPI-530 program Sonel PE5 stanowi wręcz nowatorskie i rewolucyjne podejście do tematu pomiarów elektrycznych z uwagi na budowę i możliwość edy-cji danych w pamięci miernika. Można to robić zarówno z poziomu progra-mu jak i samego przyrządu.

Sonel PE5 – program do tworzenia dokumentacji z pomiarów elektrycznychInformacje zawarte w normie PN-HD 60364-6:2008 precyzyjnie określają, co powinno znaleźć się w protokole po przeprowadzonych badaniach. Przygotowywanie dokumentacji metodą tradycyjną (ręcznie) jest czynnością bardzo czasochłonną i niewygodną, w dodatku istnieje spore ryzyko pomyłki. Z pomocą przychodzi nam tutaj specjalistyczne oprogramowanie w znacznym stopniu ułatwiające życie pomiarowcom. Program Sonel PE5 służy do wykonywania dokumentacji z pomiarów elektrycznych. Intuicyjne menu oraz przyjazny interfejs sprawiają, że z programu z powodzeniem mogą korzystać nawet mało doświadczeni pomiarowcy.

Rys. 1. Główne okno programu



Podstawowe cechy programu: y zgodność drukowanego protokołu

z normą PN-HD 60364-6:2008, y drzewiasta struktura dokumentu

z rozbiciem na obiekty i pomiesz-czenia,

y dynamiczna baza punktów pomia-rowych,

y zaszyte w strukturze programu cha-rakterystyki pasmowe zabezpie-czeń,

y automatyczne obliczanie wartości wymaganych,

y automatyczna ocena wyników zmierzonych, przez porównanie do zaszytych normatywów,

y automatyczne wypełnianie proto-kołów serią danych,

y harmonogram pomiarów, y wstawianie zdjęć i rysunków do pro-

tokołów, y drukowanie kontrolek pomiarowych

oraz tabliczek opisowych tablic, y współpraca z miernikami firmy So-

nel S.A., y współpraca z programem rysunko-

wym Sonel Schematic, y współpraca z programem Sonel Kal-

kulacje (drukowanie faktur).

Programy Sonel Kalkulacje oraz Sonel Schematic współpracujące z Sonel PE5 świetnie uzupełniają całość oraz dają dodatkowe korzyści podczas tworze-nia dokumentacji. Pierwszy z nich słu-ży do określenia kosztów związanych z pomiarami elektrycznymi. Przy po-mocy Sonel Schematic można utwo-rzyć szkice, plany i schematy instalacji elektrycznych wraz ze szkicem budow-lanym pomieszczenia.

Intuicyjna obsługa w programie Sonel PE5 sprowadza się do wybierania po-szczególnych zakładek z menu. Wybór danej opcji powoduje otwarcie odpo-wiedniego formularza. Wszystkie przy-ciski, pola tekstowe oraz inne obiekty znajdujące się na formularzu są opisa-ne. Dodatkowe komentarze pojawiają-ce się na dolnej belce okna, szczegó-łowo informują użytkownika o funkcji danego obiektu. Wbudowana instruk-cja obsługi umożliwia wyjaśnienie wąt-pliwości na bieżąco, w trakcie pracy programu.

Po wystartowaniu programu widzimy główne okno zawierające funkcje potrzeb-ne nam do stworzenia dokumentacji.

Pracę nad dokumentacją możemy roz-począć poprzez utworzenie pustego formularza, do którego wpiszemy lub zaimportujemy dane. Najwygodniej-szym i chyba najszybszym sposobem jest jednak połączenie się z miernikiem i zaciągnięcie automatycznie danych do programu, generując tabele z po-miarami. Wymagają one niewielkiej ob-róbki oraz uzupełnienia niektórych da-nych, aby stać się gotowym do wydru-ku protokołem pomiarowym. Program umożliwia wykonanie dokumentacji z następujących pomiarów:

y badania skuteczności samoczynne-go wyłączenia (TN-C-S, TT, IT), także przy użyciu RCD,

y badania parametrów wyłączników różnicowoprądowych,

y badania stanu izolacji obwodów (TN-C, TN-S, IT),

y badania stanu izolacji kabli,

Rys. 2. Dostępne rodzaje pomiarów



http://www.sonel.pl

y badania stanu instalacji odgromo-wej i uziomów,

y badania ciągłości przewodów, y badania elektronarzędzi, y badania rezystancji izolacji silników, y badania rezystancji styczników, y badania rezystancji wyłączników, y badania urządzeń transformatoro-

wych, y badanie izolacji obwodów.

Każdy protokół zapisywany jest jako oddzielny plik/dokument, dzięki czemu dokumenty w łatwy sposób mogą być przechowywane i przenoszone na no-śnikach danych oraz przesyłane pocztą internetową. W tabeli pomiarowej pro-gram automatycznie ocenia negatywa-nie bądź pozytywnie wynik pomiaru.

Budowa programu cechuje się prostą i przejrzystą strukturą, pozwalając na przypisanie danych pomiarowych do konkretnych obiektów i pomieszczeń. Każdy obiekt przedstawiony jest w po-staci struktury drzewa. Funkcjonalność ta pozwala również na odrębne tabele z terminami badań i danymi w każdym z podobiektów. Do poszczególnych tabel z wynikami pomiarów użytkownik może załado-wać zdjęcia, schematy i szkice zapisa-ne w plikach graficznych. Może to być szkic sytuacyjny pomieszczenia wraz z punktami pomiarowymi lub zdjęcie tablicy z obwodami. Każda z tabel mo-

że być edytowana w zakresie zmiany opisów nagłówków kolumn oraz na-zwy. Program ma możliwość druko-wania kontrolek pomiarowych infor-mujących o tym, kto wykonał badania i w jakim terminie. Jest też możliwość druku tabliczek opisowych na tablice, wygenerowanych automatycznie na podstawie protokołu z badania izola-cji obwodów. Wydruk protokołu jest zgodny z normą PN-HD 60364-6:2008 i zawiera: stronę tytułową, stronę oglę-dzin, wyniki badań, teorię pomiarów, li-

stę uwag i zaleceń, spis norm i przepi-sów, spis treści oraz załączniki dodane przez użytkownika. Użytkownicy przy-rządów produkowanych przez Sonel S.A mają również do dyspozycji bez-płatny program Sonel Reader. Pozwa-la on na transmisję danych z pamięci miernika do komputera oraz konfigu-rowanie nastaw w miernikach do tego przystosowanych.

nTomasz Gorzelańczyk

Więcej informacji na stronie: www.sonel.pl

Rys. 3. Tabele pomiarowe

Rys. 4. Struktura obiektu



Transformatory firmy

BELOS-PLP S.A. jest wyłączny dystrybutorem wysokiej klasy transformatorów dystrybucyjnych, średniej mocy oraz Extra High Voltage firmy TOSHIBA.

Firma TOSHIBA posiada w swojej ofercie bardzo szeroki zakres transformatorów dystrybucyjnych jedno i trójfazo-wych w wykonaniu klasycznym (CRGOblacha elektrotch-niczna) lecz również transformatory Amorficzne, które zostały zaprojekowane w celu przeciwdziałania stratom ponoszonym w przypadku stosowania transformatorów klasycznych.

www.belos-plp.com.pl

Od zawsze największym wyzwaniem dla projektantów i konstruktorów transformatorów było obniżenie strat jałowych. Po latach prób i badań udało uzyskać się rdzenie wykonane z blachy amorficznej, zastosowanie której w transformatorze pozwoliło obniżyć nawet czterokrotnie starty jałowe w porównaniu z tradycyjnym odpowiednikiem.

Blacha Amorficzna wykorzystywana jest w postaci taśmy o grubości 15-25 µm do budowy rdzeni transformato-rów, umożliwiając znaczące obniżenie strat jałowych. Blacha amorficzna, mająca właściwości ferromagnetyczne, charakteryzuje się nieuporządkowaną strukturą (podobnie jak szkło), cechują się one wysokim oporem elektrycz-nym dlatego często nazywana jest „metalicznym szkłem”. Są one również trwałe w sensie fizycznym i magnetycznym. Standardowe rdzenie nie posiadają takich atrybutów, które umożliwiają rdzeniom amorficznym oszczędzanie energii oraz zmarnowanie mniejszej ilości energii. Dzieje się tak, ponieważ standardowe rdzenie są wykonane z pakietów uwarstwionych, które są produktami materiałów krysta-licznych z ułożonymi strukturami skali atomowej.

Transformatory AMORFICZNE– dlaczego są wydajniejsze?

http://www.belos-plp.pl

Nowa jednostka napędowa tej maszyny to silnik typu New Pu-re Fire o pojemność 75 cm3 speł-

niający europejskie jak i amerykańskie normy emisji spalin. Silnik ten dzięki nowej konstrukcji spełni oczekiwania najbardziej wymagających użytkowni-ków będąc zarazem jednostką bardzo oszczędną. Zastosowanie takich elementów jak tłumik pulsacyjny oraz specjalne odga-łęzienie w układzie wydechowym po-wodują lepsze wykorzystanie mieszan-ki paliwowej, zwiększenie mocy silnika oraz redukcję zużycia paliwa.Cała konstrukcja nowej przecinarki cha-rakteryzuje się wysoką wytrzymałością, co ma zapewnić jej długowieczność i bezawaryjność. Jako zabezpieczenie zastosowano tu dodatkową metalowa osłonę ramienia, na którym mocuje się tarczę tnącą, oczywiście w przypadku uszkodzenia osłonę tą można w łatwy sposób wymienić.Dodatkowymi elementami wzmacnia-jącymi konstrukcję są: metalowa płyta podłogowa oraz wykonana również z metalu przednia podpora.Kolejnymi detalami poprawiającymi ży-wotność przecinarki są odporny na pył

i zanieczyszczenia rozrusznik rewersyj-ny oraz użyta w nim linka o zwiększonej odporności na wycieranie.Płucami urządzenia jest układ trzech filtrów powietrza. Pierwszy z nich to filtr wstępnym gąbkowym, który łatwo można wymienić lub wyczyścić bez użycia narzędzi. Drugi jest to wysoko

wydajny filtr papierowy (harmonijko-wy). Trzeci natomiast jest filtrem siatko-wym nylonowym. Układ ten doskonale zabezpiecza gaźnik przed zanieczysz-czeniami nie powodując jednocześnie nadmiernego obciążenia.Urządzenie wyposażone jest w pomp-kę paliwową oraz zawór dekompresyj-ny. Elementy te znacznie ułatwiają roz-ruch silnika.Przecinarka posiada oczywiście system antywibracyjny, który poprawia kom-fort pracy operatora.Za przeniesieniem napędu z silnika na tarczę tnącą odpowiada pasek klinowy z półautomatycznym systemem napi-nania.Standardowe wyposażenie nowej przecinarki to: niezbędne klucze, na które konstruktor przewidział specjal-ny zintegrowany z maszyną uchwyt, korundowa tarcza tnąca, zestaw wod-ny do cięcia na mokro, pierścień reduk-cyjny umożliwiający montaż nie tylko tarcz z otworem 20 mm, ale również 25,4 mm oraz okulary ochronne.

Hitachi n

Spalinowy HIT

Hitachi od pewnego czasu posiada w swojej ofercie spalinowej nowo zaprojektowaną i zbudowaną przecinarkę na tarczę 355 mm. Nowy model o symbolu CM75EBP posiada dwusuwowy silnik spalinowy. Jego moc to 3,9 kW, co w przeliczeniu daje nam wynik 5,3 KM.


EKSPLOATACJA I REMONTY

*Porównanie pomiędzy modelem bezszczotkowym WR16SE i modelem szczotkowym WR16SA

Narzędzia z sieciowymi silnikami bezszczotkowymi

Tradycyjny (szczotkowy)

Bezszczotkowy

Tradycyjny (szczotkowy)

Bezszczotkowy

Oryginalna technologia silników bezszczotkowych Hitachi

Oryginalny sterownik HitachiBrak zużywających się części (szczotki węglowe, komutator)

Współpracuje z agregatami prądotwórczymi

Stabilna praca nawet przy spadkach napięcia

Długa żywotność, bezobsługowy

Kompaktowa lekka budowa

http://www.hitachi-narzedzia.pl/

Nowością w tej klasie urządzeń jest możliwość szybkiego i ła-twego dokumentowania wyni-

ków pomiarów. Dzięki wbudowa-nej kamerze termodetektor GIS 1000 C Professional może zapisywać wy-niki w formie zdjęć bezpośrednio w swojej pamięci lub korzystając ze specjalnej aplikacji. Ułatwia to użyt-kownikom przypisywanie i analizowa-nie danych pomiarowych.

GIS 1000 C Professional: precyzyjne pomiary i pomoc w ich interpretacji Termodetektor jest wyposażony w pre-cyzyjny zewnętrzny czujnik temperatu-ry otoczenia i wilgotności względnej.

Urządzenie mierzy temperaturę oto-czenia, temperaturę powierzchni i wil-gotność zależnie od wybranego trybu oraz analizuje te wartości względem siebie. GIS 1000 C Professional doku-mentuje dane za pomocą zdjęć wyko-nanych wbudowaną kamerą. Później-sze przesłanie zgromadzonych danych jest możliwe przez Bluetooth do apli-kacji na telefony i tablety z systemem operacyjnym Android lub iOS. Wbudo-wane oświetlenie LED pozwala na uzy-skanie zdjęć dobrej jakości nawet w nie-korzystnych warunkach. Indywidualne punkty pomiarowe można zdefiniować na zdjęciu zrobio-nym w aplikacji GIS measure&docu-ment i przesłać je z termodetektora.

Do zdjęć możemy dodawać notatki. Urządzenie daje możliwość zapisania ich i przesłania e-mailem, na przykład w celu skonsultowania z klientem lub przełożonym. Ta opcja eliminuje ry-zyko błędów związanych z ręcznym przenoszeniem. Wszystkie dane do-tyczące danego projektu mogą być zapisywane i przechowywane w spe-cjalnie utworzonym folderze. Dzięki temu użytkownik utrzymuje porządek w projektach, nawet jeśli jest ich wiele. Inną metodą przesyłania danych jest kabel micro USB, za pomocą którego można załadować i zarządzać danymi na komputerze. Detektor ma również złącze dla standardowych sond ze złą-czem typu K.

Łatwe pomiary i szybka dokumentacjaPrecyzyjny termodetektor Bosch dla profesjonalistów

Bosch wprowadza na rynek łatwe w obsłudze, profesjonalne urządzenie do mierzenia i dokumentowania temperatury i wilgotności powietrza. Termodetektor GIS 1000 C Professional potrafi w ciągu paru sekund zlokalizować mostki termiczne oraz miejsca zagrożone pojawieniem się wilgoci. Dzięki zintegrowanej kamerze pomiary są widoczne na obrazie. Można je też szybko przesłać na smartfon, tablet lub komputer.

Fot.

Bosc

h



Urządzenie GIS 1000 C Professional jest jedynym na rynku termodetektorem w swojej klasie ułatwiającym profesjo-nalistom interpretowanie danych z wy-

korzystaniem skali barwnej do przed-stawienia zakresu temperatury nabytej oraz odchyleń temperatury, co pozwa-la na analizę punktów rosy lub wykrycie

mostków cieplnych. Dzięki możliwości wykonywania pomiarów punktowych oraz ustawienia dokładnego współ-czynnika emisyjności cieplnej danego materiału, pozwala również uzyskać bardzo dokładne wyniki, które łatwo odczytać z kolorowego wyświetlacza o przekątnej 2,8 cala. Dodatkowym atu-tem urządzenia jest przejrzysty interfejs, który umożliwia intuicyjną obsługę.

Dwa rodzaje zasilania: akumulator lub standardowa bateria Bosch oferuje dwie możliwości zasilania termodetektora GIS 1000 C Professional - zasilanie wymiennym akumulatorem 10,8 V lub czterema bateriami alkalicz-nymi AA poprzez adapter AA1 Profes-sional. Akumulator jest kompatybilny ze wszystkimi profesjonalnymi narzędzia-mi Bosch wymagającymi napięcia 10,8 V.

Robert Bosch Sp. z o.o. n

Dane techniczne GIS 1000 C Professional Zakres temperatur od -40 do +1000°C Dokładność pomiaru temperatury powierzchni ±1°C Dokładność pomiaru temperatury otoczenia ±0,2°C Dokładność pomiaru wilgotności ±2% Ekran kolorowy 2,8 cala Wskazanie pola pomiaru 2 wskaźniki laserowe Rozdzielczość kamery VGA: 640 × 480 Maksymalny zasięg roboczy 10 cm - 5 m Optymalna odległość pomiaru 1 m Współczynnik distance-to-spot (D : S)* 50 : 1 Pojemność pamięci (liczba obrazów) ≥ 200

Zasilanieakumulator litowo-jonowy 10,8 V;

względnie z adapterem AA1 Professional: 4 baterie 1,5 V LR6 (AA)

Wymiary (dł. × szer. × wys.) 117 × 87 × 217 Masa (z akumulatorem) 547 g

* Relacja odległości od punktu pomiaru do jego średnicy.

Fot.

Bosc

h



Unikalne próby zwarciowe potwierdzające wysokie bezpieczeństwo eksploatacji oraz niezawodność GIS 110 kV typu ELK- 04, w dużych Stacjach Energetycznych Unique short-circuit current tests confirming high operational safety and reliability of the 110 kV GIS type ELK- 04 in large Power Stations

W referacie przedstawiono wyniki unikalnych prób zwarciowych – NIE UPROSZCZONYCH – wyłącznika stosowanego w GIS (Gas Insulated Switchger) 110 kV typu ELK-04 patrz Rys. 1, polegających na załączaniu i wyłączeniu trójfazowego prądu zwarciowego 50 kA, z napięciem powrotnym TRV w trzech fazach aparatu - z przesunięciem czasowym między trzema fazami, z zastosowaniem trójfazowego obwodu syntetycznego, włączając nietypowy (skrócony) cykl łączeń SPZ: O - 0,3s - CO - 20s - CO. Do tej pory tak ciężką próbę wyłącznika przeprowadzano w postaci próby jednofazowej, z uziemieniem pozo-stałych dwóch biegunów aparatu. W kompaktowym GIS z trzema biegunami wyłącznika we wspólnej obudowie NIE UPROSZCZONA próba trójfazowa jest bardzo ważna, ze względu na pewność działania wyłącznika. Cykl łączeń prądu zwarciowego 50 kA: O - 0,3s - CO - 20s - CO potwierdził bezpieczeństwo eksploatacji GIS typu ELK-04, także w przypadku skumulowanego efektu wydmuchu dużej objętości gorącego gazu SF6 i jego zjonizowanych cząstek z poszczególnych komór gaszeniowych wyłącznika, przy napięciu powrotnym TRV przyłożonym w trzech fazach obwodu probierczego.

Słowa kluczowe: Rozdzielnica 110 kV z izolacja SF6 typu ELK-04, unikalne pró-by zwarciowe trójfazowe przeprowa-dzone w Laboratorium KEMA

AbstractIn the paper are presented the results of a unique short circuit current tests - NOT SIMPLIFIED - of circuit breaker, done for GIS (Gas Insulated Switchger) 110 kV see Fig. 1 type ELK-04, based on makings and breakings of three phase short circuit-current with value 50 kA, with the presence of recovery voltage TRV - shifted in time in all three phas-es where TRV was generated in a three-phase sinthetic circuit, includnig none typical (shortened) reclosing cycle: O - 0.3s - CO - 20s - CO. So far so heavy tests of circuit breaker was performed as a single phase short circuit current test, within not loaded poles were ground-ed. In case of compact GIS with three poles inside the common housing NOT SIMPLIFIED three phase switching test is extremally important due to due to the reliability of circuit breaker. Re - closing cycle for short-circuit current 50 kA: O - 0.3s - CO - 20s - CO confirms safety of exploitation of GIS type ELK-04, also in the case of the cumulative effect at ex-haust of a large volume of hot SF6 gas of SF6 and its ionized particles, also in case three-phase recovery voltage TRV, generated in the three phases of test-ing circuit.


KONFERENCJA – ŁĄCZNIKI W EKSPLOATACJI 2016

Rys. 1. Przekrój pola rozdzielnicy GIS na napięcie 110 kV typu ELK-04 produkcji ABB, z trzema fazami w jednej obudowie.

Rys. 2. Kolejność łączeń prądu zwarciowego 50 kA w cyklu : O -0,3s- CO -20s- CO, próby przeprowadzone w Laboratorium KEMA, Holandia.

Zestawienie rysunków zawierających opis i komentarze



Rys. 3. Obwód probierczy syntetyczny dla trójfazowego załączania wyłącznika ELK-04 na zwarcie - z napięciem WN na stykach ko-mory gaszeniowej (Raport KEMA No.TIC 2616-13).

Rys. 4. Przebiegi prądów i napięć : przykład próby załączenia wyłącznika ELK-04 na zwarcie trójfazowe z obecnością wysokiego napięcia na stykach opalnych w komorach gasze-niowych



zapłon łuku elektrycznego przed zetknięciem się styków opalnych w komorze gaszeniowej

przepływ prądu

1 - styk opalny ruchomy typu tulipanowego ( stan po wykonaniu prób zwarciowych )

3 - styk opalny ”palcowy” nieruchomy ( stan po wykonaniu prób zwarciowych )

siła elektrodynamiczna odpychająca działki styku opalnego ruchomego ( patrz poz. 1 )

kierunek ruchu styków przy załączaniu wyłącznika

siły elektrodynamiczne powodujące zaciskanie się działek styku ruchomego 1 na na styku nieruchomym 3

Rys. 5. Siły elektrodynamiczne oddziałujące na styki opalne w komorze gaszeniowej wyłącznika ELK-04, w przypadku próby z prą-dem zwarciowym załączalnym oraz napięciem WN na zbliżających się stykach.

Rys. 6. Obwód probierczy syntetyczny dla wyłączania trójfazowego prądu zwarciowego, z napięciami powrotnymi TRV przesunię-tymi w czasie w poszczególych fazach.



Rys. 7. Oscylogram No. 131106-5008 łączenia trójfazowego prądu zwarciowego 50kA (Raport KEMA No. TIC 2616-13) ostatnie C-O w cyklu O -0,3s- CO -20s- CO, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie w poszczególnych fazach.

kA

144 kV peak

Rys. 8. Wyjaśnienie znaczenia trójfazowych prób zwarciowych kom-paktowego GIS 110 kV, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie wg. IEC62271-100.



Rys. 9. Fragment oscylogramu No. 131106-5008 (Raport KEMA No. TIC 2616-13), potwierdzenie wyłączenia prądu zwarciowego 50 kA - po zakończeniu ruchu styku w komorze gaszeniowej : patrz faza „S” ostatnie C-O w cyklu O -0,3s- CO -20s- CO.

Rys. 10. Wymagania Normy IEC 62271-100 w przypadku próby zwarciowej trójfazowej z przesunięciem czasowym między napię-ciami powrotnymi TRV w poszczególnych fazach ( t arc min = 8,8 ms wyznaczono podczas prób zwarciowych).



SUMMARYUnique short-circuit current tests, completed in 2013 at the Laborato-ry of KEMA in the Netherlands on the circuit breaker 145 kV, used in GIS type ELK-04 - with three poles in a single-common housing, clearly confirmed very high level of reliability and safety of this device, because af-ter the sequence of multiple switch-ing of short-circuit current with a val-ue of 50 kA in shortened cycle O-0.3s-CO-20s-CO (typical O-0.3s-CO-180s-CO), was applied the recovery voltage TRV from the synthetic circuit in three phases with time shift and compara-ble amplitude in the first and second switching-off phase, what confirmed the required strength of insulation between the poles of the circuit breaker and grounded housing GIS, as in the case of accumu-lating multi-ple operations C-O done at short time intervals, which was accompanied by a exhaust of hot SF6 gas with a rela-tively high content of ionized SF6 par-ticles - in a common space of circuit breaker compartment of ELK-04.

The short-circuit tests also con-firmed a high performance of arc-ing contacts and Teflon nozzles, fixed inside the breaking chamber of circuit breaker of GIS type ELK-04, due to erosion associated with the impact of electric arc, in the case of large number of short-circuit current interruptions with value 50 kA.

Rys. 11. Oscylogram No.131106-5011: jedna z trzech prób zwarciowych trójfazowych, prąd 50kA (Raport KEMA No.TIC 2616-13), powykonaniu cyklu O -0,3s- CO -20s- CO.

Oscylogram jednej z prób zwarciowych trójfazowych , wykonanych po cyklu O -0.3s- CO -20s- CO.Wykonano 3 dodatkowe próby dla potwierdzenia 12-tu wyłączeńprądu zwarciowego 50 kA .

1 - moment rozejścia się styków wyłącznika podczas wyłączania prądu zwarciowego 50 kA

2 - przedłużenie czasu łukowego impulsem prądowym zewnętrznym w fazie S

3 - przedłużenie czasu łukowego impulsem prądowym zewnętrznym w fazie T

4 - impulsy prądowe zewnętrzne , ”wstrzykiwane” w pobliżu zera prądu zwarciowego

Faza R : t arc = 12.2 ms

Faza T : t arc = 16.8 ms191 kVm

187 kVm

187kV / 191kV x 100% = 98%

Rys. 12. Stan elementów komory gaszeniowej wyłącznika ELK-04 po zakończeniu prób zwarciowych w KEMA (Raport KEMA No.TIC 2616-13).

Stan styków opalnych i dyszy głównej w fazie S, po zakończeniu prób zwarciowych z prądem zwarciowym 50 kA. Sumaryczny czas łukowy: 196,9 ms ( równoważne 20 krotnemu wyłączeniu symetrycznego prądu zwarciowego 50 kA z czasem łukowym 10 ms )1 - styk opalny ruchomy ”tulipanowy”2 - teflonowa dysza główna 3 - styk opalny ”palcowy” nieruchomy

Stan styków opalnych i dyszy głównej w fazie S, po zakończeniu prób zwarciowych z prądem zwarciowym 50 kA. Sumaryczny czas łukowy: 196,9 ms ( równoważne 20 krotnemu wyłączeniu symetrycznego prądu zwarciowego 50 kA z czasem łukowym 10 ms )1 - styk opalny ruchomy ”tulipanowy”2 - teflonowa dysza główna 3 - styk opalny ”palcowy” nieruchomy



145 kV / 250kV x 100% = 58% !

Rys. 13. Przykład przebiegu napięcia powrotnego TRV: próba zwarciowa trójfazowa „uproszczona”, wyłącznik ELK-04/170 kV, prąd zwarciowy 63 kA (Raport KEMA 3 -07).

Rys. 14. GIS 110 kV Typu ELK-04 pod wiatą (RWE Warszawa), stacja: RPZ Ochota, tem-peratura pracy do minus 30°C !

dr inż. Aleksander GulABB Sp. z o.o.

PODSUMOWANIEUnikalne próby zwarciowe trójfazwe, przeprowadzone w 2013 roku w Labo-ratorium KEMA w Holandii na wyłącz-niku 145 kV, stosowanym w GIS typu ELK-04 - z trzema biegunami w jednej - wspólnej obudowie, jednoznacznie potwierdziły wysoką niezawodność i bezpieczeństwo eksploatacji tego urządzenia, gdyż po sekwencji łączeń prądu zwarciowego o wartosci 50 kA, w skóconym cyklu O-0,3s-CO-20s-CO (typowy O-0,3s-CO-180s-CO), przyłożo-no napięcie powrotne TRV z obwodu syn-tetycznego w trzech fazach z prze-sunięciem czasowym oraz z prówny-walnymi aplitudami w pierwszej i dru-giej wyłączającej fazie, co potwierdzi-ło wymaganą wytrzymałość izolacji między biegunami wyłącznika oraz do uziemionej obudowy GIS, także w przy-padku skumulowania wielokrotnych łą-czeń C-O wykonanych w krótkich od-stępach czasu, którym towarzyszył wy-dmuch gorącego gazu SF6 z względnie dużą zawartością zjonizowanych czą-stek SF6 - we wspólną przestrzeń prze-działu wyłącznikowego ELK-04. Próby zwarciowe potwierdziły także dużą trwałość styków opalnych oraz dysz teflo-nowych zastosowanych w komorze gaszeniowej wyłącznika GIS Typu ELK-04, ze względu erozję zwią-zaną z oddziaływaniem łuku elektrycz-nego, w przypadku dużej ilości wyłą-czeń prądu zwarciowego trójfazowego o wartości 50 kA.



Analiza rozkładu pola elektrycznego w rozdzielnicy kompaktowej 24 kV w kontekście zastąpienia gazu SF6 suchym powietrzemDynamiczny, w ostatnich latach, wzrost możliwości sprzętu komputerowego oraz rozwój numerycznych technik analizy pól umożliwiają wykonanie szczegółowej identyfikacji pola elektrycznego wewnątrz obiektów elektroenergetycznych, np. [1–4], w tym rozdzielnic hermetycznych izolowanych gazem lub suchym powietrzem, np. [5]. Taka analiza może być bardzo użyteczna w projektowaniu i przeprojektowywaniu rozdzielnic kompaktowych. Powyższe podejście może przyczynić się do zmniejszenia kosztów opracowania prototypów urządzeń oraz ograniczyć niezbędne badania laboratoryjne. Obliczenia rozkładu pola elektrycznego wykonano dla wybranego przedziału rozdzielnicy wnętrzowej 24 kV (rys. 1) produkowanej przez polską firmę ZPUE SA. Analiza została przeprowadzona przy użyciu profesjonalnego pakietu oprogramowania Maxwell (ANSYS), wykorzystującego metodę elementów skończonych (MES). W przedmiotowej rozdzielnicy izolacja SF6 będzie zastąpiona przez suche powietrze, ekologiczne, choć o 2,5 do 3-krotnie mniejszej wytrzymałości elektrycznej niż SF6. Przedstawiona analiza dotyczy przedziału z uziemnikiem oraz połączeniami szynowymi i przepustami. (rys. 2). Rozkłady pola elektrycznego w sąsiedztwie gołych przewodów są szczególnie interesujące, gdyż na ich powierzchni może być inicjowany przeskok lub mogą pojawiać się wyładowania niezupełne.

Opis rozdzielnicyAnalizowana w artykule rozdzielnica TPM [6] jest urządzeniem energetycz-nym spełniającym funkcje związane z przyłączeniem do sieci i z zasilaniem lub zabezpieczeniem jednego względ-nie dwóch transformatorów pracują-cych w obwodzie pierścieniowym lub promieniowym sieci elektroenergetycz-nej miejskiej. Dane techniczne rozdziel-nicy podano w tabeli 1. Wspomniany wyżej przedział uziemnika badanej roz-dzielnicy pokazano na rysunku 2.

Warunki brzegowe oraz zastosowana metoda numerycznaObliczanie rozkładu pola elektrycznego we wnętrzu rozpatrywanego przedzia-łu rozdzielnicy jest zagadnieniem skom-plikowanym z uwagi na konieczność wykonania analizy 3D pola generowa-nego przez złożony system połączeń szynowych pomiędzy bezpiecznikami i rozłącznikiem wraz z przepustami. Wspomniane pole elektryczne pod-lega również oddziaływaniu metalo-

wych i uziemionych osłon i wsporni-ków połączonych za pomocą śrub, na-krętek oraz podkładek, które w sposób istotny oddziałują na rozkład pola elek-trycznego. Tego rodzaju problem moż-na rozwiązywać wyłącznie przy zasto-sowaniu metod numerycznych.Metoda elementów skończonych (MES) [7] oraz metoda elementów brzegowych (MEB) [8] to metody, któ-re najczęściej są stosowane do anali-zy rozkładu pola elektrycznego i pola magnetycznego w urządzeniach elek-

StreszczenieWykonano obliczenia rozkładu pola elektrycznego w rozdzielnicy kom-paktowej 24 kV, wyposażonej w roz-łącznik dobezpieczony bezpieczni-kami ŚN oraz uziemnik. Obliczenia przeprowadzono dla obszaru połą-czeń szynowych i przepustów od-dzielających przedziały wewnętrz-ne rozdzielnicy. Przedmiotowa roz-dzielnica w swoim pierwotnym roz-wiązaniu była izolowana gazem SF6. Głównym celem przedstawionego modelowania numerycznego była analiza możliwości zastąpienia izo-lacji SF6 przez ekologiczne suche po-wietrze, które niestety charaktery-zuje się niższą wytrzymałością elek-tryczną. Wyniki obliczeń pozwoliły na ustalenie punktów o maksymal-nym natężeniu pola elektrycznego i w konsekwencji na wprowadzenie zmian w celu zmniejszenia naprężeń elektrycznych dla uniknięcia prze-skoku w izolacji gazowej.



Rys. 1 Rozdzielnica kompaktowa 24 kV produkcji ZPUE S.A., Włoszczowa

Tabela 1. Podstawowe parametry techniczne rozdzielnicy

Znamionowe napięcie sieci 20 kV

Górne napięcie łączeniowe 24 kV

Znamionowa częstotliwość 50 Hz

Znamionowe wytrzymywane napięcie izolacji 50 kV/60 kV

Znamionowe wytrzymywane napięcie udarowe 1.2/50 125 kV/145 kV

troenergetycznych. W artykule do ob-liczeń i analizy rozkładu pola zastoso-wano MES.Wspomniany wyżej problem opisany jest równaniem różniczkowym Lapla-ce’a dla skalarnego potencjału elek-trycznego:

z warunkami brzegowymi Dirichleta na powierzchniach przewodzących Γ ze znanym potencjałem φ :

oraz warunkami ciągłości pola na po-wierzchni Γ1 pomiędzy dielektrykami o różnych przenikalnościach elektrycz-nych (np. na granicy żywica – gaz):

gdzie ε+ i ε– oznaczają przenikalności elektryczne przylegających do siebie materia-łów.Natężenie pola elektrycznego opisuje znany wzór:

Wyniki obliczeń numerycznychPrzedstawione wyniki obliczeń rozkła-dów pola elektrycznego wykonano z użyciem PC z procesorem Intel Co-re i 7-2600K 3.4 GHz wyposażonym w 8 GB pamięci RAM.Całkowity czas wykonywania obliczeń wyniósł 2,5 godz. Obejmuje on czas ge-neracji siatki MES, obliczenia współczyn-ników równań algebraicznych oraz czas odwracania macierzy zagadnienia.Wyniki obliczeń dla układu połączeń pokazanego na rysunku 2 (przy dys-kretyzacji obszaru jak na rysunku 3) po-kazano na rysunkach 4 i 5.Rozkłady natężenia pola elektrycznego w sąsiedztwie wykonanego z gołych płaskowników oszynowania pośred-niego (na wysokości 70 mm od dolnej powierzchni obudowy) pokazano na rysunku 4b. Na tym poziomie, natęże-nie pola elektrycznego osiąga wartość równą 31,7 kV/cm. Jest to maksymalna wartość natężenia pola elektryczne-go w sąsiedztwie ciągów szynowych rozdzielnicy. Ta wartość natężenia po-la elektrycznego znacznie przekracza 21 kV/cm, przy której to wartości wy-stępują wyładowania niezupełne w po-wietrzu [9, 10]. W tych warunkach może dojść do przeskoku w izolacji gazowej, tj. w suchym powietrzu. Najprostszym

Opis rozdzielnicyAnalizowana w artykule rozdzielnica TPM [6] jesturządzeniem energetycznym spełniającym funkcje związane z przyłączeniem do sieci i z zasilaniem lub zabezpieczeniem jednego względnie dwóch transformatorów pracujących w obwodzie pierścieniowym lub promieniowym sieci elektroenergetycznej miejskiej. Dane techniczne rozdzielnicy podano w tabeli 1. Wspomniany wyżej przedział uziemnika badanej rozdzielnicy pokazano na rysunku 2.

Tabela 1PODSTAWOWE PARAMETRY TECHNICZNE ROZDZIELNICY




Znamionowe wytrzymywane napięcie izolacji 50 kV/60 kVZnamionowe wytrzymywane napięcie udarowe 1.2/50 125 kV/145 kV

Warunki brzegowe oraz zastosowana metoda numerycznaObliczanie rozkładu pola elektrycznego we wnętrzu rozpatrywanego przedziału rozdzielnicy jest zagadnieniem skomplikowanym z uwagi na konieczność wykonania analizy 3D pola generowanego przez złożony system połączeń szynowych pomiędzy bezpiecznikami i rozłącznikiem wraz z przepustami. Wspomniane pole elektryczne podlega również oddziaływaniu metalowych i uziemionych osłon i wsporników połączonych za pomocą śrub, nakrętek oraz podkładek, które w sposób istotny oddziałują na rozkład pola elektrycznego. Tego rodzaju problem można rozwiązywać wyłącznie przy zastosowaniu metod numerycznych.Metoda elementów skończonych (MES) [7] oraz metoda elementów brzegowych (MEB) [8] to metody, które najczęściej są stosowane do analizy rozkładu pola elektrycznego i pola magnetycznego w urządzeniach elektroenergetycznych. W artykule do obliczeń i analizy rozkładu pola zastosowano metodę MES.Wspomniany wyżej problem opisany jest równaniem różniczkowym Laplace'a dla skalarnego potencjału elektrycznego:

0ϕ∆ = (1)

z warunkami brzegowymi Dirichleta na powierzch-niach przewodzących Γ ze znanym potencjałem ϕ :

Rys. 2. Przedział uziemnika (osłona i urządzenia); części pozostające pod napięciem zaznaczono kolorem

amarantowym

Γϕ ϕ= (2)

oraz warunkami ciągłości na powierzchni IΓpomiędzy dielektrykami o różnych przenikal-nościach elektrycznych (np. na granicy żywica – gaz):

0I In nΓ Γ

ϕ ϕε ε+ −+ −∂ ∂

− =∂ ∂

(3)

gdzie ε + i ε − oznaczają przenikalności elektryczne przylegających do siebie materia-łów.Natężenie pola elektrycznego opisuje znany wzór:

gradϕ= −E (4)








0ϕ∆ = (1)



amarantowym

Γϕ ϕ= (2)


0I In nΓ Γ

ϕ ϕε ε+ −+ −∂ ∂

− =∂ ∂

(3)


gradϕ= −E (4)








0ϕ∆ = (1)



amarantowym

Γϕ ϕ= (2)


0I In nΓ Γ

ϕ ϕε ε+ −+ −∂ ∂

− =∂ ∂

(3)


gradϕ= −E (4)








0ϕ∆ = (1)



amarantowym

Γϕ ϕ= (2)


0I In nΓ Γ

ϕ ϕε ε+ −+ −∂ ∂

− =∂ ∂

(3)


gradϕ= −E (4)








0ϕ∆ = (1)



amarantowym

Γϕ ϕ= (2)


0I In nΓ Γ

ϕ ϕε ε+ −+ −∂ ∂

− =∂ ∂

(3)


gradϕ= −E (4)



Rys. 2. Przedział uziemnika (osłona i urządzenia); części pozostające pod napięciem zaznaczono kolorem amarantowym

sposobem zmniejszenia natężenia po-la elektrycznego na powierzchniach połączeń szynowych byłoby zwiększe-nie odległości pomiędzy elementami przewodzącymi a uziemionymi. Nie-stety takie rozwiązanie prowadzi do niepożądanego zwiększenia wymia-rów zewnętrznych rozdzielnicy. Innym rozwiązaniem może być zastosowanie, np. połączeń szynowych wykonanych z przewodów okrągłych. Jeszcze innym sposobem pozwalającym na zmniej-

szenia natężenia pola elektrycznego może być zmiana drogi prowadzenia połączeń szynowych wewnątrz rozwa-żanego przedziału rozdzielnicy.Rozkład pola elektrycznego na górnej i dolnej powierzchni obudowy bada-nego przedziału rozdzielnicy pokaza-no na rysunku 5. Szczególnie intere-sujący jest rozkład pola elektrycznego w sąsiedztwie przepustów. Na rysunku 5 można zauważyć, że natężenie pola w dolnej części przedziału rozdzielni-

cy, pomiędzy przepustami a obudową (w izolatorach z żywicy epoksydowej) wynosi 240 kV/cm i jest znacznie więk-sza od wartości natężenia pola wokół przepustów w górnej części obudowy (36 kV/cm). Wynika to z różnicy śred-nic przepustów. Obliczona wartość natężenia pola elektrycznego wokół przepustów jest znacznie mniejsza od wytrzymałości elektrycznej materiału, z którego wykonane są otaczające je izolatory.

Rys. 3. Approksymacja przedziału uziemnika elementami skończonymi (obudowa i urządzenia)



WnioskiW artykule przedstawiono sposób postępowania pozwalający na wy-znaczenie miejsc o największych natężeniach pola elektrycznego w rozważanym przedziale rozdzielni-cy kompaktowej. W sąsiedztwie izola-torów epoksydowych natężenie pola elektrycznego jest znacznie mniejsze od wytrzymałości elektrycznej tych-że izolatorów.Z kolei, w sąsiedztwie wykonanych z gołych płaskowników połączeń szy-nowych natężenie pola elektryczne-go znacznie przekracza wartość 21 kV/cm, przy której to wartości w suchym powietrzu powstają wyładowania nie-zupełne. W suchym powietrzu w miej-scach tych może także nastąpić prze-skok. W przypadku miejscowego prze-kroczenia wartości natężenia pola elek-trycznego możliwe jest wprowadzenie stosunkowo prostych zmian w celu

uniknięcia przeskoku w izolacji gazo-wej (suche powietrze).

nW. Krajewski1), H. Sibilski1),

R. Wojciechowski2), A. Dzierżyński1)

1) Instytut Elektrotechniki, ul. Pożaryskiego 28, 04-703 Warszawa;

2) ZPUE S.A., ul. Jędrzejowska 79c, 29-100 Włoszczowa

Literatura1. W. Krajewski, „Numerical modelling

of the electric field in HV substa-tions”, IEE Proc. Sci. Meas. Technol., Vol. 151, No. 4, 2004, s. 267–272

2. B. Trkulja, Ž. Štih, „Computation of electric fields inside large substa-tions” IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 24, No. 4, 2009, s. 1898-1902

3. A. Ranković, M.S. Savić, „Generalized charge simulation method for the cal-culation of the electric field in high voltage substations”, Electrical Engine-

ering, Vol. 92, No. 2, July 2010, s. 69–774. Z. Zhang, X. Xie, L. Li, D. Xiao, W.

He, „Super-fast multipole method for power frequency electric field in substations”, COMPEL, Vol. 33, No. 1-2, 2014, s. 594–610

5. W. Krajewski, „Numerical evaluation of the electric field in the compact switchgear of medium voltage”, Prace Instytutu Elek-trotechniki, Zeszyt 267, 2014, s. 35–48

6. http://zpue.pl/en/mv-switchgear/tpm/information.html

7. O.C. Zienkiewicz, „The Finite Ele-ment in Engineering Science”, Mc-Graw-Hill, New York, 1971

8. C.A. Brebbia, J.C.F Telles, L.C. Wrobel, „Boundary Element Techniques”, Spring-er, Berlin Heidelberg New York, 1984

9. W.F. Peak, „Dielectric Phenomena in High Voltage Engineering”, McGraw--Hill, 1929

10. Z. Flisowski, „Technika Wysokich Na-pięć”’ WNT, Warszawa, 1992

Rys. 5. Rozkład pola elektrycznego w uziemniku na poziomie 0 (a) i na poziomie 280mm (b)

Rys. 4. Rozkład pola elektrycznego w przedziale rozłącznika na poziomie 35 (a) i 70 mm (b)

a) b)

a) b)



http://www.scopus.com/authid/detail.url?authorId=25936831400&eid=2-s2.0-70350289394


http://www.scopus.com/source/sourceInfo.url?sourceId=17370&origin=recordpage










Do idei budowy polskiej rozdziel-nicy GIS powrócono w 2009 r. w ELEKTROBUDOWIE SA. Wów-

czas w zakładzie produkcyjnym Rynku Dystrybucji Energii w Koninie rozpo-częto pierwsze prace studialne i anali-zy, prowadzone m.in. przy współpracy prof. Jana Maksymiuka i prof. Zbignie-wa Pochanke z Politechniki Warszaw-skiej. Wykonano szczegółowe anali-zy istniejących na świecie konstrukcji rozdzielnic na napięcia znamionowe z przedziału od 72,5 kV do 145 kV za-równo wiodących producentów z Eu-ropy Zachodniej (Niemiec, Szwajcarii i Francji) jak i z Dalekiego Wschodu (Ja-ponii, Korei Południowej i Chin). Pod-jęta została decyzja o skonstruowa-niu budowie rozdzielnicy gazowej dla wspomnianego przedziału napięć zna-mionowych o budowie modułowej, małogabarytowej (standardowa szero-kość pola 800 mm) i parametrach prą-dowych 3150 A / 40 kA. Decyzja ta po-parta została analizami wykazującymi

Optima 145 – pierwsza polska rozdzielnica GIS 110 KV – budowa, montaż, eksploatacjaPierwsze w Polsce prace badawczo-rozwojowe nad rozdzielnicą GIS 110 kV wykonane zostały jeszcze w latach siedemdziesiątych i wczesnych osiemdziesiątych w zespole Instytutu Elektrotechniki w Warszawie-Międzylesiu, w skład którego wchodzili m. in. Stanisław Jankowicz, Witold Proga, Andrzej Piechocki i Wojciech Poniecki. Doprowadziły one do zbudowania prototypów wyłącznika napowietrznego z SF6 oraz rozdzielnicy GIS 110 kV [1]. Prototyp rozdzielnicy w układzie H3 o fazach rozdzielonych zainstalowany został na stacji elektroenergetycznej Miłosna (Sulejówek) k. Warszawy. Jedno z pól liniowych rozdzielni napowietrznej 110 kV otrzymało dodatkową gałąź równoległą, w której umieszczono doświadczalną rozdzielnicę GIS zabudowaną w prowizorycznym budynku o konstrukcji z płyt betonowych, zapewniającym warunki zbliżone do eksploatacji wnętrzowej. Montaż urządzeń wykonano w końcu 1978 r. a włączenie do ruchu elektrycznego nastąpiło w sierpniu 1979 r. Planowano, że rozdzielnica ta stanie się wzorcem do produkcji seryjnej jaką zamierzano uruchomić w Zakładach Wytwórczych Aparatury Wysokiego Napięcia ZWAR Z-2 w Warszawie-Międzylesiu. Niestety kryzys gospodarczy lat osiemdziesiątych spowodował wstrzymanie prac a tym samym zakończenie dalszego rozwoju tej konstrukcji.

StreszczenieW artykule przedstawiono historię powstania, budowę oraz pierwsze doświadczenia z montażu i eksplo-atacji pierwszej skomercjalizowanej w Polsce rozdzielnicy w izolacji ga-zowej typu Optima 145.

Fot. 1. Model doświadczalnej rozdzielnicy GIS 110 kV powstałej w Instytucie Elektro-techniki i zainstalowanej w 1978 r. na stacji elektroenergetycznej Miłosna (Sulejówek) k. Warszawy



istotne potrzeby energetyki krajowej w zakresie modernizacji i budowy no-wych stacji elektroenergetycznych 110 kV / SN, a w szczególności możliwości zastępowania dotychczasowych roz-dzielni napowietrznych bazujących na aparaturze konwencjonalnej rozdziel-niami napowietrznymi GIS. Praktyczne prace konstrukcyjne roz-poczęły się w 2010 r. w zespole kiero-wanym przez Sławomira Staszaka. We wrześniu 2011 r. prototypowe pole roz-dzielnicy, której nadano handlową na-zwę Optima 145, zaprezentowano po raz pierwszy publicznie na Międzyna-rodowych Energetycznych Targach Bielskich ENERGETAB, wywołując spore zainteresowanie potencjalnych klien-tów krajowych i zagranicznych. Przez kolejne kilkanaście miesięcy prowadzo-ny był intensywny program prób typu. Przeznaczony dla Optimy 145 wyłącz-nik typu EB-01 został poddany pełne-mu programowi prób typu w labora-torium KEMA w Arnhem w Holandii. Równolegle inne moduły rozdzielnicy poddano szczegółowym badaniom w krajowych laboratoriach Instytutu Energetyki i Instytutu Elektrotechniki. Stosunkowo szybko po skomercjalizo-waniu ELEKTROBUDOWA zrealizowa-ła pierwszą sprzedaż nowego wyrobu w ramach budowanej przez firmę „pod klucz” nowej stacji elektroenergetycz-nej RPZ-11 w Białymstoku przeznaczo-nej dla Polskiej Grupy Energetycznej (PGE Dystrybucja, Oddział Białystok). W stacji tej zainstalowano rozdzielnicę GIS Optima w konfiguracji H5: z dwoma polami liniowymi, polem sprzęgłowym i dwoma polami transformatorowymi. Włączenie rozdzielnicy do ruchu elek-trycznego nastąpiło latem 2014 r.

Konstrukcja i budowa rozdzielnicy Proces zaprojektowania konstruk-cji w ELEKTROBUDOWIE obejmował wszystkie elementów składowych roz-dzielnicy wysokiego napięcia typu GIS uwzględniając całą aparaturę łączenio-wą rozdzielnicy w tym wyłącznik wyso-kiego napięcia. Takie podejście do pro-jektowania wymagało zaangażowania w zadanie wielu konstruktorów, tech-nologów, specjalistów od inżynierii materiałowej i chemików. Do projektu włączono również specjalistów z krajo-wych i zagranicznych ośrodków nauko-wych, którzy swoim doświadczeniem wspomagali proces projektowania w zakresie obliczeń inżynierskich, sy-mulacji, analiz oraz optymalizacji kon-strukcji. Platformę dla wszystkich prac projektowych stanowiło nowoczesne

oprogramowanie wspierające klasy CAD/CAM uzupełnione specjalistycz-nym oprogramowaniem przygotowa-nym wyłącznie w celu dokonywania obliczeń parametrów konstrukcyjnych współczesnych wyłączników wysokie-go napięcia oraz izolacji wysokonapię-ciowej.Rozdzielnica została zbudowana z naj-wyższej jakości komponentów, które produkowane są przez renomowanych i doświadczonych poddostawców kra-jowych jak i zagranicznych – na trzech kontynentach. Montaż rozdzielnicy od-bywa się w zakładzie w Koninie w spe-cjalnej hali montażowej – tzw. ang. clean room, zapewniającej bardzo wy-sokie standardy czystości pomieszczeń oraz najwyższą jakość montażu. Kolejno opisane zostaną poszczególne, podstawowe komponenty wchodzące w skład rozdzielnicy Optima 145:

y Obudowa – wykonana jest z odle-wów aluminiowych co zapewnia jej wysoką szczelność, trwałość i pożą-daną estetykę.

y Izolatory barierowe i przepusto-we – to podstawowy elementy de-cydujące o właściwościach izolacyj-nych i eksploatacyjnych rozdzielnicy. Materiały użyte do budowy izolato-rów to zestaw żywic z odpowied-nimi domieszkami, zapewniający-mi równomierny rozkład pola elek-trycznego.

y System szyn zbiorczych i ele-menty stykowe o maksymalnym prądzie znamionowym 3150 A za-pewniają minimalne straty cieplne, dzięki bardzo małej rezystancji to-

rów głównych. Styki łączące ele-menty systemu szyn zbiorczych oraz układy stykowe wewnątrz po-la rozdzielnicy zostały opracowa-ne z uwzględnieniem najnowszych technologii w dziedzinie materia-łoznawstwa elektrotechniczne-go. Konstrukcja pola rozdzielczego Optimy 145 umożliwia realizację jednego, dwóch lub nawet trzech systemów szyn zbiorczych a zara-zem realizację praktycznie każdego, nawet najbardziej złożonego, sche-matu rozdzielni WN.

y Wyłącznik wysokiego napięcia rozdzielnicy typu EB-01 – to no-woczesna konstrukcja wyłącznika z komorą samosprężną dorównują-ca swoimi parametrami współcze-snym konstrukcjom wyłączników z izolacją gazową wiodących produ-centów światowych. Optymalizacja konstrukcji oraz zastosowanie bar-dzo trwałych materiałów stykowych pozwoliły na skonstruowanie apara-tu o optymalnych gabarytach z jed-noczesnym uwzględnieniem dużej trwałości i żywotności wyłącznika. Takie podejście zapewniło ograni-czenie kosztów eksploatacji związa-nych z okresowymi przeglądami i re-montami wyłączników. Na życzenie Klienta każdy wyłącznik może być wyposażony w bardzo nowoczesny system służący do monitorowania pracy wyłącznika i oceny jego stanu technicznego, który umożliwia m.in: rejestrację ilości cykli łączeniowych, ocenę stanu styków głównych i opalnych, ocenę działania napędu

Tabela 1. Parametry techniczne rozdzielnicy Optima 145Napięcie znamionowe kV 123/145Częstotliwość znamionowa Hz 50Prąd znamionowy A 2000/2500/3150Znamionowy prąd krótkotrwały wytrzy-mywany kA / s 31,5 / 3 ; 40 / 3

Znamionowy prąd zwarciowy kA 80 ; 100

Napięcie 1-minutowe wytrzymywane kV230 (między ziemią a fazą)

230+73 (między otwartymi stykami)Napięcie wytrzymywane przy zerowym ciśnieniu (5 min) kV 109

Napięcie udarowe (1,2/50μS) kV550 (między fazą a ziemią)

550+103 (przez otwarte styki)

Ciśnienie znamionowe/ciśnienie alarmowe (dla 20 st. C) MPa

0.6/0.5 (dla przedziału wyłącznikowego)0.5/04 (dla pozostałych przedziałów

Wilgotność gazu µL/L

przedział wyłącznikowy: <= 150 (w czasie dostawy i przyjęciapozostałe przedziały:<=250

(w czasie dostawy i przyjęcia

Poziom wyładowań niezupełnych pC <=5

Roczny ubytek gazu % / rok <=0,5

Poziom zakłóceń radioelektrycznych µV <=500

Szerokość pola mm 800



wyłącznika (charakterystyki ruchu, prędkości styków) itp. pomiary prą-dów cewek i silnika zbrojenia napę-du, kontrolę ciągłości obwodów ste-rowania oraz monitorowanie trendu ubytku gazu w wyłączniku,

y Napęd wyłącznika wysokiego napięcia typu OPM-01 – klasyczna konstrukcja napędu zasobnikowo--sprężynowego zapewnia niezbęd-ną energię do skutecznego i nie-zawodnego działania wyłącznika. Napęd zbudowano w oparciu o mi-nimalną liczbę elementów rucho-mych i współdziałających. Posiada on klasę trwałości mechanicznej M2 (10 tys. cykli ZW).

y Odłączniki i uziemniki (łącznik 3-położeniowy – TPS ang. Three--Position Switch), uziemnik szybki (FES – ang. Fast Earthing Switch) – to aparaty o budowie modułowej, któ-rym poświęcono szczególną uwa-gę podczas procesu projektowania i budowy rozdzielnicy, gdyż od nich zależy w dużej mierze bezpieczeń-stwo eksploatacji rozdzielnicy oraz poprawność wykonywania czynno-ści łączeniowych. Zastosowanie ma-teriałów stykowych o podwyższonej trwałości mechanicznej i elektrycz-nej oraz efektywne mechanizmy na-pędowe aparatów dają gwarancję niezawodnej pracy oraz pewność, że zadana czynność łączeniowa zo-stanie wykonana zgodnie z polece-niem operatora rozdzielnicy. Jedno-czesne zastosowanie mechanicz-nych blokad między odłącznikiem i uziemnikiem zapewnia bezbłędne wykonanie sekwencji łączeniowej. Odłączniko-uziemnik TPS umożliwia uzyskanie trzech możliwych poło-żeń: załączony, odłączony, uziemio-ny. Zadaniem odłącznika szybkiego FES jest szybkie zamknięcie obwo-du linii kablowej lub napowietrznej, dla uniknięcia możliwości wystą-pienia zwarcia łukowego wewnątrz rozdzielnicy. Konstrukcja uziemnika szybkiego wytrzymuje dwukrotne załączenie pełnego, znamionowe-go prądu zwarciowego.

y Odłącznik MID (ang. Maintenance Isolating Device) - instalowany jest opcjonalnie, umożliwia odseparo-wanie pola od systemu szyn zbior-czych. Aparat ten nie posiada zdol-ności łączeniowej.

y Przekładniki prądowe i napięcio-we – ze względu na wysokie wyma-gania stawiane przez naszych klien-tów w obszarze pomiarów i automa-tyki zabezpieczeniowej w przekład-nikach prądowych i napięciowych

uzwojenia produkowane i dostar-czane są przez poddostawców bę-dących europejskimi liderami w tej dziedzinie. Dzięki takiemu podej-ściu nasi klienci mogą elastycznie wybierać w rozwiązaniach i kon-figuracjach układu pomiarowego w zależności od potrzeb danego obiektu stacyjnego. Przekładnik napięciowy jest wyposażony stan-dardowo w odłącznik zabudowany wewnątrz jego przedziału, separują-cy go od pozostałej części obwodu głównego pola na czas próby izola-cji kabla podłączonego do pola na-pięciem stałym lub przemiennym bez ponoszenia ryzyka uszkodzenia izolacji uzwojeń przekładnika. Na-pęd odłącznika przekładnika napię-ciowego może być wykonany jako ręczny lub elektryczny.

y Ograniczniki przepięć – zabudo-wane wewnątrz oddzielnego mo-dułu gazowego złożone ze stosów warystorów ZnO zabezpieczają apa-raturę przed skutkami przepięć mo-gącymi pojawić się w obwodach głównych.

y Szynoprzewody w izolacji gazo-wej – GIL (ang. Gas Insulated Lines) – opcjonalnie służą do łączenia ob-wodów głównych na odległości do nawet kilkudziesięciu metrów, np. między oddalonymi sekcjami roz-dzielnicy lub do wyprowadzeń linii napowietrznych i przyłączy transfor-matorów mocy.

y Rama posadowcza – pełni funkcję ramy nośnej konstrukcji pola i ramy transportowej. Rama została wyposa-żona w układ do poziomowania pola. Ze względu na indywidualne podej-

Fot. 2. Rozdzielnica Optima 145 zainstalowana na stacji 110 kV / 15 kV RPZ-11 w Bia-łymstoku

Fot. 3. Końcowa faza montażu rozdzielnicy Optima 145, 13-polowej, dwusystemowej na stacji 110 kV / 6 kV GST-KPB Polkowice-Sieroszowice



ście do każdego obiektu rama posa-dowcza oraz elementy posadowienia rozdzielnicy są przedmiotem uzgod-nień na etapie realizacji projektu.

y Szafa sterująca – oprócz trady-cyjnych elementów związanych ze sterowaniem napędami rozdzielni-cy zawiera jednostkę monitorują-cą pracę wszystkich podzespołów rozdzielnicy w trakcie jej eksploata-cji. Jednostka monitorująca rejestru-je m.in. wielkości elektryczne stany pracy napędów, stan obudów napę-dów (otwarte, zamknięte) zmiany ci-śnienia, awaryjne zadziałania, histo-rię czynności manewrowych.

Pierwsze dostawy dla odbiorców krajowychJak już wspomniano we wstępie pierw-szą referencją handlową dla rozdzielni-cy typu Optima 145 stała się stacja elek-troenergetyczna RPZ-11 zlokalizowana przy ul. Franciszka Karpińskiego na po-łudniowych obrzeżach Białegostoku (dzielnica Dojlidy Górne). Stacja ta stanowi rozwiązanie mode-lowe dla nowych i modernizowanych stacji RPZ i GPZ 110 kV / SN w krajowej energetyce dystrybucyjnej, służące praktycznej realizacji nowoczesnego systemu zasilania nowej infrastruktury miejskiej z sieci 110 kV. W Polsce dzia-ła kilkaset stacji 110 kV / SN, w których strona 110 kV wykonana jest na bazie napowietrznych aparatów elektrycz-nych w bardzo różnym wieku. Naj-starsze z nich powstały jeszcze w la-tach sześćdziesiątych i niejednokrotnie poddawane były tylko nieznacznym modernizacjom. Teraz nadchodzi czas zastąpienia ich nowymi urządzeniami w technologii GIS, pozwalającymi za-budowę wewnątrz budynku. Stacja RPZ-11 umieszczona została w budynku o interesującej architektu-rze, na pierwszy rzut oka nie zdradza-jącym nawet przeznaczenia obiek-tu. Wszystkie doprowadzenia linii 110 kV i 15 kV wykonano za pomocą kabli podziemnych a rozdzielnie obu pozio-mów napięć umieszczone są całkowi-cie wewnątrz budynku wraz z dwoma transformatorami o mocy 25 MVA każ-dy. Rozdzielnia 15 kV zbudowana jest na bazie pól rozdzielczych typu D-17PL produkcji ELEKTROBUDOWY, wyposa-żonych w silnikowe napędy do przesu-wania członów wysuwnych i silnikowe napędy uziemników. Jest ona złożona z dwóch sekcji i liczy łącznie 50 pól.Stacja RPZ-11 powiązana została z sys-temem elektroenergetycznym dwo-ma liniami kablowymi 110 kV powsta-łymi w wyniku przecięcia dotychcza-

sowej linii relacji RPZ-4 - Narew. Linie te wprowadzone zostały na specjal-ny słup kratownicowy usytuowany w odległości kilkuset metrów od sta-cji, na którym umieszczono izolatory przepustowe łączące odpowiednio napowietrzne i kablowych części linii łączących dwukierunkowo słup z bu-dynkiem stacyjnym. Kolejne dwie referencje – dostawy 5-polowych rozdzielnic Optima 145 na stacje RPZ Pruszków (PGE Dystrybucja – Oddział Warszawa) i RPZ Polesie (PGE Dystrybucja – Oddział Łódź-Miasto) pozwoliły ELEKTROBUDOWIE w latach 2015–2016 na ugruntowanie doświad-czeń w zakresie montażu i uruchomień najbardziej typowych, jednosystemo-wych rozdzielnic przeznaczonych dla stacji 110 kV/SN w energetyce dystry-bucyjnej. Kolejne, podobne rozdzielni-ce jednosystemowe dostarczane będą w najbliższych kilkunastu miesiącach dla stacji Morska w Koszalinie (ENER-GA, Koszalin), Jelonki (RWE, Warszawa) oraz Łódź-Śródmieście (PGE Dystrybu-cja – Oddział Łódź-Miasto). Na ostatniej z wymienionych stacji zainstalowanych zostanie aż 11 pól Optimy 145.Oprócz spółek dystrybucyjnych roz-dzielnica dostarczana jest również dla odbiorców przemysłowych. Dobrym przykładem mogą tu być rozdzielnice zamówione przez KGHM Polska dla sta-cji w zagłębiu miedziowym: 13-polowa, dwusystemowa dla stacji 110 kV / 6 kV GST-KPB Polkowice-Sieroszowice oraz 5-polowa, jednosystemowa dla stacji 110 kV / 6 kV KLT-KGHM Rynarcice.Kolejnym obszarem zastosowań roz-dzielnicy Optima 145 są nowoczesne systemy transportu szynowego. Przy-kładem jest tu zamówienie firmy PKP Energetyka na dostawę tych urządzeń na kolejową podstację trakcyjną 110 kV / 3 kV (DC) PT Świlcza. Zastąpienie przestarzałych rozdzielni napowietrznych 110 kV nowoczesnymi wnętrzowymi rozdzielnicami GIS Opti-ma 145 przynosi konkretne korzyści spółce dystrybucyjnej czy też odbior-cy przemysłowemu. Przeniesienie roz-dzielni 110 kV do warunków wnętrzo-wych przyczynia się do uniezależnienia od niszczącego wpływu narażeń klima-tycznych – przede wszystkim wilgoci, niskich temperatur itp. Zmniejsza się pracochłonność obsługi i podwyższa niezawodność urządzeń. Trwałość no-woczesnej rozdzielnicy GIS przekracza 50 lat nieprzerwanej eksploatacji. Za-stosowanie rozdzielnicy GIS 110 kV pro-dukcji ELEKTROBUDOWY jest również gwarancją szybkiej reakcji serwisu, któ-ry może interweniować w dowolnym

miejscu na terenie Polski w ciągu zale-dwie kilku godzin od powiadomienia.

Montaż, próby pomontażowe i doświadczenia eksploatacyjneMontaż rozdzielnicy GIS Optima 145 na obiekcie stacyjnym jest stosunkowo prosty i szybki, dzięki zastosowaniu mo-dułowej konstrukcji rozdzielnicy (trans-portowanej z zakładu produkcyjnego w formie zmontowanych pól) a także modułowej konstrukcji samego pola, umożliwiającej w razie potrzeby łatwy demontaż / montaż poszczególnych aparatów. Do montażu nie jest po-trzebny dźwig suwnicowy, choć wielu użytkowników preferuje wyposażenie w to urządzenie pomieszczenia roz-dzielnicy GIS. Do przemieszczania pól po podłodze pomieszczenia rozdziel-ni wystarczają w zupełności specjalne wózki transportowe. Czas montażu ty-powej rozdzielnicy 5-polowej (H5), jed-nosystemowej nie powinien przekra-czać 14 dni – od dostawy pierwszych elementów z zakładu produkcyjnego, do gotowości zmontowanego urzą-dzenia do prób. Próby pomontażowe obejmują (zgod-nie z wymaganiami obowiązujących norm krajowych i europejskich):

y Sprawdzenie obwodów głównych rozdzielnicy napięciem przemien-nym 1-minutowym za pomocą apa-ratury HIGHVOLT, typ WPG 160/510 G.

y Pomiar wyładowań niezupełnych za pomocą aparatury OMICRON, typ MPD 500.

y Sprawdzenie szczelności gazowej - urządzenie DILO 3-033-R002.

y Pomiar rezystancji obwodów głów-nych – miernik PROMET 100, KoCos.

y Sprawdzenie izolacji obwodów po-mocniczych – standardowy induk-tor.

y Wizualne sprawdzenie przekładni-ków prądowych: tabliczki znamio-nowe, oznaczenia połączeń.

y Próby działania mechanicznego: y Sprawdzenie działania wyłącznika – pomiar charakterystyk i czasów działania za pomocą testera wy-łączników ACTAS CS 24

y Sprawdzenie działania napędów: uziemnika, odłącznika, uziemnika szybkiego – również ACTAS CS 24.

y Przeprowadzenie analizy gazu SF6 (w tym punktu rosy) - Analizator pa-rametrów gazu: DILO , typ 3-038R-R303.

y Pomiar prądów upływu ograniczni-ków przepięć przy napięciu znamio-nowym (jeżeli ma zastosowanie) – miliamperomierz.

y Końcowe oględziny.



Tabela 2. Parametry techniczne wyłącznika EB-01Liczba biegunów 3Prąd znamionowy zgodnie z wymaganiami projektu

- maks. 3150 A Prąd znamionowy wyłączalny zwarciowy a) składowa zmienna, zwarcie symetryczne 3 fazowe 40 kA skut. b) składowa zmienna, zwarcie 1 fazowe doziemne 40 kA skut. Prąd znamionowy zwarciowy załączalny 100 kA szczyt.Współczynnik pierwszego wyłączenie bieguna kpp:a) 10% 1,5b) 30% - 100% 1,3c) wyłączenie przy opozycji faz / for out-of-phase 2,0Znamionowa sekwencja łączenia:a) Normalna CO(3f)-15s-CO(3f)b) szybkie ponowne załączenie (trójfazowe) O(3f)-0,3s-C(3f)O(3F)-3min-CO(3F)Czas wyzwalania 3 cykle Czas znamionowy:a) znamionowy czas wyłączenia ≤ 50 msb) niejednoczesność otwierania ≤ 3 msc) niejednoczesność zamykania ≤ 3 msPrąd znamionowy zwarciowy a) wartość skuteczna 40 kAb) wartość szczytowa 100 kAc) czas trwania 1 lub 3 sZnamionowe parametry przejściowych napięć powrotnych dla zwarć na zaciskach, zwarć pobliskich i wyłączania w warunkach niezgodności (opo-zycji) faz i szeregów probierczych T10, T30, T60, T100 /

zgodnie z Tabelą 1B i Tabelą 14normy PN-EN 62271-100 dla napię-

cia znamionowego Minimalny prąd wyłączalny, indukcyjny 10 APrąd znamionowy wyłączalny linii napowietrznej w stanie jałowym po-jemnościowy 50A

Prąd znamionowy wyłączalny linii kablowej w stanie jałowym pojemnościowy 160 AZdolność wyłączania prądów pojemnościowych Klasa C2Wytrzymałość elektryczna Klasa E1Trwałość mechaniczna Klasa M2Znamionowe poziomy izolacji:napięcie wytrzymywane krótkotrwałe o częstotliwości sieciowej do ziemi i między biegunami wyłącznika 230 kV

napięcie wytrzymywane krótkotrwałe o częstotliwości sieciowej otwarte-go wyłącznika 265 kV

napięcie wytrzymywane udarowe piorunowe do ziemi i między bieguna-mi wyłącznika 550 kV

napięcie wytrzymywane udarowe piorunowe otwartego wyłącznika 630 kVZasilanie obwodów sterowniczych i pomocniczych:a) napięcie znamionowe zasilania cewki zamykającej i cewek otwierających 110 / 220 V DC

y zakres napięcia cewki zamykającej 0,85 – 1,1 Un y zakres napięcia cewek otwierających 0,7 – 1,1 Un

b) napięcie znamionowe zasilania obwodów pomocniczych 110 / 220 V DCc) napięcie znamionowe zasilania grzejników 230 V ACLiczba cewek:a) liczba cewek zamykających 1b) liczba cewek otwierających 2 lub 3Napęd trójbiegunowy a) zasada działania / operating principle zasobnikowo-sprężynowy zbrojony

silnikiem elektrycznym b) wyposażenie:

y napięcie znamionowe silnika 220 V DC y zakres napięcia znamionowego 0,85 – 1,1 Un y ilość wolnych zestyków pomocniczych typu NO ≥ 5 standard, większa liczba styków

pomocniczych do uzgodnienia y ilość wolnych zestyków pomocniczych typu NZ ≥ 5 standard, większa liczba styków

pomocniczych do uzgodnienia y prąd znamionowy łączeniowy zestyków pomocniczych 5 A / 220 V DC / 20 ms

Stała czasowa obwodu prądu stałego DC < 20 msŚrodowisko gaszenia gazu SF6

ELEKTROBUDOWA SA re-alizuje cały zakres badań pomontażowych własny-mi siłami i za pomocą wła-snego sprzętu kontrolno--pomiarowego. Staranne wykonanie tych badań skutkuje bezawaryjną pracą urządzenia po jego włączeniu do ruchu elek-trycznego. Dotychczasowe, blisko 2-letnie doświadczenia eksploatacyjne Optimy 145 w krajowej energe-tyce dystrybucyjnej wy-kazują jak dotąd, prawi-dłowość przyjętych roz-wiązań technicznych i technologicznych. Inter-wencje serwisu dla tych urządzeń sprowadzały się do niewielkich działań ko-rekcyjnych, bez istotnego zagrożenia dla sprawno-ści ruchowej urządzeń. Pozytywne doświadcze-nia eksploatacyjne z wnę-trzową rozdzielnicą GIS stały się również moty-wacją dla rozpoczęcia prac nad analogicznym urządzeniem przeznaczo-nym do zastosowań na-powietrznych Optima 145 AIR oraz rozdzielnic typu Optima 145 o podwyższo-nym prądzie zwarciowym 50/63 kA.

nmgr inż. Sławomir Staszak

dr inż. Jacek Nowicki ELEKTROBUDOWA SA

Literatura[1] Stanisław Jankowicz, Witold Proga, Andrzej Pie-chocki – Doświadczenia z eksploatacji rozdzielnicy i wyłącznika napowietrz-nego, wolnostojącego WN, „Wiadomości Elek-trotechniczne” nr 13-14, 1985 r.



1. WSTĘPW związku z gwałtownym rozwojem przemysłu oraz technologii, strategicz-nym zagadnieniem staje się produkcja oraz konsumpcja energii elektrycznej. Powolne wyczerpywanie się nieodna-wialnych źródeł, z których produko-wana jest energia elektryczna, zmusza ludzkość do poszukiwania źródeł al-ternatywnych. Zastąpienie obecnych paliw (ropy naftowej, gazu czy węgla) wydaje się być problemem trudnym do rozwiązania, a jego rozwikłanie odległe w czasie. Podstawowym rozwiązaniem tego problemu jest wprowadzenie zrównoważonej polityki energetycz-nej, by odsunąć w czasie groźbę kry-zysu energetycznego. Jednym z głów-nych narzędzi prowadzenia zrówno-ważonej polityki energetycznej jest poprawa efektywności energetycznej na każdym etapie eksploatacji energii, począwszy od jej produkcji poprzez przesył, dystrybucję, a kończąc na wy-korzystaniu. Sposobem na realizację powyższych celów jest m.in. wdroże-nie systemów zarządzania budynkiem.

2. SYTUACJA ENERGETYCZNA NA ŚWIECIEWedług danych z roku 2009, liczeb-ność populacji ludzkiej wynosi w przy-bliżeniu 6,75 mld. Na ziemi z roku na rok przybywa około 80 mln ludzi, a styl życia obecnie obraca się głównie wo-kół konsumpcji energii. Bez niej nie-możliwe jest zaspokajanie podstawo-wych potrzeb takich jak „bezpieczne schronienie, ciepło, produkcja i dosta-wa żywności i wody, transport, wytwa-rzanie i dystrybucja wyrobów prze-

mysłowych, edukacja, nauka, kultura i rozrywka” [1]. Człowiek w celu wy-produkowania tej energii wykorzystu-je źródła energii pierwotnej. Zgodnie z danymi przedstawionymi na rys. 1, energia pozyskiwana bezpośrednio z naturalnych zasobów nieodnawial-nych to ponad 90% ogólnej produk-cji całkowitej energii na świecie. Naj-większy, aż 33% udział wykorzystania przypada na ropę naftową. Natomiast odnawialne źródła energii to zaled-wie 10% produkcji energii na świe-cie, z czego aż 7% to hydroenergia. W drugiej połowie XX wieku nastą-piło przyspieszone zużywanie nieod-nawialnych źródeł energii, które jest spowodowane szybkim wzrostem za-potrzebowania na każdą formę ener-gii, w tym energię elektryczną. Faktem jest, że zasoby ziemskich kopalin, które są dotychczasowymi źródłami energii

pierwotnej, są wyczerpywane. Eksplo-zja demograficzna oraz gwałtowny rozwój przemysłu znacznie przyspie-szyły zapotrzebowanie na energię, co wpływa na równie szybkie zużywanie ropy naftowej, węgla, gazu oraz ura-nu, których pozyskiwanie staje się co-raz droższe.Rezerwy energii pierwotnej [3] w prze-ciągu 35 lat zwiększyły się o około 175%, lecz zapotrzebowanie wzrosło o ponad 220%. Rezerwy i zasoby ener-gii pierwotnej, przy obecnym zużyciu surowców, powinny wystarczyć na: ro-pa naftowa około 50 lat, gaz ziemny około 90 lat, a węgiel na około 425 lat.

Rozwój systemów zarządzania energią w budynku dla inteligentnych sieciW artykule nakreślono wybrane zagadnienia z obszaru systemów zarządzania energią w budynku. Przedstawiono aktualną sytuację energetyczną na świecie oraz wynikające z tej sytuacji wymagania w zakresie rozwoju inteligentnych sieci. Wskazano na możliwości wynikające z wdrożenia inteligentnych liczników u odbiorców indywidualnych oraz adaptacji systemów zarządzania budynkiem. Wszystkie powyższe czynności mają za zadanie uaktywnić użytkowników indywidualnych na rynku energii.

AbstractThis paper prestens a selected top-ics in the area of energy manage-ment systems in the building. Paper shows the current energy situation in the world and due to this situa-tion, the requirements for the devel-opment of smart grids. It pointed to the opportunities arising from the implementation of smart meters at individual consumers and adapta-tion of building management sys-tems. All these steps are intended to activate a individual users on the energy market.

Słowa kluczowe: systemów zarzą-dzania energią, inteligentny licznik, efektywność energetyczna, systemy zarządzania budynkiem, sterowanie popytem

Rys. 1. Udział poszczególnych źródeł energii pierwotnej w światowej produkcji ener-gii (2015 r.) [2]



Komplementarnym rozwiązaniem pro-blemu kryzysu energetycznego zdaje się być wprowadzenie zrównoważonej polityki energetycznej [4]. Rozwój od-nawialnych technologii wytwarzania i przetwarzania energii oraz poprawy efektywności energetycznej zmniejszy intensywność eksploatacji kopalnych surowców energetycznych.

3. ZRÓWNOWAŻONA POLITYKA ENERGETYCZNAPodstawowym elementem zrównowa-żonej polityki energetycznej są działa-nia, które mają za zadanie poprawę efektywności energetycznej na każdym etapie eksploatacji energii, począwszy od produkcji poprzez jej przesył, dys-trybucję, a kończąc na wykorzystaniu.

Pod pojęciem poprawy efektywności energetycznej, zgodnie z Dyrektywą 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej, rozumiemy zwiększenie efektywności końcowego wykorzysta-nia energii dzięki zmianom technolo-gicznym, gospodarczym lub zmianom zachowań. O poprawie efektywności energetycznej mówi się w przypad-kach bezpośredniego zmniejszenia zu-życia energii przy utrzymaniu tej samej wielkości efektu użytkowego lub pod-czas zwiększenia efektu użytkowego przy tej samej ilości zużytej energii. Obszary od których rozpoczynają się działania na rzecz poprawy efektyw-ności energetycznej to wzrost świado-mości użytkowników z obszaru użyt-kowania energii z ukierunkowaniem

na potencjalne możliwości wsparcia działań energooszczędnych, np. syste-my zarządzania budynkami (BMS). Za-angażowanie odbiorców i ich aktywny udział w rynku energii jest kluczem do pełnego wdrożenia inteligentnej infra-struktury energetycznej, która będzie podwaliną dla funkcjonowania inteli-gentnych miast (rys. 2.)Zapotrzebowanie na energię może-my ograniczyć poprzez wprowadzanie nowoczesnych technologii energoosz-czędnych (izolacja termiczna budyn-ku, systemy automatyki budynkowej, energooszczędne źródła światła oraz urządzenia AGD) [5, 6]. Plan działań do przejścia na gospodarkę niskoemi-syjną do 2050 roku wymusi w Polsce wzrost efektywności energetycznej w dziedzinie transportu, przemysłu i mieszkalnictwa [7]. Poprawa efektyw-ności energetycznej przyczynia się za-tem do ograniczenia zużycia energii i obniżenia kosztów eksploatacji bu-dynków. Efektywność energetyczna jest jednym z filarów zrównoważonej polityki energetycznej. Drugim ważnym aspektem zrówno-ważonej polityki energetycznej jest wykorzystywanie odnawialnych źró-deł energii. Głównymi zaletami wyko-rzystywania tych źródeł jest mniejsze wykorzystywanie paliw kopalnych, ograniczenie zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych oraz zwiększenie bez-pieczeństwa państwa poprzez zmniej-szenie poziomu importu energii z za-granicy. Ściśle z pojęciem odnawial-nych źródeł energii związane jest po-jęcie energetyki rozproszonej. Cechami energetyki rozproszonej jest dość do-wolna lokalizacja źródeł energii współ-pracujących z siecią dystrybucyjną lub bezpośrednio z jego odbiorcą. Zakres mocy wytwarzanych przez źródła jest stosunkowo niewielki (nie więcej nić 150 MW). Ponadto energia wytwarza-na przez wybrane źródła energii odna-wialnej jest ściśle uzależniona od wa-runków atmosferycznych (słońce, wiatr, woda), przez co dostępność genero-wanej przez źródła mocy ma charakter stochastyczny. Takie rozproszenie i cią-gła zmienność otrzymywanej energii wymagają ścisłej integracji rozproszo-nych źródeł oraz zwiększenia efektyw-ności jej wykorzystywania [8-10]. Aby ta integracja była możliwa, konieczna jest zmiana sposobu zarządzania sie-cią dystrybucyjną oraz wprowadzenie urządzeń pomiarowych i komunikacyj-nych. Nowoczesne rozwiązania tech-nologiczne, pozwalające na realizację powyżej opisanych zadań, należą do grupy działań tworzących inteligentne

Rys. 2. Etapy wdrażania działań poprawy efektywności energetycznej

Rys. 3. Koncepcja inteligentnych sieci elektroenergetycznych



sieci elektroenergetyczne.

4. INTELIGENTNA SIEĆ ELEKTROENERGETYCZNAInteligentna sieć elektroenergetycz-na (ang. Smart Grid) to „sieć harmo-nijnie integrująca zachowania i działa-nia wszystkich przyłączonych do niej uczestników procesów generacji, trans-misji, dystrybucji i użytkowania, w celu zapewnienia zrównoważonego, eko-nomicznego i niezawodnego zasilania” [11]. Koncepcję inteligentnej sieci elek-troenergetycznej przedstawia rys. 3.Nadrzędnym elementem inteligent-nej sieci elektroenergetycznej jest system zarządzania energią. Opar-ty jest on na zaawansowanym sys-temie pomiarowym, połączonym z systemem teleinformatycznym [12]. Kluczowym elementem systemu kon-troli i sterownia są rozproszone syste-my pomiarowe noszące nazwę Smart Meter [13]. Smart Meter to inteligentne liczniki energii, potencjalnie zainsta-lowane w każdym domu, posiadające dwukierunkową możliwość przesyłania danych (pomiędzy dostawcą a odbior-cą energii). Taka infrastruktura pozwo-liłaby na integrację rozproszonych źró-deł energii oraz na poprawę efektyw-ności wykorzystania tych źródeł, któ-re, jak wiadomo, produkują zmienną i ograniczoną ilość energii [14]. Dom, który korzysta z odnawialnych źródeł energii (OZE), takich jak np. panele fo-towoltaiczne czy turbiny wiatrowe i jest podłączony do sieci elektroenerge-tycznej, może nie tylko pobierać ener-gię z sieci, gdy produkcja z OZE jest niewystarczająca, ale może również przekazywać nadmiar wytworzonej energii, przez co staje się jej dostawcą. Dwukierunkowy przesył informacji po-między dostawcą a odbiorcą, dzięki in-teligentnym licznikom, daje możliwość kontroli i sterowania produkcją energii elektrycznej. Na podstawie informacji z liczników, producent energii mógł-by prognozować zapotrzebowanie na energię elektryczną i na tej podstawie ustalać harmonogramy generacji tej energii. Z drugiej strony, dostawca mo-że również wpływać na zużycie ener-gii elektrycznej poprzez dynamiczną zmianę cen energii [15]. Gdy następu-je znaczny wzrost energii produkowa-nej przez źródła odnawialne (słonecz-ne bądź wietrzne dni), system może zachęcać do wykorzystywania energii poprzez znaczną obniżkę jej ceny. Sy-tuacja może działać również w drugą stronę. Gdy następuje znaczne obcią-żenie sieci i ryzyko niedoboru mocy, wtedy system znacznie podnosi cenę

energii, zachęcając odbiorców do jej większego oszczędzania. Takie kształ-towanie kosztów energii jest realizo-wane poprzez programy zarządzania stroną popytową (ang. Demand Side Management) [16].

5. INTELIGENTNY LICZNIKInteligentny licznik jest elementem zaawansowanej infrastruktury po-miarowej (Advanced Metering Infra-structure - AMI), posiada on przede wszystkim układ pomiarowy, służą-cy do pomiaru zużycia energii. Wy-różnia go jednak fakt, że rejestruje on nie tylko całkowite zużycie energii, ale wartości zużytej energii i poboru mo-cy w określonych interwałach czaso-wych (najczęściej 15 min.). Dzięki temu możliwe jest uzyskanie szczegółowych profili zapotrzebowania na moc przez odbiorcę. Licznik umożliwia w czasie rzeczywistym przesył informacji od sprzedawcy energii do indywidual-nego odbiorcy lub grupy odbiorców. Tą informacją może być aktualna ce-na za energię elektryczną. Obecnie, w większości krajów, rynek energii elek-trycznej jest rynkiem regulowanym i dla odbiorców indywidualnych do-stępne są taryfy, w których występuje jedna stawka za energię elektryczną lub ewentualnie dwie, z uwzględnie-niem stałych stref szczytowych i po-zaszczytowych. Sytuacja ta jednak wy-maga zmiany, ponieważ ceny za ener-gię elektryczną na rynkach hurtowych podlegają dynamicznym zmianom, zwłaszcza w wyniku wzrostu udziału źródeł odnawialnych w systemie elek-troenergetycznym. Inteligentne liczni-ki pozwolą na dynamiczne i zróżnico-wane w czasie zmiany cen energii dla odbiorców końcowych uzależnione od aktualnych cen hurtowych energii elek-trycznej na rynkach energii [17, 18].

W literaturze [19-22] wykazane zostało, że najbardziej skutecznymi informacjami i najbardziej pożądanymi przez użyt-kowników są informacje na temat kosz-tów zużycia energii; kosztów odniesio-nych do jednego dnia, miesiąca, roku. Shekara i inni [21] wskazują na elemen-ty, które inteligentny licznik powinien uwzględniać:

y aktualne zużycie (kWh), y aktualne koszty zużycia energii wy-

rażone w (EUR/kWh lub EUR/dzień), y narastająco dzienne koszty, y zużycie energii w ostatnim dniu, ty-

godniu, miesiącu, kwartale.Interesującą propozycją jest aby użyt-kownik mógł indywidualnie w liczniku nastawić maksymalne dzienne zuży-cie energii (jej koszty), po przekrocze-niu których sygnalizowany byłby alarm [23].

6. ZARZĄDZANIE STRONĄ POPYTOWĄZarządzanie czy też sterowanie popy-tem (ang. Demand Side Management – DSM) polega na identyfikowaniu, oce-nie i wykorzystaniu źródeł (zasobów) po stronie popytu na energię elektrycz-ną przez jej końcowych użytkowników [24]. Inaczej mówiąc, zarządzanie popy-tem ma na celu zachęcenie konsumen-tów do zużywania mniejszej ilości ener-gii podczas wzmożonego zapotrzebo-wania w godzinach szczytu oraz zachę-cenie odbiorców do wykorzystywania energii w godzinach poza szczytem obciążenia. Sterowanie popytem ogra-nicza negatywne skutki nierównomier-nego i niejednokrotnie nadmiernego popytu na energię elektryczną, a jako jego główne cele należy zaliczyć [24]:

y redukcję maksymalnych obciążeń szczytowych,

y przesunięcie obciążeń pomiędzy różnymi porami dnia,

Rys. 4. Wykres ceny za energię elektryczną w funkcji zapotrzebowania [24]



y dopasowanie obciążenia do aktual-nych warunków pracy systemu elek-troenergetycznego.

Pojęcie zarządzania popytem na ener-gię elektryczną jest ściśle powiązane z terminem reakcji strony popytowej (ang. Demand Side Response) [25]. DSR jest dobrowolnym działaniem od-biorcy, pod wpływem zachęty ceno-wej bądź innych bodźców, które ma za zadanie zmienić wielkość zapotrze-bowania na energię elektryczną. Dzięki tym reakcjom system, przy współpra-cy z użytkownikiem, może kształtować krzywą obciążenia oraz wspomagać efektywne i oszczędne wykorzystywa-nie energii. DSR jest realizowany po-przez programy bodźcowe (ang. Incen-tive-Based Programs) lub programy ce-nowe (ang. Price-Based Programs) [24].Wspólna i szybka reakcja konsumentów na zmiany stawki cenowej może przy-nieść utrzymanie niskiej ceny za energię elektryczną. Taką sytuację przedstawia krzywa popytu P2 na rys. 4. Dla niskie-go zapotrzebowania na energię (Q1) jej cena wynosi C2. W przypadku gdy, mimo wzrostu ceny, zapotrzebowanie na energię nie spada, wtedy wszyscy użytkownicy są zmuszeni płacić więcej (C1). Na podstawie analizy wykresu (rys. 4) można jednoznacznie stwierdzić, że wprowadzenie taryfy czasu rzeczywi-stego ma na celu zachęcenie odbior-ców do zmiany zachowań w zakresie użytkowania energii elektrycznej.Na rys. 5. przedstawione jest porówna-nie cenowych i bodźcowych progra-mów zarządzania popytem.

Korzyści płynące z implementacji me-chanizmu DSM to przede wszystkim znaczna poprawa niezawodności sys-temu elektroenergetycznego, co nie-sie za sobą poprawę bezpieczeństwa. Operator ma możliwość zarządzania przepustowością sieci przesyłowych, przez co ogranicza kosztowną gene-rację dużej ilości energii w godzinach wzmożonego zapotrzebowania. DSM umożliwia wydajniejszą pracę sieci i może umożliwić odroczenie poważ-nych i kosztownych modernizacji [27]. Korzyści płynące dla odbiorców to przede wszystkim oszczędności finan-sowe oraz poprawa świadomości na temat zarządzania i dystrybucji energii elektrycznej. Świadomość odbiorcy to podstawowy czynnik poprawy efek-tywności energetycznej gospodarstw komunalnych [6].

7. SYSTEM ZARZĄDZANIA BUDYNKIEMRozwijane budownictwo energoosz-czędne i pasywne jest możliwe jedynie przy wykorzystaniu nowoczesnych sys-temów zarządzania budynkiem (BMS). Systemy zarządzania budynkiem two-rzą popularnie nazywane „inteligent-ne instalacje”. Sieć urządzeń kontrol-no-pomiarowych oraz wykonawczych tworzy system automatyki budynko-wej, który reaguje w sposób określony przez projektanta. Zatem jest to inteli-gencja pozorna, zależna od doświad-czenia i wyobraźni projektantów. Syste-my zarządzania budynkiem rozwijane i oceniane są w trzech najważniejszych

kategoriach: komfortu, bezpieczeń-stwa oraz efektywności energetycznej.Główne zasoby w obrębie obiek-tu to energia elektryczna i cieplna. Oprócz tych zasobów należy wy-mienić takie jak: ciepła woda użytko-wa, zimna woda użytkowa, powietrze o odpowiednich parametrach, bez-pieczeństwo obiektu, bezpieczeństwo użytkowników, dostęp do pomiesz-czeń, informacja, łącza danych, prze-strzeń użytkowa obiektu. Należy zwró-cić uwagę jak dużą różnorodnością cha-rakteryzują się zasoby obiektowe. Moż-na powiedzieć, że wszystko co podlega reglamentacji i pociąga za sobą nakła-dy w obrębie obiektu można nazwać zasobem obiektowym. Ze względu na wysokie koszty eksploatacji obiektów, coraz większą wagę inwestorzy a tak-że użytkownicy przywiązują do ener-gooszczędnych i niezawodnych syste-mów obsługujących obiekty. Przez wie-le lat koncentrowano się na obniżaniu nakładów inwestycyjnych na obiektach, czyli na budowaniu tanim kosztem. Z czasem jednak okazało się, że nakła-dy na budowę stanowią tylko znikomą część całkowitych kosztów związanych z cyklem życia obiektu. Okazało się, że koszty eksploatacji obiektu mogą stano-wić do 70 % kosztów cyklu życia obiek-tu. W budynkach mieszkalnych kosz-ty oświetlenia stanowią kilka procent wszystkich kosztów eksploatacyjnych. Z danych statystycznych [27] wynika, że na oświetlenie jednego gospodarstwa domowego w 1999 r. zużyto dziennie, miesięcznie i rocznie odpowiednio 3,66

Rys. 5. Porównanie cenowych i bodźcowych programów zarządzania popytem [26]



kWh, 110 kWh i 1336 kWh energii. Porów-nując skuteczność świetlną żarówki (10–15 lm/W) i świetlówki kompaktowej (60–75 lm/W) istnieje potencjalna możliwość oszczędności około 70% energii wynika-jąca z zamiany tradycyjnych żarówek na świetlówki kompaktowe. Teoretycznie, zużycie energii jednego gospodarstwa spadłoby o około 935 kWh. Co w skali Polski, przy blisko 15 milionach gospo-darstw, pozwoliłoby na oszczędności około 14 TWh energii. Powyższe dane są uśrednione, należy zatem podkreślić sprawę różnorodności budynków i za-stosowanych w nich technologii oświe-tlenia oraz fakt, że w większości nowo budowanych obiektach implemento-wane są już energooszczędne instalacje oświetleniowe. Zagospodarowana powierzchnia użytko-wa nie jest wykorzystywana jednocześnie przez użytkowników obiektu. Część po-wierzchni wykorzystywana jest w dzień, część w nocy. Niektóre pomieszczenia takie jak toalety, łazienki używane są krót-ko, okresowo, ale cyklicznie w ciągu doby. Dzięki dysponowaniu zaawansowany-

mi rozwiązaniami w zakresie dystrybucji zasobów można ograniczać ich zużycie w poszczególnych strefach/pomieszcze-niach w czasie, kiedy nie są one użytko-wane. Współczynnik jednoczesności wy-korzystania powierzchni pozwala oszaco-wać całkowite zużycie zasobów na całą powierzchnię budynku. Oczywiście nale-ży wziąć pod uwagę skalę i częstość wy-stępowania wartości szczytowych zużycia zasobów i omówić tę kwestię z przyszłymi użytkownikami lub projektantem obiektu. Oprócz tego współczynnika ważny jest dy-namiczny (zmieniający się w czasie) rozkład dobowego zapotrzebowania na zasoby w poszczególnych pomieszczeniach, który pomaga nam wyznaczyć średnie i chwilowe wartości współczynnika wy-korzystania powierzchni. Mając to na uwa-dze, należy szukać rozwiązań, które pomo-gą ponosić optymalne koszty utrzymywa-nia obiektów. Takimi rozwiązaniami są nie wątpliwie systemy HMS/BMS.

8. PODSUMOWANIEW świetle wzrastającego zapotrzebo-wania na energię, w najbardziej ener-

gochłonnych obszarach poszukuje się rozwiązań o wysokiej sprawności. Dzię-ki programom zarządzania stroną popy-tową (DSM) możliwe jest sprawowanie kontroli oraz sterowanie zasobami sieci energetycznej. Ze względu na stocha-styczny charakter zachowań ludzkich układami wspierającymi oszczędność energii u odbiorców komunalnych mo-gą być systemy zarządzania budynkiem. Należy mocno podkreślić, że oszczęd-ność energii nie wiąże się z jakimkolwiek wyrzeczeniem. Wręcz przeciwnie użyt-kownicy otrzymują dodatkowo popra-wę bezpieczeństwa oraz komfort użyt-kowania budynku. Dynamiczny rozwój systemów HMS/BMS oraz polityka pro-ekologiczna UE skłaniają do działań ma-jących na celu ich promocję.

nBorkowski Piotr, Pawłowski Marek,

Badowski WiktorPolitechnika Łódzka,

Katedra Aparatów Elektrycznychul. Stefanowskiego 18/22; 90-924 Łódź

e-mail: [email protected]

LITERATURA1. Bartosik M: Globalny kryzys energetycz-

ny - mit czy rzeczywistość?. Przegląd Elektrotechniczny, Nr 2/2008, ss. 15-24.

2. Statistical review of Word energy 2015 www.bp.com/statisticalreview [odczyt z dn. 2016-04-08]

3. Soliński J., Gawlik L.: Rys historycz-ny, rozwój i stan obecny światowego i polskiego sektora energii. Energetyka 3-4/2012, ss. 142-149.

4. Grycan W., Wnukowska B., Wróblewski Z.: Modelowanie uwarunkowań zużycia ener-gii elektrycznej regionu. Przegląd elektro-techniczny, R. 90 NR 2/2014, ss. 230-233.

5. Borowik L., Kurkowski M.: Systemy kontroli zużycia energii w instalacjach oświetleniowych. Rynek Energii nr 2/2013, ss. 91-96.

6. Borkowski P., Pawłowski M.: Potencjał oszczędności energii elektrycznej u od-biorcy komunalnego. Rynek Energii nr 1(98)/2012, ss.101-106.

7. Mirowski T., Kamiński J., Szurlej A.: Ana-liza potencjału efektywności energe-tycznej w sektorze mieszkalnictwa w perspektywie do 2030 roku. Rynek Energii, nr 6/2013, ss. 57-62.

8. Pawłowski M., Borkowski P.: Electric Ener-gy Management System in a Building with Energy Storage. Przegląd Elektro-techniczny Vol. 2012, Nr 12b, ss. 272-274.

9. Finn P., Fitzpatrick C., Connolly D., Leahy M., Relihan L.: Facilitation of renewable electricity using price based appliance control In Ireland’s electricity market. Energy 36 (2011) ss. 2952-2960.

10. Pawłowski M., Borkowski P.: Electrical Energy Management System in Double Unpredictability Objects. Przegląd Elek-trotechniczny, Nr 9/2014, ss. 191-196.

11. Firlit A.: Rozproszone systemy moni-torowania wskaźników jakości energii

elektrycznej. http://jee.agh.edu.pl/wy-klady/systemy_monitorowania_JEE.pdf [odczyt z dn. 2014-01-29]

12. Pudełko M., Skomudek W.: Zastosowa-nie otwartych technologii informatycz-nych do budowy aplikacyjnej infra-struktury Smart Grids. Przegląd elektro-techniczny, R. 90 NR 3/2014, ss. 68-74.

13. Akselrad D., Petcu V., Römer B., Schmid A., Bytschkow D., Engelken M.: Making Ho-me Energy Usage Transparent for House-holds using Smart Meters. 2011 IEEE Inter-national Conference on Consumer Elec-tronics - Berlin (ICCE-Berlin), ss. 150-153.

14. Paska J., Pawlak K., Surma T.: Systemy wsparcia jako istotny element opty-malizacji wpływu nowych, „ekologicz-nych” źródeł energii elektrycznej na system elektroenergetyczny. Rynek Energii, nr 2/2013, ss. 48-53.

15. Faruqui A., Sergici S., Akaba L.: The Im-pact of Dynamic Pricing on Residential and Small Commercial and Industrial Usage: New Experimental Evidence from Connecticut. The Energy Journal, Vol. 35, No. 1. IAEE 2014, ss. 137-160

16. Palensky P., Dietmar D.: Demand Si-de Management: Demand Response, Intelligent Energy Systems and Smart Loads. IEEE Transactions On Industrial Informatics, VOL. 7, NO. 3, AUGUST 2011, ss. 381-399.

17. Centolella P. (2010). “The integration of Price Responsive Demand into Regio-nal Transmission Organization (RTO) wholesale power markets and system operations.” Energy 35: ss. 1568–1574.

18. Pawłowski Marek, Borkowski Piotr, Bal-sam Bartosz: Model of Smart Electricity Meter. Przegląd Elektrotechniczny, Nr 11/2015, ss. 217-220.

19. Darby, S. (2010). “Smart metering: what potential for householder engage-

ment?” Building Research & Informa-tion 38 (5): ss. 442–457.

20. Szkutnik J. , Woytowicz J. (2005). “The Efficiency System In The Distribution Of Electrical Energy” in Proc. 18th Intern. Conf. on Electricity Distribution Turin.

21. Shekara S., Reddy Depuru S., Wang L., Devabhaktuni V. (2011). “Smart meters for power grid: Challenges, issues, advanta-ges and status.” Renewable and Sustaina-ble Energy Reviews 15: ss. 2736– 2742.

22. Vassileva, I., Wallin, F., Dahlquist E. (2012). “Understanding energy con-sumption behaviour for future demand response strategy development.” Ener-gy 46: ss. 94–100.

23. Laicane I., Blumberga A., Rosa M., Blum-berga D., BarissU. (2013). “The Effect of the Flows of Information on Residential Electricity Consumption: Feasibility Stu-dy of Smart Metering Pilot in Latvia.”in Proc. Smart SysTech.: ss. 1-9.

24. Opracowanie modelu stosowania mechanizmów DSR na rynku energii w Polsce. Centrum Zastosowań Za-awansowanych Technologii „CATA” na zlecenie PSE Operator S.A. 2010 r.

25. Bilewicz K.: Skuteczność DSR – między bodźcem a reakcją. Przegląd elektro-techniczny, R. 88 NR 9a/2012, ss. 308-314.

26. Lubaczyński W. Zachowania odbiorców na przykładzie projektu pilotażowego wdrożenia innowacyjnych taryf, Konfe-rencja - Cyfryzacja sieci elektroenerge-tycznych, Warszawa, 13 maj 2014.

27. Grzonkowski J.: „Potencjalna oszczęd-ność energii na oświetlenie w Polsce – wynikająca z postanowień norm euro-pejskich”, I Konferencja Naukowo Tech-niczna Energooszczędne Innowacyjne Technologie Oświetleniowe, (ISBN 978-83-924261-6-5), 2010, ss. 41-45.



Straty mocy czynnej w torach wielkoprądowychLosses of the active power in paths high current

Do przesyłania dużych mocy, zwłaszcza dla przemysłowych odbiorców energii elektrycznej, celowe okazuje się stosowanie torów wielkoprądowych (szynoprzewodów), które ogólnie biorąc wykazują szereg zalet na przykład w stosunku do linii równoległych kablowych, między innymi chociażby przez wyższą niezawodność czy łatwiejszą i tańszą eksploatację. Konstrukcje szynoprzewodów [1, 2, 5, 6] są wykonywane jako układy jednofazowe lub trójfazowe, przy czym poszczególne tory prądowe danych faz, składają się z pojedynczych szyn, bądź utworzone są z pakietów szyn o różnych kształtach [9].Jako podstawowe kryterium umożliwiające porównanie i ocenę różnych konstrukcji oraz kształtów torów prądowych, przyjmuję się kryterium minimalizacji strat mocy czynnej przypadające na jednostkę długości toru. Należy przy tym jednak podkreślić, że przy wyborze optymalnego wariantu toru prądowego, należałoby uwzględnić i inne kryteria, chociażby takie jak: zużycie materiału, gabaryt toru, czy koszty jego wykonania. Przyjęta w pracy dla porównania różnych kształtów torów prądowych metoda wyznaczania współczynnika strat dodatkowych (wypierania prądu) kw jest w praktyce użyteczna i wskazuje na ile zmienia się rezystancja toru prądowego przy przepływie prądu przemiennego w stosunku do prądu stałego, w wyniku istnienia efektów naskórkowości i zbliżenia [3, 5, 7, 8]. Przedmiotem referatu jest analiza nieosłoniętych torów prądowych izolowanych powietrzem, wykonanych z pasków (pakietów) o różnych kształtach.

StreszczeniePrzedmiotem referatu jest anali-za i obliczanie strat mocy czynnej w torach prądowych szynoprze-wodów z uwzględnieniem efek-tów naskórkowości i zbliżenia. Jako metodę rozwiązania problemu, dla porównania różnych kształtów to-rów prądowych przyjęto metodę wyznaczania współczynnika strat dodatkowych w analizowanych to-rach prądowych. Rozpatrzone zosta-ły różne konfiguracje torów prądo-wych, a jako podstawowe kryterium dla porównania i oceny kształtu to-rów prądowych szynoprzewodów, przyjęto kryterium minimalizacji strat mocy czynnej przypadające na jednostkę długości toru prądowego.

SummaryAnalysis and estimating losses of the active power in paths high current are a subject of the paper the current carrying paths including skin-effect and closenesses. As the method of solving a problem, for comparison different shapes of power-driven paths were assumed method of set-ting the dissipation factor addition-al in tested in paths high current. The various configurations of pow-er high current paths were consid-ered, and as the basic criterion for comparison and evaluations of the shape of power high current paths, and criterion of the minimization of losses of the active power in paths high current on unit of length of the current carrying paths was adopted.

Słowa kluczowe: szynoprzewody, efekty naskórkowości i zbliżenia



2. ZJAWISKA NASKÓRKOWOŚCI I ZBLIŻENIA

Zjawiska naskórkowości i zbliżenia wy-stępujące w torach prądowych powo-dują nierównomierny rozkład prądu w ich przekrojach i w konsekwencji nie-równomierny rozkład strat mocy Joule’a. Rzeczywiste straty mocy przy przepły-wie przez nie prądu przemiennego są wyższe, niż przy przepływie prądu stałe-go. W wyniku nierównomiernego prze-pływu prądu rezystancja toru prądowe-go wzrasta, a współczynnik naskórko-wości k0 jest miarą tego wzrostu: (2.1)

gdzie:Ra – rezystancja przewodnika przy uwzględnieniu zjawiska naskórkowo-ści, Ω; Rc – rezystancja przewodnika przy prą-dzie stałym, Ω.Ogólnie biorąc, efekt zjawiska naskór-kowości przewodu zależy od wymia-rów geometrycznych przekroju to-ru, jego przenikalności magnetycznej i przewodności elektrycznej oraz czę-stotliwości. Przykładowo dla toru prą-dowego o przekroju kołowym, w wy-niku efektu naskórkowości, gęstość prą-du począwszy od obrzeża toru do jego środka, zmienia się jak na rys. 2.1. Pro-stokąt zakreskowany na tym wykresie, obrazuje grubość warstwy δ, w której średnia wartość gęstości prądu j stano-wi około 70% wartości prądu przy ze-wnętrznej powierzchni toru:

(2.2)

gdzie: ρ – rezystywność materiału, w Ω/m;μ – przenikalność magnetyczna, w H/m;f – częstotliwość, w Hz.

Obliczenia wartości współczynnika kodla torów prądowych prostokątnych są już bardziej złożone i stąd w literaturze z tej dziedziny wykorzystuje się odpowied-nie wykresy (rys. 2.2), powstałe w oparciu o badania eksperymentalne [1, 3, 5].

Rozkład gęstości prądu w przekroju ele-mentu przewodzącego zależy nie tylko od zjawiska naskórkowości, ale również od efektu zbliżenia wywołanego wpły-wem zmiennych pól magnetycznych od prądów w sąsiednich torach prądo-wych. Efekt zbliżenia charakteryzowa-ny przez współczynnik zbliżenia kz jest uwzględniany w przypadku równole-

1RR

kc

ao ≥= (2.1)

gdzie:Ra – rezystancja przewodnika przy uwzględnieniu zjawiska naskórkowości, Ω; Rc – rezystancja przewodnika przy prądzie stałym, Ω.

Ogólnie biorąc, efekt zjawiska naskórkowości przewodu zależy od wymiarów geometrycznych przekroju toru, jego przenikalności magnetycznej i przewodności elektrycznej oraz częstotliwości. Przykładowo dla toru prądowego o przekroju kołowym, w wyniku efektu naskórkowości, gęstość prądu począwszy od obrzeża toru do jego środka, zmienia się jak na rys. 2.1. Prostokąt zakreskowany na tym wykresie, obrazuje grubość warstwy δ, w której średnia wartość gęstości prądu j stanowi około 70 % wartości prądu przy zewnętrznej powierzchni toru:

f10

21

µρ

π=δ , m (2.2)


Rys. 2.1. Zmniejszanie się gęstości prądu j w głąb przekroju przewodnika, w wyniku efektu naskórkowości

Obliczenia wartości współczynnika ko dla torów prądowych prostokątnych są już bardziej złożone i stąd w literaturze z tej dziedziny wykorzystuje się odpowiednie wykresy (rys. 2.2), powstałe w oparciu o badania eksperymentalne [1, 3, 5].

1RR

kc

ao ≥= (2.1)

gdzie:Ra – rezystancja przewodnika przy uwzględnieniu zjawiska naskórkowości, Ω; Rc – rezystancja przewodnika przy prądzie stałym, Ω.

Ogólnie biorąc, efekt zjawiska naskórkowości przewodu zależy od wymiarów geometrycznych przekroju toru, jego przenikalności magnetycznej i przewodności elektrycznej oraz częstotliwości. Przykładowo dla toru prądowego o przekroju kołowym, w wyniku efektu naskórkowości, gęstość prądu począwszy od obrzeża toru do jego środka, zmienia się jak na rys. 2.1. Prostokąt zakreskowany na tym wykresie, obrazuje grubość warstwy δ, w której średnia wartość gęstości prądu j stanowi około 70 % wartości prądu przy zewnętrznej powierzchni toru:

f10

21

µρ

π=δ , m (2.2)



Obliczenia wartości współczynnika ko dla torów prądowych prostokątnych są już bardziej złożone i stąd w literaturze z tej dziedziny wykorzystuje się odpowiednie wykresy (rys. 2.2), powstałe w oparciu o badania eksperymentalne [1, 3, 5].


Rys. 2.2. Wartość współczynnika naskórkowości (f = 50 Hz) dla przewodów peł-nych o przekroju prostokątnym

Ω/m

Rys.2.3. Zależność współczynnika kz od kształtu i wymiarów torów prądo-wych; rys. 2.3a - przyrost rezystancji przewodów o przekroju kołowym w wy-niku efektu zbliżenia w funkcji ich odstępu; c – połowa odstępu między osiami symetrii, a – promień przewodów; rys.2.3b – dla torów prostokątnych: 1– b/h =24 oraz d = 0,3 cm; 2 – b/h = 16 oraz d = 0,1 cm; 3 – b/h = 24 oraz d = 1,25 cm

a) b)



głego ułożenia blisko siebie torów prą-dowych i dotyczy pakietów szyn danej fazy jak i sąsiedztwa szyn innych faz [1, 3, 7, 8]. Wartość współczynnika kz zale-ży od częstotliwości prądu, własności materiału przewodzącego i geometrii układu. Może być ona zarówno więk-sza jak i mniejsza od jedności.Przykładowy przebieg zależności współczynnika kz od odległości mię-dzy osiami torów prądowych o prze-kroju kołowym [2, 4, 6] jest przedsta-wiony na rys. 2.3a, oraz dla torów pro-stokątnych ułożonych w jednej płasz-czyźnie podano na rys. 2.3b.

Sumaryczny współczynnik strat do-datkowych kw w torze prądowym uwzględniający zarówno naskórko-wość jak i efekt zbliżenia, określany jest z zależności:

(2.3)

Wartość straty mocy czynnej P, w watach, podczas przepływu prądu przemienne-go I, w amperach, o stałej wartości przez tor prądowy, o stałym przekroju toru jed-norodnego na całej swej długości, przy uwzględnieniu zjawiska naskórkowości i zbliżenia, wyznaczamy ze wzoru

(2.4)

Zależność ta ilustruje podstawowe uza-leżnienia decydujące o dopuszczalnym poziomie obciążalności prądowej torów i wskazując przy tym na stopień wyko-rzystania materiału torów prądowych.

3. ANALIZA WSPÓŁCZYNNIKA STRAT DODAKOWYCH kw DLA RÓŻNYCH KONFIGURACJI I KSZTAŁTU TORÓW PRĄDOWYCH

Konstrukcje szynoprzewodów [4, 5] wykonywane są jako układy jednofa-zowe lub trójfazowe, przy czym po-

szczególne tory prądowe danych faz, składają się z pojedynczych szyn, bądź utworzone są z pakietów szyn o róż-nych kształtach.W tablicy 1 przedstawione zostały re-zultaty obliczeń [3, 4] wartości współ-czynnika strat dodatkowych i wartości strat mocy w szynoprzewodach, o róż-nej konfiguracji torów prądowych. Wy-niki tego typu obliczeń, odgrywają istotną rolę w projektowaniu i wybo-rze kształtu i konfiguracji układu szyn. Wskazują na kierunek poszukiwań roz-wiązań konstrukcyjnych torów prądo-wych szynoprzewodówNa rys. 3.1 przedstawiono wyznaczo-ne obliczeniowo nierównomierności rozpływu prądu w przekrojach styków ruchomych odłącznika, związane z na-skórkowością i efektem zbliżenia.Na rys. 3.2 przedstawione są przykłady różnych konfiguracji szyn w pakietach, prowadzące do obniżenia wartości su-marycznego współczynnika wypiera-nia prądu kw, a tym samym do zmniej-szenia strat w torach prądowych [3]. Straty mocy Joule’a ulegają obniżeniu od około 20% dla układu 3-paskowego do około 40% dla zestawu 4-paskowe-go, w zależności od sposobu zamoco-wania szyn w pakietach.

Przy wyborze kształtu toru prądowe-go szynoprzewodu, oprócz dążenia do miniaturyzacji strat mocy czynnej w to-rze prądowym, należy brać pod uwa-gę skuteczność odprowadzenia ciepła z toru prądowego, co bezpośrednio wiąże się z jego obciążalnością prą-dową długotrwałą. Na rys. 3.3 przed-stawione zostały profile torów prądo-wych o tych samych powierzchniach przekrojów poprzecznych, ale cha-rakteryzujące się różnymi wartościa-mi współczynnika strat dodatkowych i oddawania ciepła [3, 5]. Przykładowo, tor prądowy o kształcie rurowym, cha-

zow kkk = (2.3)

Wartość straty mocy czynnej P, w watach, podczas przepływu prądu przemiennego I , w amperach, o stałej wartości przez tor prądowy, o stałym przekroju toru jednorodnego na całej swej długości, przy uwzględnieniu zjawiska naskórkowości i zbliżenia , wyznaczamy ze wzoru

cw RIkP 2= (2.4)

Zależność ta ilustruje podstawowe uzależnienia decydujące o dopuszczalnym poziomie obciążalności prądowej torów i wskazując przy tym na stopień wykorzystania materiału torów prądowych.


Konstrukcje szynoprzewodów [4, 5] wykonywane są jako układy jednofazowe lub trójfazowe, przy czym poszczególne tory prądowe danych faz, składają się z pojedynczych szyn, bądź utworzone są z pakietów szyn o różnych kształtach.

W tablicy 1 przedstawione zostały rezultaty obliczeń [3, 4] wartości współczynnika strat dodatkowych i wartości strat mocy w szynoprzewodach, o różnej konfiguracji torów prądowych. Wyniki tego typu obliczeń, odgrywają istotną rolę w projektowaniu i wyborze kształtu i konfiguracji układu szyn. Wskazują na kierunek poszukiwań rozwiązań konstrukcyjnych torów prądowych szynoprzewodów

Tablica 1. Wyniki obliczeń wartości współczynnika strat dodatkowych i strat mocyw jednofazowych prostokątnych torach prądowych

Geometria układu Dane Wyniki obliczeń

h = 0.100 ma = 0,020 m

S = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.36R = 22.83 10-6 Ω

P = 22.83 W

h = 0.100 ma = 0,01 m

S = 2 S1 = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.25R1 = 41.96 10-6 Ω

P = 2 P1 = 20.98 W

h = 0.100 ma = 0,01 m

S = 2 S1 = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.19R1 = 39.94 10-6 Ω

P = 2 P1 = 19.97 W

Na rys. 3.1 przedstawiono wyznaczone obliczeniowo nierównomierności rozpływu prądu w przekrojach styków ruchomych odłącznika, związane z naskórkowością i efektem zbliżenia.

zow kkk = (2.3)

Wartość straty mocy czynnej P, w watach, podczas przepływu prądu przemiennego I , w amperach, o stałej wartości przez tor prądowy, o stałym przekroju toru jednorodnego na całej swej długości, przy uwzględnieniu zjawiska naskórkowości i zbliżenia , wyznaczamy ze wzoru

cw RIkP 2= (2.4)

Zależność ta ilustruje podstawowe uzależnienia decydujące o dopuszczalnym poziomie obciążalności prądowej torów i wskazując przy tym na stopień wykorzystania materiału torów prądowych.


Konstrukcje szynoprzewodów [4, 5] wykonywane są jako układy jednofazowe lub trójfazowe, przy czym poszczególne tory prądowe danych faz, składają się z pojedynczych szyn, bądź utworzone są z pakietów szyn o różnych kształtach.

W tablicy 1 przedstawione zostały rezultaty obliczeń [3, 4] wartości współczynnika strat dodatkowych i wartości strat mocy w szynoprzewodach, o różnej konfiguracji torów prądowych. Wyniki tego typu obliczeń, odgrywają istotną rolę w projektowaniu i wyborze kształtu i konfiguracji układu szyn. Wskazują na kierunek poszukiwań rozwiązań konstrukcyjnych torów prądowych szynoprzewodów

Tablica 1. Wyniki obliczeń wartości współczynnika strat dodatkowych i strat mocyw jednofazowych prostokątnych torach prądowych


h = 0.100 ma = 0,020 m

S = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.36R = 22.83 10-6 Ω

P = 22.83 W

h = 0.100 ma = 0,01 m

S = 2 S1 = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.25R1 = 41.96 10-6 Ω

P = 2 P1 = 20.98 W

h = 0.100 ma = 0,01 m

S = 2 S1 = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.19R1 = 39.94 10-6 Ω

P = 2 P1 = 19.97 W

Na rys. 3.1 przedstawiono wyznaczone obliczeniowo nierównomierności rozpływu prądu w przekrojach styków ruchomych odłącznika, związane z naskórkowością i efektem zbliżenia.

Tablica 1. Wyniki obliczeń wartości współczynnika strat dodatkowych i strat mocy w jednofazowych prostokątnych torach prądowych


h = 0.100 ma = 0,020 m

S = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.36R = 22.83 10-6 Ω

P = 22.83 W

h = 0.100 ma = 0,01 m

S = 2 S1 = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.25R1 = 41.96 10-6 Ω

P = 2 P1 = 20.98 W

h = 0.100 ma = 0,01 m

S = 2 S1 = 20 10-4 m2

I = 1000 AL = 1 m

kw = 1.19R1 = 39.94 10-6 Ω

P = 2 P1 = 19.97 W

Rys. 3.1. Przykład nierównomierności rozpływu prądu w torze prądowych odłącznika

Rys. 3.2. Wpływ rodzaju układu pasko-wego toru na wartość współczynnika wypierania prądu



rakteryzuje się najmniejszą wartością współczynnika strat dodatkowych (kw = 1.05), natomiast dla toru prądowego o kształcie dwóch ceowników, wartość współczynnika kw jest niewiele więk-sza (kw = 1.15), a obciążalność prądowa takiego toru jest o około 54% większa od toru prądowego rurowego. Jest to zagadnienie bardzo ważne przy kom-pleksowej analizie i wyborze rodzaju szynoprzewodu.W przypadku rozpatrywania układów 3-fazowych, gdy odległości między szynami sąsiednich faz są mniejsze niż podwójna wysokość szyn, należy się li-czyć z wyraźnym efektem zbliżenia, od faz sąsiednich faz.Zestyki przyłączowe łączników elek-trycznych (szynoprzewodów) przysto-sowane do przewodzenia dużych war-tości prądów roboczych lub chwilo-wych, budowane są na ogół zbiór wie-lu pojedynczych równoległych styczek (rys. 3.4, rys. 3.5).

Przykładowy rozpływ prądu w po-szczególnych styczkach zestyku utwo-rzonego z 10 styczek równoległych, podany w wartościach % w stosunku do założonego równomiernego roz-pływu prądu w styczkach i określony dla różnych wartości rezystancji przej-ścia Rp , podano na rys. 3.6.

Rezystancja przejścia Rp zestyku ma zna-czący wpływ na nierównomierność roz-pływu prądu w poszczególnych stycz-kach. Jeśli w fazie projektowej, zwłasz-cza zestyków posrebrzanych o stosun-kowo małej rezystancji zestykowej nie uwzględniono tego wpływu, może to prowadzić do przegrzewania się skraj-nych styczek układu stykowego.

4. PODSUMOWANIE

Uwzględnianie zjawiska naskórkowości i zbliżenia podczas analizy torów wiel-koprądowych jest konieczne, a wyko-rzystanie współczynnika strat dodat-kowych kw do porównania kształtów i konfiguracji torów prądowych w pro-jektowaniu jest użyteczne.Tory prądowe wydrążone charakte-ryzują się mniejszymi stratami mocy czynnej od torów pełnych, o takich sa-mych przekrojach poprzecznych.Zwiększenie liczby pasków w pakie-cie szyn, przy niezmienionym całkowi-tym przekroju poprzecznym toru oraz zwiększenie odległości między paska-mi, prowadzi do bardziej równomier-nego rozkładu prądu w torze.

nStanisław KULAS

Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki

LITERATURA

1. Au A., Maksymiuk J., Pochanke Z.: Pod-stawy obliczeń aparatów elektroener-getycznych, WNT, Warszawa 1982.

2. Braunowic M. i inni: Electrical con-tacts, CRC Press, London-New York 2006.

3. Kulas S.: Tory prądowe i układy zesty-kowe, OWPW, Warszawa 2008.

4. Kulas S.: Analysis of heavy current busbars aim at minimization of ther-mal losses; Proceedings of Interna-tional Scientific Conference “ Energy Savings in Electrical Engineering”, Warsaw, 14 of May 2001.

5. Maksymiuk J., Nowicki J.: Aparaty elektryczne I rozdzielnice, OWPW, Warszawa 2014.

6. Nawrowski R.: Tory prądowe izolo-wane powietrzem lub SF6 , WPP, 1998.

7. Smith, G.S.: Proximity effect in sys-tem of parallel conductors, J. Appl. Phys. 43, 1972.

8. Silvester P.: A.C. resistance and reac-tance of isolated rectangular conduc-tors. IEEE, Trans. Pow.Appar. 1967, n6.

9. Szymański Z., Gąsiorski A.: Wpływ pa-kietyzacji prostokątnych szyn rozdziel-czych wiodących trójfazowe prądy na straty mocy czynnej, Prace XVII Se-minarium z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów, SPETO 1994.

Rys. 3.3. Charakterystyczne parametry porównawcze torów prądowych o różnych kształtach; I – obciążalność prądowa ciągła, względna, kw – współczynnik strat dodatkowych, P – moc wydzielona w torze prądowym, względna (w stosunku do początkowe-go układu szyn)

Rys. 3.4. Zestyk z równoległymi styczkami Rys. 3.5. Ideowy schemat zastępczy zestyku Rys. 3.6. Rozpływ prądu w zestyku o 10 styczkach równoległych



W warunkach eksploatacyjnych powierzchnie styków pokry-wają się w normalnej atmos-

ferze warstwami obcymi pochodzenia organicznego i nieorganicznego, które charakteryzują się najczęściej znacz-nie niższą przewodnością elektryczną w porównaniu z metalami, z których wy-konuje się styki. Styki te podlegają po-nadto oddziaływaniu wysokiej tempe-ratury, od kilku do kilkunastu tysięcy 0K, towarzyszącej palącemu się łukowi elektrycznemu. Materiały stykowe mają określoną sprę-żystość a wzajemne uderzenia elemen-tów zestyku o siebie powodują mikro-odkształcenia (sklepywanie zestyku).Otwarciu zestyku towarzyszy wędrów-ka materiału stykowego o charakterze mostkowym lub łukowym. Do pierw-szej z nich dochodzi w wyniku stop-niowego zmniejszenia się powierzchni styku co prowadzi do lokalnego, znacz-nego wzrostu gęstości prądu i stopienia (nadtopienia) elementów zestyku. Płyn-ny metal tworzy wówczas między sty-kami mostki przewodzące, które pękają na skutek wybuchowego wyparowania metali lub mechanicznego rozerwania.Wyładowaniu łukowemu towarzyszy zaś powstawanie plazmy,która wywo-łuje gruboziarniste pokrycie dodatniego elementu zestyku materiałem katody.

Ze względu na wpływ ww. procesów podczas pracy łączeniowej zachodzi konieczność stosowania nakładek na styki wykonywanych ze specjalnych materiałów, często wytwarzanych we-dług unikalnych technologii.Ze względu na różne właściwości róż-nych materiałów oraz różne, czasem sprzeczne oczekiwania wobec mate-riałów stykowych, trudno jest uzyskać materiał spełniający wszystkie oczeki-wania. Z tego powodu ciągle poszuku-je się rozwiązań kompromisowych ce-chujących się ograniczonym zużyciem drogich materiałów szlachetnych, po-siadających dobrą przewodność elek-tryczną, wysoką temperaturę topnienia i wiele innych cech.Powszechnie stosowanymi materiała-mi stykowymi są:1. czyste metale o różnym stopniu czy-

stości jak: y metale szlachetne (Au, Ag, Pt, Pol) y metale trudnotopliwe (W, Mo, Cr) y metale niezależne (Cu, Sn, Pb, Zn)

2. stopy metali szlachetnych lub in-nych:

y stopy miedzi (mosiądze, brązy) y stopy srebra (AgCu, AgCd itp. )

3. materiały kompozytowe wytwarza-ne w drodze:

y spiekania powstałego szkieletu z materiału trudnotopliwego i na-

sycanie go metalem lub stopem dobrze przewodzącym

y spiekania mieszania proszków metali oraz ich związków o różnej granulacji i w obecności ciśnienia i atmosfery, w której to się doko-nuje.

Materiały kompozytowe wytwarzane są w technologiach:

y proszków spiekanych y syntezy mechanicznej

Metodami tymi uzyskuje się kompo-zyty z materiałów wzajemnie nieroz-puszczalnych tj. posiadających znacz-nie różniące się temperatury topnienia i wrzenia.Technologia proszków spiekanych polega na wstępnym przygotowaniu proszków przez mielenie składników w specjalnych młynach a następnie ich spiekaniu w podwyższonej tempera-turze i pod odpowiednim ciśnieniem. Właściwości uzyskanego kompozytu zależą od wymiaru ziaren, składu mie-szaniny, temperatury spiekania, ciśnie-nia w czasie spiekania, czasu spiekania i atmosfery, w której dokonuje się spie-kania. Produkty uzyskane w różnych

Wykorzystanie technologii napylania próżniowego do wytwarzania kompozytowych materiałów stykowych

W czasie pracy elektrycznych aparatów łączeniowych najistotniejsze znaczenie mają procesy zachodzące w chwilach załączania i wyłączania obwodów elektrycznych. Styki łączników są wówczas poddawane intensywnym, niszczącym oddziaływaniom prądu elektrycznego. Intensywność niszczenia styków jest zależna od czasowego przebiegu prądu podczas trwania odskoków przy załączaniu, czasu utrzymywania się łuku elektrycznego przy wyłączaniu i konstrukcji układu stykowo-gaszeniowego.

Streszczenie W referacie omówiono współczesne metody wytwarzania materiałów sty-kowych wytwarzanych w technologii proszków spiekanych i w technologii syntezy mechanicznej. Omówiono wy-magania jakie powinny spełniać ma-teriały stykowe pracujące w różnych warunkach technicznych i środowisko-wych. Omówiono najnowszą techno-logię wytwarzania materiałów kom-pozytowych tj. technologię napylania próżniowego. Przedstawiono budowę instalacji przemysłowej do wytwarzania materiałów kompozytowych w tej tech-nologii..Zaprezentowano charakterysty-ke uzyskiwanych materiałów kompozy-towych w tej technologii.Słowa kluczowe: styki elektryczne, apa-ratura łączeniowa, technologia proszków spiekanych, technologia mechanicznej syntezy materiałów kompozytowych, technologia napylania próżniowego.



warunkach posiadają różne właściwości i trudno je między sobą porównywać. Cechą struktury uzyskanego materia-łu jest występowanie wewnętrznych kapilar co ma znaczenie przy wysokiej temperaturze łuku elektrycznego, kie-dy następuje stopienie materiału mięk-kiego (srebro, miedź ) i częściowo jego odparowanie. Powstała część materiału miękkiego , roztopionego wypełnia ka-pilary zwiększając przewodność styku do czasu aż w drodze erupcji zostaną wyrzucone pary tego materiału.Technologia syntezy mechanicznej jest stosunkowo nową metodą otrzy-mywania proszków kompozytowych. W tym procesie mieszanina proszków wsypywana jest do wysokoenerge-tycznego młyna kulowego, w którym z dużą prędkością obrotową zachodzi proces zgniatania cząsteczek proszku poprzez poruszające się kule. Energia kinetyczna ruchu obrotowego za po-średnictwem kul mielących przekazy-wana jest do ziarn proszków. Zachodzi rozdrabnianie proszków, płatkowanie, zgrzewanie ich na zimno i plastyczna deformacja cząstek. W wyniku mecha-nicznego oddziaływania (siły tarcia ), wysokich ciśnień pomiędzy cząstkami a kulami dochodzi do mechanicznej syntezy. Uzyskuje się tym sposobem proszki kompozytowe o dużej dyspersji składników, które następnie poddawa-ne są spiekaniu w podwyższonej tem-peraturze i pod wysokim ciśnieniem. Obiema metodami uzyskuje się struk-tury roztworów wymieszanych na po-ziomie cząstek, przy czym w drugim przypadku uzyskuje się znacznie lep-sze wymieszanie składników.

2. Technologia wytwarzanie stykowych materiałów kompozytowych metodą napylania próżniowego

Odparowanie i następnie wytwarza-nie stykowych materiałów kompozy-towych w próżnie jest względnie no-wą ,alternatywną technologią wyko-rzystania fizyczno–technologicznych właściwości strumienia elektronów, wyróżniającą się największą efektyw-niejszą tworzenia materiału w porów-naniu z innymi znanymi sposobami użycia skoncentrowanych strumieni energii (laser, plazma) tj. o mocy powy-żej 1 MW.W związku z tym nagrzewanie mate-riału do zadanej temperatury, stapia-nie go i odparowanie zachodzi z bar-dzo dużą szybkością. Szybkie odparo-wanie materiału za pomocą strumienia elektronów i następnie ich kondensacja

w próżni w dużej skali jest technologią stosowaną przy tworzeniu bardzo cien-kich powłok (do 5 µm) znajdujących zastosowanie w radiotechnice, mikro-elektronice, technice obliczeniowej itp. [2, 3] a także grubszych powłok (≥ 5µm) wykorzystywanych w charakterze po-kryć antykorozyjnych i ochrony przed wpływami środowiskowymi [3, 4].Światowe trendy produkcji materiałów metalowych z wykorzystaniem róż-norakich procesów technologicznych (metalurgii napylania próżniowego- włączając w to uzyskiwanie cienkich powłok metodą magnetycznego roz-pylania mieszanin metalicznych) wska-zują na dalszy wzrost produkcji nowych materiałów wytwarzanych w technolo-gii osadzania fazy parowej w próżni [5]Wytwarzanie różnych wieloskładniko-wych pokryć dla podwyższanie od-porności na elektroerozję łączników elektrycznych wydaje się być techno-logią perspektywiczną. Doświadczenia naukowo-produkcyjne w tym zakresie najszerzej przedstawiono w [6]. Szcze-gólną uwagę poświęcono stopom na bazie miedzi z dodatkiem cyny, chro-mu, aluminium, niklu i tytanu. W [7].rozpatruje się możliwość wykorzysta-nia powłok o dużej wytrzymałości me-chanicznej na bazie miedzi Cu–0,5% Al2O3 do zabezpieczenia styków apara-tów elektrycznych. Należy podkreślić, że technologia próżniowej konden-sacji do uzyskiwanie pokryć znacznie przewyższa pod względem właściwo-ści mechanicznych i stabilności ter-micznej pokrycia wytwarzane techno-logią galwanotechniki. Jak zaznaczono wcześniej tradycyjną metodą wytwa-rzania materiałów kompozytowych dla zastosowań stykowych była metalur-gia proszków .Technologię otrzymy-wania materiałów stykowych, ich cha-rakterystyki eksploatacyjne i obszary zastosowań szczegółowo omówiono w [8 ]-[ 10 ]. Niezależnie od możliwo-ści szerokiego wyboru materiałów na styki elektryczne dla różnych zastoso-wań, problematyka wytwarzania nie-zawodnych styków aparatów łączenio-wych do końca nie została rozwiązana. Szczegółowe wymagania dotyczące materiału styku zależą od typu aparatu łączeniowego i jego jakości. Spełnienie tych wymagań mogą zapewnić mate-riały charakteryzujące się optymalną strukturą i odpowiednimi właściwo-ściami elektrycznymi, chemicznymi, mechanicznymi i innymi zapewniają-cymi odporność elektroerozyjną, długi czas użytkowania i niezawodność ze-styku. Podwyższenie odporności elek-troerozyjnej średnoobciążonych i sła-

bo obciążonych styków z materiałów kompozytowych na bazie Ag-metal i Ag-tlenek metalu przy wzroście roz-drobnienia proszku skutkuje obniże-niem strumienia plazmy przy wyłado-waniach elektrycznych [12]. Procesy od-parowania i kondensacji w próżni po-zwalają tworzyć materiały na poziomie struktury atomowo-molekularnej, nie-osiągalnej w technologii proszkowej. Odparowanie a następnie kondensacja pary w próżni umożliwiają sterowanie procesem kondensacji metali i nieme-tali na poziomie atomowo-molekular-nym oraz uzyskiwanie masywnych ma-teriałów kompozytowych do wytwa-rzania styków elektrycznych.Pierwsze laboratoryjne próbki materia-łów kompozytowych uzyskane tech-nologią napylania próżniowego gru-bości 1-2 mm z dużą dyspersją molekuł uzyskano w latach 70-tych ubiegłego wieku w wielu laboratoriach (min. w In-stytucie Materiałów AN w Kijowie [3], w Królewskim Naukowo-Lotniczym Instytucie Ministerstwa Obrony Wiel-kiej Brytanii [14]). O seryjnej produkcji tego typu materiałów brakowało infor-macji do ostatnich lat. Należało przede wszystkim rozwiązać szereg proble-mów naukowo-technicznych, a wśród nich i zagadnienia ekonomiki procesu. Cenowo materiały uzyskiwane techno-logią napylania próżniowego powinny być porównywalne z materiałami uzy-skanymi technologiami proszkowymi i o podobnych właściwościach.Jednym z istotnych problemów do roz-wiązania było ograniczenie lub wyeli-minowanie drogich metali szlachet-nych do wytwarzania materiałów kom-pozytowych. Pod względem niezawodności eks-ploatacyjnej materiały kompozytowe wytwarzane w technologii napylania próżniowego nie powinny ustępować materiałom z proszków spiekanych. W tym celu konieczne było opraco-wanie zestawu składników i struktury materiałów stykowych, przebadanie ich właściwości fizyko-mechanicznych oraz opracowanie zaleceń dla prze-mysłowego wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napy-lania próżniowego.

3. Instalacja do wytwarzania materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowego

Technologia napylania próżniowego w pełni użyteczna dla wieloskładni-kowych kompozycji metali/niemetalu do produkcji w skali komercyjnej ma-



teriałów kompozytowych była rozwija-na w przedsiębiorstwie ELTECHMASZ w Vinnicy na Ukrainie. Ogólny wygląd stanowiska do wytwarzanie materia-łów kompozytowych w technologii napylania próżniowego przedstawio-no na rys. 1.Schemat instalacji do wytwarzania ma-teriałów kompozytowych w technolo-gii napylania próżniowego przedsta-wiono na rys. 2.Materiałami wyjściowymi do wytwa-rzania materiałów kompozytowych w technologii napylania próżniowe-go są: wlewki chromu topione meto-dą indukcyjną w atmosferze czystego

argonu, wlewki irydu; cyrkonu, sztabki tlenku aluminium uzyskiwane meto-dą proszkową i prasowane na zimno a następnie spiekane w temperaturze 15000C.Czystość używanych materiałów jest wyższa od 99,9%. Materiały kompo-zytowe uzyskiwane są na instalacji L5 skonstruowanej w naukowo-produk-cyjnym centrum ELTECHMASZ Ukraina.Instalacja ta składa się z komory robo-czej, komory dział elektronowych, sys-temu zasilania, systemu utrzymywania próżni itd.W dolnej części komory znajdują się cztery urządzenia z miedzianymi tygla-

mi chłodzonymi wodą(dwa o średnicach 100mm i dwa o średnicach 70mm).Wy-miary tygli pozwalają umieścić w nich wlewki o długości do 800mm.Do bo-ków tej komory przylega komora dział elektronowych. Cztery działa elektro-nowe wytwarzające wiązki elektronów umieszczone są od góry i od dołu służą do podgrzewania podłoża ,na którym następuje kondensacja komponentów. Cztery inne działa elektronowe służą do podgrzewania i odparowywania kom-ponentów składowych.Proces technologiczny osadzania kom-ponentów składowych (kondensacji) odbywa się w następujący sposób; podłoże wykonane w kształcie dys-ku o średnicy 1000mm jest umoco-wane na mechanizmie podnoszenia i obracania. Powierzchnia podłoża, na której następuje kondensacja kompo-nentów jest przygotowana w 10 klasie czystości. W celu łatwego oddzielenia uzyskanego materiału kompozytowe-go(produktu) od podłoża ,to ostatnie jest pokryte wstępnie warstwą fluor-ku wapnia (CaF) o grubości ( 10-15)µm. W dwóch z czterech miedzianych tygli umieszczone są wlewki miedzi Cu-Zr--Y o sumarycznej zawartości regulo-wanych dodatków Zr-Y do 0,2% ma-sowo. W dwóch pozostałych tyglach umieszczone są wlewki molibdenu w przypadku wytwarzania materiału kompozytowego typu Cu-Zr-Y-Mo sto-sowanego w wyłącznikach i stykach ślizgowych, wlewki wolframu albo chromu przy wytwarzaniu materiału kompozytowego typu Cu-Zr-Y-W , Cu--Zr-Y-Cr na styki pracujące w obecności łuku elektrycznego, wlewki tlenku alu-

Rys. 1. Ogólny widok instalacji do wytwarzania materiałów kompozytowych w tech-nologii napylanie próżniowego.

1. komora robocza,2. komora dział elektronowych,3. produkt (baza do kondensacji

komponentów),4. działo elektronowe,5. blok topielny,6. osłona,7. mechanizm podnoszenia i ob-

rotu produktu,8. podajnik składników,9. system utrzymywania próżni,10. system chłodzenia,11. system podglądu,12. pulpit sterowniczy,13. szafy sterownicze,14. ekrany ochronne,15. zasilanie wysokim napięciem,16. manipulator,17. pomost obsługi

Rys. 2. Schemat instalacji do wytwarzania materiałów kompozytowych;



minium w przypadku materiałów typu Cu-Zr-Y-Al2O3 stosowanych na elektro-dy. Materiały kompozytowemu typu Cu-Zr-Y-Mo są wytwarzane i certyfiko-wane zgodnie z ukraińskimi normami. Technologia ich wytwarzania i proce-dury są chronione patentami ukraiński-

mi [21,22]. Dane instalacji dużej mocy do wytwarzania materiałów kompozy-towych w technologii napylania próż-niowego przedstawiono w tab.1.

Uzyskane materiały kompozytowe cha-rakteryzują się bardzo wysoką twardo-ścią (1000-1800)HV,dużą wytrzymało-ścią i przewodnością elektryczną oraz zadawalającą plastycznością .Przeprowadzono badania mikrostruktu-ralne powierzchni kompozytów w prze-krojach równoległych i prostopadłych do strumienia pary. Dla struktury kon-densatu miedziowo molibdenowego stwierdzono warstwowość w hierar-chii makro-mikro i submikron w róż-nych strukturach warstw. Stwierdzono wpływ chropowatości podłoża na mor-fologię powierzchni i cechy struktury kondensatu w jego przekrojach Dla warstw wzbogaconych miedzią charakterystyczna jest przede wszyst-kim struktura składająca się z nieupo-rządkowanych wielobocznych ziaren (rys.3a) lub w części sferoidalna i drob-noziarnista , rozpuszczona w matrycy na osnowie miedzi (rys.3b).Dla warstw wzbogaconych molibdenem charakte-rystyczna jest struktura anizotropowa (kolumnowa) przedstawiona na rys.3c. Chemiczne wytrawienie prostopa-dłego przekroju kondensatu świad-czy o tym ,że przy mniejszej zawarto-ści molibdenu trudnotopliwy składnik przedstawia pojedyncze ziarna o śred-niej wielkości mniejszej od 1µm i zlepki tych ziaren w matrycy na osnowie mie-dzi. Zmiana struktury i składu chemicz-nego jest zgodna ze zmianami charak-terystycznych właściwości kompozy-tu. Zwiększenie zawartości molibdenu w kompozycie powoduje odpowied-nio wzrost struktury kolumnowej i pod-wyższenie wytrzymałości i twardości oraz obniżenie jego plastyczności.W stykach wykonanych z materia-łów kompozytowych wytwarzanych w technologii napylania próżniowego

w szeregu typów aparatów łączenio-wych występuje mniejsza objętość tej drugiej struktury (rys.4) i wzrost trwa-łości styków w porównaniu z trwało-ścią styków wykonanych w technolo-gii proszkowej.Badania łączeniowe wykazały, że w takim materiale zmienia się skład chemiczny warstw, co może ograni-czać strefę termicznego wpływu wy-ładowań.

Rys. 4. Typowa struktura zewnętrznej warstwy materiału kompozytowego po badaniach łączeniowych

4.Główne zalety typowych materiałów kompozytowych wytwarzanych w technologii napylania próżniowego

Materiały kompozytowe wytwarzane w technologii napylania próżniowego otrzymuje się w jednym cyklu techno-logicznym, są więc tańsze od materia-łów wytwarzanych w technologiach metalurgii proszków 1,5 do 1,7 raza i ok. 4-krotnie tańsze od materiałów zawie-rających srebro.Niezawodność eksploatacyjna styków wykonanych z materiałów kompozyto-wych na bazie molibdenu nie ustępu-je niezawodności styków wykonanych z materiałów zawierających srebro.Obciążalność prądowa styków osiąga wartość do 1200A.Materiały na bazie molibdenu dają się ła-two obrabiać technologiami skrawania,tłoczenia,szlifowania,wiercenia,spajania z zastosowaniem standardowych spoin.

Tabela 1. Charakterystyka techniczna prze-mysłowej instalacji do wytwarzania mate-riałów kompozytowych w technologii na-pytania próżniowego z topnieniem kom-ponentów za pomocą wiązki elektronów

Lp. Parametr Wartość/ jednostka

1 Moc zainstalowana 480 kW

2 Napięcie zasilania 3f, 50Hz 380 V

3 Napięcie przyspieszenia wiązki elektronowej 20 kV

4 Ilość i moc działań elek-tronowych 8 x 60 kW

5Średnica podłoża do osadzania materiału kompozytowego

≤ 1m

6 Grubość kondensatu (0,1-5) x 10-3m7 Szybkość kondensacji

- dla metali do 50 µm/min - dla materiałów ceramicznych do 5 µm/min

8 Ilość tygli -o średnicy 100 mm 2 -o średnicy 70 mm 2

9 Ilość wlewków do od-parowania do 500 mm

10 Szybkość podawania wlewków

0,28-280 mm/min

11

Dopuszczalna obcią-żalność mechanizmu i obracania produktu podnoszenia

poniżej 100 kg

12 Masa urządzenia ok. 20 t

13 Powierzchnia zajmo-wana 80 m2

14 Poziom próżni w komo-rze technologicznej

6 x (10-3÷ 10-

2) Pa

15 Ciśnienie wody chło-dzącej (3-4) x 105 Pa

16 Ilość zużywanej wody 12m3/h (temp. 15°)

Rys. 3. Typowe struktury materiałów kompozytowych typu Cu-Zr-Y-M

a) b) c)



Do dnia dzisiejszego wytworzono ok. 15 ton materiałów stykowych na bazie molibdenu,z których wykonano ponad 1,5 mln. styków.Ogólny widok różnych styków pokazno na rys .5.

Rys. 5 Ogólny widok styków wyko-nanych z materiałów wytworzonych w technologii napylania próżniowego na bazie molibdenu

Materiały te są także wykorzystywane do wykonywania styków ślizgowych, które pod względem trwałości prze-wyższają styki ślizgowe na bazie węgla. Materiały kompozytowe na bazie miedzi i wolframu tradycyjnie są wykorzystywa-ne w charakterze silnoprądowych sty-ków elektrycznych różnych typów (wy-łączniki małoolejowe, SF6 i próżniowe).Alternatywne materiały proszkowe, w ostatnim czasie, wykorzystywane są jako parowo-fazowe kompozyty miedź-wolfram. Przeprowadzono badania materia-łów kompozytowych wytwarzanych metodą napylania próżniowego ty-pu Cu-Zr-Y-W o koncentracji wolfra-mu w przedziale (5-60)% udziału ma-sowego, które wykazały, że struktura materiału ma gradientowo-warstwo-wy charakter z hierarchią warstw i róż-norodnością struktury. Przy zawartości wolframu w przedziale (40-60)% ma-sowo , w warstwach przeważa struk-tura kolumnowa, nierzadko łącząca warstwy różnych poziomów hierar-chicznych ale także w całej grubości kompozytu (rys. 6).

Rys. 6. Typowa struktura materiałów kon-densowanych z parowo-fazowych ma-teriałów kompozytowych typu Cu-Zr-Y -W o zawartości wolframu od 40 do 60%

Do wykonywania styków elektrycznych wykorzystuje się także materiały typu Cu-Cr o zawartości chromu w przedzia-le (35-50)% masy kompozytu.Konden-sat typu Cu-Zr-Y-Cr przy tej zawartości chromu ma strukturę warstwową o hie-rarchicznym ułożeniem warstw ma-kro-,mikro i submikrorozmiarów.Dwie ostatnie charakteryzują się anizotropią normalnych rozmiarów sprzyjającą for-mowaniu kolumn w przedziale kilku warstw (rys.7).

Rys. 7. Typowa struktura kondensatu skondensowanego z parowo-fazowego kompozytu typu Cu-Z-Y-Cr

Obszary występowania dużej koncen-tracji struktury kolumnowej pozwalają stwierdzić,że występuje w tym obszarze transport masowy przy silnie nierówno-miernym charakterze kondensatu.Pod wpływem temperatury i czasu w przekroju prostopadłym warstwy obserwuje się ziarnową strukturę wie-loboczną (rys. 8a) z oznakami rozpadu cząstek (rys. 8b).

a)

b)

Rys. 8. Charakterystyczne struktury ma-teriałów kompozytowych typu Cu-Zr-Y--Cr wytworzonych w technologii napy-lania próżniowego o zawartości chromu (35-50)%; a) ziarnista wieloboczna,b)z oznakami rozpadu cząstek twardych

Twardość oznaczona wg Vickersa, w zależności od zawartości chromu, wykazuje zależność liniową w prze-dziale (0-70)% Cr. Przy zawartości chro-mu (35-50)% twardość HV zmienia się w przedziale 2069-2503 MPa. W trakcie badań na rozciąganie stwierdzono,że wytrzymałość osiąga maksymalną war-tość ok. 550MPa przy 40% zawartości chromu ale plastyczność zanika. Bada-no charakter zniszczeń przy próbie na rozciąganie i stwierdzono, że podsta-wowym rodzajem zniszczeń są znisz-czenia wewnątrzkrystaliczne. Materiały typu Cu-Zr-Y-W i Cu-Zr-Y-Cr wykorzy-stuje się do budowy styków pracują-cych w komorach o długich czasach gaszenia łuku elektrycznego.Widok ta-kich styków przedstawiono na rys. 9.

Rys. 9. Ogólny widok styków wyko-nanych z materiałów wytworzonych w technologii napylania próżniowego na bazie wolframu przeznaczonych do komór z długim czasem gaszenia łuku

Produkowane są także elektrody z ma-teriału kompozytowego typu Cu-Zr-Y--Al2O3.

Podsumowanie

1. Technologia próżniowego napyla-nia materiału kompozytowego z to-pieniem i odparowaniem materiału za pomocą wiązki elektronów jest alternatywną technologia uzyski-wania materiałów kompozytowych dla szeroko stosowanej technologii metalurgii proszkowej.

2. Zaprezentowana technologia po-zwala komponować materiały na poziomie atomowo-molekularnym z zadaną dyspersją cząstek i rozdzie-leniem faz w jego grubości.

3. Omówiona technologia jest techno-logią ekologicznie czystą , nie two-rzącą odpadów szkodliwych dla śro-dowiska.

4. Przedstawiona technologia jest naj-bardziej ekonomiczną spośród róż-



nych technologii wytwarzania ma-teriałów kompozytowych a w szcze-gólności w porównaniu do metalur-gii proszków , ze względu na uzyski-wanie produktu finalnego w jednym cyklu technologicznym.

5. Ekonomiczna efektywność tej tech-nologii jest niewątpliwa ze względu na fakt ,że materiały kompozytowe nie zawierają drogich metali szla-chetnych w porównaniu do tech-nologii proszkowych.

6. Współczesne instalacje wyposażone w układy nagrzewania komponen-tów wiązką elektronową pozwalają uzyskiwać do 15 ton kompozytu za pomocą jednej instalacji w ciagu ro-ku--można je więc uznać za instala-cje przemysłowe.

nN.I. Grechaniuk*, R.V. Minakowa*,

B. Miedziński**, A. Kozłowski**, J. Wosik*** Instytut Technologii Materiałowych

Ukraińskiej Akademii Nauk, Kijów,Naukowo-Produkcyjne Centrum

ELTECHMASZ, Vinnica, Ukraina**Instytut Technik Innowacyjnych

EMAG Katowice, Polska

Literatura1. Zuev I.W.: Material processing by

means of contentrated energy flu-xes.,MEI,1998, pp 162(in russian)

2. Maisell L.,Gleng Z.: Technology of thin films,vol 1 and vol 2,Sov. Ra-dio,1997, (in russian)

3. Samsonov G.V.,Epik A.P.: Coat-ings stable to heat.Metalurg-ia,1973,pp398 (in russian)

4. Bunshah R.F.: Vacuum evapora-tion-history, recent developments and applications. Zeitschrift fur metallkunde,1984,No 11, pp840-846

5. Movczan B.A.: Inorganic materi-als-vapour deposited in vacuum.Current development of material science in XXI century. Kiev, Nauko-va Dumka,1998,pp 318-332 (in rus-sian)

6. Kostorzicki A.I.,Lebiedinski O.V.: Multicomponent vacuum coat-ings. Maszinostrojenie,1987,pp207, (in russian)

7. Ilinski A.I.: Structure and hardness of multilayers and dispersion hard-ened films. Metallurgia,1986,pp 140 (in russian)

8. Francevicz I.N.: Electrical contacts made by use of powder met-allurgy. Poroszkowa Metallurg-ia,1980,No8,pp 36-47 (in russian)

9. Rachovski W.I, Levczenko G.W., Te-odorowicz O.K.: Breaking contacts of electrical switchgear. Metalurg-ia,1966,pp295 (in russian)

10. Minakova R.W.,Grekova M.L.,Kresa-nova A.L., Krjaczko L.A.: Metal-ma-trix composite materials for electric contacts and electrodes,Porosz-kowa Metalurgia,1995,No 7/8, pp32-52 (in russian)

11. Kaprinos D.M.: Composite materi-als:Guide book,Naukova Dumka,Ki-ev,1985,pp 591 (in russian)

12. Leis P.,Schuster K.K.,:Der einfluss des kontactmaterials auf die austidung von plasmastrahlen.Electric,1979,No 10,pp 514-516

13. Movczan B.A, Grechanyuk N.I.: New materials and coatings obtained by means of electron beam technolo-gy, Proc of ELT-88 Conf,Varna, Bul-garia 1988 (31.05-04.06), pp 1005-1023

14. Fatkullin O.H.: New structural pow-der materials and their applica-tion.Poroszkowa Metalurgia WIN-ITI,1991,vol5,pp 140-177

15. Minakova R.W.: Kresanowa A.P., Gre-chanyuk N.I.,: Composite materials for electric contacts and electrodes.Materials on Mo basis. Elektriczeski-je Kontakty I Elektrody: Scientific Pa-pers of Material Science Institute,Ki-ev ,1996, pp.95-105 (in russian)

16. Slade P.E.: Arc erosion of tungsten based contact materials. A review. Int Journal of Refractory and Hard Metals,1986,No4, pp208-214

17. Abrikosova N.H.: Dual multicompo-nent systems on copper base. Nau-ka,1979,pp 35 (in russian)

18. Mackey T., Ziolkovski I.: Subsol-ids phase diagram of Cu20-Cu0-MoO system. J Solid State chem.. ,1980,No31, pp135-143

19. Mackej T., Ziolkovski I.: Phase rela-tion in the cupric molibdates-cu-prons molibdates system,J.Solid State Chem. ,1980,No31,pp 145-151,

20. Grechanyuk N.I.,Osokin W.A., Gre-chanyuk I.N., Minakov R.W.,Golov-kowa M.E., Kopylova G.E.:Conden-sation composits on copper and molybdenum base for electric con-tacts.Structure,properties,technol-ogy,Part 2,Sovremiennaja elektro-metalurgia,2006,pp9-19

21. Grechanyuk N.I.,Osokin W.O., Afa-nasjev I.B., Grechanyuk I.N.,: Com-posite material for electric contacts and method of its preparation, Patent of Ukraine No 34875,Pub-lished in Bulletin No12,16.12.2002 (in ukrainian)

22. Grechanyuk N.I.: Method of prepa-ration of microrough thermostable material.Patent of Ukraine No 74155. Published inBulletin No11,15.11.2005 (in ukrainian)

23. Miedzinski B.,Wisniewski G.,Shoffa V.N,Grechanyuk N.I.: Performance of copper –molybdenum con-tacts when used for inductive DC load. Sbornik trudov Instituta Prob-lem materialovedienia UAN,Kiev, 2004,pp19-23

24. Miedzinski B.,Wisniewski G.,Grech-anyuk N.I, Grodzinski A.,Kozlowski A.,: Applicability of multilayer con-densed multicomponent material In electrical contacts of LV vacuum interrupters. Electrical Review,2010

25. Grechanyuk N.I.,Plaszczenko M.M., Zvoricz A.W., Osokin W.O.,:Con-tact system of vacuum chamber.Patent of Ukraine No 76737,Pub-lished in Bulletin No9,15.09.2006 (in ukrainian)

26. Grechanyuk N.I., Grechanyuk I.N., Denisenko W.O., Grechanyuk V.G.,: Composite material for electric contacts and electrodes and meth-od of preparation. Patent of Ukraine No86434, Published in Bulletin No8,27.04.2009



Na terenach polskich początków elektryfikacji można szukać pod koniec XIX w. W 1939 r. w Polsce

było zelektryfikowanych ok. 3% ogółu wsi, a po zakończeniu II wojny świato-wej już 10% (dzięki przejętych na zie-miach zachodnich i północnych nie-mieckich wsi już zelektryfikowanych) [25]. Powszechna elektryfikacja wsi i osiedli, pierwsza i jedyna w powojen-nej Polsce, polegała na „doprowadze-niu przewodów elektrycznych napię-cia użytkowego do budynków miesz-kalnych i gospodarczych oraz założe-nie w tych budynkach wewnętrznego urządzenia odbiorczego” [21]. Wówczas oczekiwania odbiorców koncentrowały się na dostępie do energii elektrycznej, a standardem, w zależności od szacun-kowego przychodu gospodarstw, by-ły: 2 lub 3 punkty świetlne i 1 gniazdo wtykowe w mieszkaniu oraz 1 punkt

świetlny w zabudowaniach gospodar-czych [25].Dzisiaj dostęp do energii elektrycz-nej uważany jest za coś naturalnego, oczywistego, a wymagania odbiorców dotyczą przede wszystkim niezawod-ności zasilania. Nikt już nie wyobra-ża sobie życia bez pewnych dostaw energii elektrycznej. Praktycznie każda przerwa w zasilaniu powodować mo-że występowanie znacznych szkód dla gospodarki, być przyczyną uszkodzeń maszyn i urządzeń, a także stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi [5]. Niezawodność zasilania odbiorców określa się wieloma wskaźnikami - za-leżnie do potrzeb – mianowicie [4]:

y oczekiwana roczna liczba przerw krótkich zasilania, tj. o czasie porów-nywalnym z czasem działania auto-matyki sieciowej, (przerw/a),

y oczekiwana roczna liczba przerw

długich zasilania, przerw/a, y średni czas pojedynczej przerwy za-

silania, h/a, y czas najdłużej trwającej pojedynczej

przerwy zasilania w roku, h/a, y oczekiwany roczny czas przerw za-

silania, h/a, y oczekiwana roczna niedostarczona

energia, MWh/a, jako uzupełnienie mogą być odnośne rozkłady statystyczne lub obliczenio-

Optymalne rozwiązania dla układów automatyzacji sieci SNZa początek ery elektryczności w czasach nowożytnych można przyjąć 1878 rok, kiedy Joseph Wilson Swan – angielski fizyk, chemik i wynalazca opatentował pierwszą na świecie żarówkę. Rok później, po publicznym przedstawieniu tego wynalazku, rozpoczęto instalowanie lamp Swana w angielskich domach. Thomas Alfa Edison, uważany powszechnie, niezgodnie ze stanem faktycznym, za wynalazcę żarówki, skopiował, a następnie ulepszył wynalazek Swana i opatentował go rok po nim (w 1879) w Stanach Zjednoczonych [23]. Ale to właśnie amerykański samouk Thomas Alfa Edison – wynalazca i przedsiębiorca w 1881-1882 zbudował w Nowym Jorku pierwszą na świecie elektrownię publicznego użytku [24]. Właśnie wtedy rozpoczęła się pierwsza na świecie elektryfikacja, czyli proces mający na celu rozpowszechnienie sieci elektroenergetycznych. Elektryfikowane były całe miejscowości i zakłady przemysłowe dzięki stawianym słupom podtrzymującym linie elektroenergetyczne i odgałęzieniom od przewodów elektrycznych ze słupów do domów, nazwanych później przyłączami [25].

Streszczenie Poprawa niezawodności elektro-energetycznych sieci średniego na-pięcia, w szczególności sieci napo-wietrznych, znajduje się w centrum zainteresowania wszystkich spół-ek dystrybucyjnych. Spółki dystry-bucyjne stojąc przed dylematem ostatecznego wyboru sposobu au-tomatyzacji sieci średniego napię-cia od kilkunastu lat w tych sieciach instalują różnego rodzaju łączniki z telesterowaniem. W artykule po-równano parametry i właściwości, stosowanych do poprawy nieza-wodności sieci średniego napięcia, następujących łączników z teleste-rowaniem: reklozerów, wyłączników pracujących jako rozłączniki, rozłącz-ników tradycyjnych i o obudowie za-mkniętej. Przedstawiono i porówna-no przypadki poprawy niezawodno-ści sieci średniego napięcia poprzez: instalację reklozerów, instalację roz-łączników z telesterowaniem, w tym: wyłączników pracujących jako roz-łączniki z wielokryterialnymi czujni-kami prądów zwarcia, rozłączników tradycyjnych i o obudowie zamknię-tej oraz instalację zarówno rekloze-rów jak i dodatkowych rozłączników z telesterowaniem. Zawarto również analizę zapisów specyfikacji istotnych warunków zamówienia oraz specyfikacji tech-nicznych, z uwzględnieniem roz-wiązań prezentowanych w referacie, wybranych przetargów przeprowa-dzanych przez spółki dystrybucyjne.

Słowa kluczowe: niezawodność, SMART GRID, elektroenergetyczne sieci SN, reklozery, wyłączniki, roz-łączniki, telesterowanie.



we, o ile są możliwe do uzyskania. Minister Gospodarki w Rozporządzeniu z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szcze-gółowych warunków funkcjonowa-nia systemu elektroenergetycznego, [22] w § 41 ust. 2. nałożył na operato-ra systemu dystrybucyjnego elektro-energetycznego obowiązek podawa-nia do publicznej wiadomości na swo-jej stronie internetowej następujących wskaźników dotyczących czasu trwa-nia przerw w dostarczaniu energii elek-trycznej [22]:

y wskaźnik przeciętnego systemowe-go czasu trwania przerwy długiej (ang. System Average Interruption Duration Index - SAIDI), stanowiący sumę iloczynów czasu jej trwania i liczby odbiorców narażonych na skutki tej przerwy w ciągu roku, po-dzieloną przez łączną liczbę obsługi-wanych odbiorców,

y wskaźnik przeciętnej systemowej częstości przerw długich (ang. Sys-tem Average Interruption Frequen-cy Index - SAIFI), stanowiący liczbę wszystkich tych przerw w ciągu ro-ku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców - wyzna-czone oddzielnie dla przerw plano-wanych i nieplanowanych;

y wskaźnik przeciętnej częstości przerw krótkich (ang. Momenta-ry Average Interruption Frequency Index - MAIFI), stanowiący liczbę wszystkich przerw krótkich w ciągu roku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców.

Niezawodność zasilania, determinująca satysfakcję odbiorcy energii elektrycz-nej, stała się podstawowym wyzwa-niem wszystkich operatorów systemu dystrybucyjnego. Od niezawodno-ści zasilania zależeć będzie od 2018 r. przychód taryfowy wszystkich spół-ek dystrybucyjnych (dane niezbędne do obiektywnej oceny czasu i liczby przerw w zasilaniu będą pozyskiwane w 2016 roku i oceniane w 2017 roku, a zatem znajdą odzwierciedlenie w ta-ryfach dopiero w 2018). Przedmiotową regulację jakościową Urząd Regulacji Energetyki wprowadził od początku 2016 r. Na zwrot z kapitału przypisany do taryf operatorów systemu dystry-bucyjnego na 2018 r. największy wpływ będzie miało wykonanie założonych na 2016 r. wskaźników SAIDI i SAIFI [19].Operatorzy systemu dystrybucyjnego, mając na uwadze bezpośredni wpływ wskaźników jakościowych energii elek-trycznej na ich taryfę oraz fakt, że na ww. wskaźniki w 80% mają wpływ przerwy występujące w sieci średnie-go napięcia (SN), zintensyfikowali swo-

je działanie w celu poprawy niezawod-ności elektroenergetycznych sieci SN, w szczególności sieci napowietrznych. Spółki dystrybucyjne stojąc przed dyle-matem ostatecznego wyboru sposobu automatyzacji sieci średniego napięcia od kilkunastu lat w tych sieciach insta-lują różne łączniki z telesterowaniem: automatyczne wyłączniki - reklozery, wyłączniki pracujące jako rozłączni-ki, rozłączniki tradycyjne i o obudowie zamkniętej. Ze względu na powyższe dalsza część opracowania zostanie po-święcona tylko automatyzacji sieci na-powietrznej SN.

Automatyzacja pracy sieci napowietrznej SNObecnie użytkowane sieci dystrybu-cyjne SN w znakomitej większości to struktury otwarte, rozumiane jako sie-ci, w których energia elektryczna może dopływać do odbiorców tylko z jedne-go źródła. Sieci otwarte mogą być pro-mieniowe lub magistralne, rezerwowa-ne poprzez przełączenia automatycz-ne lub ręczne, albo nierezerwowane.Do sekcjonowania elektrycznego cią-gów liniowych linii SN, odłączania od-gałęzień, wprowadzania podziału w układzie normalnym i awaryjnym sie-ci, a przede wszystkim do wykonywania czynności łączeniowych, w tym w celu bezpiecznego przygotowania miejsca pracy, w sieciach SN stosowane są róż-nego typu łączniki. Po II wojnie świato-wej stosowano głównie odłączniki, za-stępowane sukcesywnie rozłącznikami. Te same łączniki wyposażone w teleste-rowanie mogą służyć do umożliwiania szybkiej rekonfiguracji sieci SN oraz wy-dzielanie uszkodzonego segmentu sie-ci co jest podstawową funkcjonalnością sieci inteligentnych. Wydzielanie uszko-dzonego odcinka sieci może być realizo-wane poprzez [14]:

y automatykę lokalną (reklozery), y sterowanie obszarowe (z poziomu

GPZ) y zdalne sterowanie centralne z pozio-

mu systemu SCADA, zlokalizowane-go w centrum dyspozytorskim za-rządzającym siecią SN.

Telesterowanie łącznikami w sieci SN powinno umożliwić w możliwie naj-krótszym czasie wyizolowanie uszko-dzonego odcinka sieci SN i zapewnić zasilanie w energię elektryczną moż-liwie największej liczbie odbiorców. Można wyróżnić trzy sposoby realizacji takiego zadania[14]:

y sterowanie przez dyspozytora y sterowanie przez dyspozytora z pro-

pozycją sekwencji łączeń y automatyczne wykonanie sterowa-

nia (bez udziału człowieka).Wszystkie wyżej wymienione sposoby przewidują wykrywanie prądów zwar-ciowych w miejscach zainstalowania łącznika z telesterowaniem i wykorzy-stanie tej informacji w procesie wyizo-lowania uszkodzonego odcinka sieci SN.Pierwsze punkty rozłącznikowe z tele-sterowaniem w polskich sieciach zain-stalowano na początku lat 90-tych XX w., chociaż testowanie prototypowych rozwiązań rozpoczęto znacznie wcze-śniej.W początkowym okresie do tego ce-lu powszechnie stosowano tradycyjne rozłączniki z tzw. „widoczną przerwą”, w których przerywanie prądu płynące-go w obwodzie i gaszenie łuku nastę-powało przy wykorzystaniu:

y opalnych styków migowych (rys. 1), y komór powietrznych (rys. 2), y komór małoolejowych (rys. 3), y komór próżniowych (rys. 5).

Napęd rozłączników wraz z urządze-niami do realizacji telesterowania i te-lesygnalizacji, wyglądający podobnie, niezależnie od sposobu przerywania prądu płynącego w obwodzie i gasze-nia łuku, znajdował się w szafce monto-wanej do słupa na wysokości wzroku, a zmiana położenia rozłącznika realizo-wana była za pomocą długich cięgien (rys. 4 i 6). Sterowanie rozłącznikami od-bywało się ręcznie przez dyspozytora najpierw specjalnymi przełącznikami dedykowanymi do poszczególnych rozłączników, z czasem zastąpionych sterowaniem realizowanym poprzez system nadzoru sieci SCADA.Alternatywą dla części funkcjonalności łączników jest stosowanie technologii prac pod napięciem przy wykonywa-niu prac eksploatacyjnych i remonto-wo-inwestycyjnych [17, 18]. Później w sieciach napowietrznych SN zaczęto instalować automatyczne wy-łączniki - reklozery (rys. 7), rozłączniki o obudowie zamkniętej o izolacji SF6 (rys. 8) , wyłączniki z komorami próżnio-wymi, pracujące jako rozłącznik (rys. 9), oraz rozłączniki o obudowie zamkniętej z komorami próżniowymi (rys. 10).Napęd tych łączników był zintegro-wany z elementem wykonawczym, co znacząco poprawiło jego niezawod-ność, a jedynie urządzenia do telestero-wania i telesygnalizacji znajdowały się w szafce montowanej do słupa na wy-sokości wzroku. Sterowanie łącznikami odbywa się ręcznie przez dyspozytora poprzez system nadzoru sieci SCADA.Bez wątpienia łączniki o obudowie za-mkniętej są zdecydowanie bardziej odporne na warunki atmosferyczne,



Rys. 1. Widok rozłącznika z opalnym stykiem migowym z telesterowaniem. Źródło: [5].

Rys. 2. Widok rozłącznika z powietrznymi komorami gaszeniowy-mi. Źródło: [26].

Rys. 3. Widok rozłącznika z małoolejowymi komorami gaszenio-wymi z telesterowaniem. Źródło: [5].

Rys. 5. Widok rozłącznika z próżniowymi komorami gaszeniowymi z telesterowaniem. Źródło: [5].

Rys. 4. Widok rozłącznika z próżniowymi komorami gasze-niowymi z telesterowaniem wraz z napędem wyposażo-nym w cięgna. Źródło: [26].



Rys. 6. Widok napędu rozłącznika wraz z urządzeniami do telesterowania i tele-sygnalizacji, w którym zmiana położenia rozłącznika następuje ruchem posuwi-stym cięgna,. Źródło: [26].

Rys. 7. Widok reklozera z próżniowymi komorami gaszeniowymi z telesterowaniem. Źródło: [27].

Rys. 9. Widok wyłącznika z próżniowymi komora-mi gaszeniowymi. Źródło: [27].

Rys. 8. Widok rozłącznika o obudowie zamkniętej o izolacji SF6 z telesterowaniem. Źródło: [5].

Rys. 10. Widok rozłącznika o obudowie zamkniętej z próżniowymi komorami gaszeniowymi. Źródło: ma-teriały autora.



Tablica 1. Zestawienie budowy, wybranych właściwości i parametrów rozłączników tradycyjnych i łączników o obudowie zamkniętej. Źródło: oprac. autora.

Rys. 11. Wykres maksymalnej liczby cykli przełączeniowych reklozera z komorami próż-niowymi (Ir = 0,63 kA, ISC = 12,5 kA) w funkcji prądu. Źródło: Tavrida Electric Sp. z o.o.

w szczególności na opady marznącego deszczu, który potrafi skutecznie unie-ruchomić rozłączniki o budowie trady-cyjnej. Łączniki o obudowie zamkniętej są również bardziej odporne na ptaki.Porównanie budowy, wybranych wła-ściwości i parametrów rozłączników tradycyjnych: z migowym stykiem opalnym, z komorami powietrznymi, z komorami małoolejowymi i z komo-rami próżniowymi oraz reklozerów, wy-łączników i rozłączników o obudowie zamkniętej zestawiono w tablicy 1.W stosowanych w kraju aparatach wy-stępują różne sposoby izolowania bie-gunów. Biorąc pod uwagę rodzaj izola-cji biegunów wyróżnić można aparaty: o izolacji stałej, o izolacji gazowej SF6 i o izolacji powietrznej.Obecnie zauważyć można początek tendencji odchodzenia od gazu SF6 w urządzeniach i aparatach w sieciach SN, ze względu na aspekty ekologicz-ne oraz problemy występujące w cza-sie eksploatacji. Natomiast konieczność zastosowania szczelnej i wytrzymałej obudowy w przypadku aparatów o izo-lacji gazowej SF6 wpływa na znacznie wyższą masę takiego aparatu.Ważnym elementem reklozera, roz-łącznika lub wyłącznika pracującego jako rozłącznik są układy pomiarowe. Generalnie do pomiaru napięć stosu-je się dzielniki pojemnościowe, rza-dziej dzielniki rezystancyjne. Jeśli cho-dzi o pomiar prądu to często stosowa-ne są klasyczne przekładniki prądowe rdzeniowe. Jednakże w ostatnich la-tach dużą popularność zdobyły prze-kładniki powietrzne (cewki Rogowskie-go), które zapewniają bardzo szeroki zakres pomiarowy i liniową charaktery-stykę. Stosowanie przekładników bez-rdzeniowych ma jeszcze jedną zaletę, układ pomiarowy ma niską masę. Przy zastosowaniu 6 przekładników prądo-wych powietrznych można znacznie obniżyć masę całego aparatu. Nie bez znaczenia są również parame-try komór gaszeniowych w szczegól-ności ich prąd znamionowy załączalny zwarciowy. Duża wartość prądu załą-czalnego zwarciowego daje podsta-wę, aby dać wiarę w czas życia łączni-ków podawany przez producenta lub dostawcę. Przykładowy wykres poka-zujący maksymalną liczbę cykli prze-łączeniowych reklozera z komorami próżniowymi o prądzie znamionowym 0,63 kA i wyłączalnym prądzie zwarcio-wym 12,5 kA w funkcji prądu przedsta-wiono na rys. 11. Ma to ogromne znaczenie w przypad-ku stosowania przez operatora systemu dystrybucji dynamicznego układu nor-



malnego, który przełącza się w cyklach: tydzień roboczy-weekend i bardziej zaawansowany dodatkowo w cyklach: dzień-noc. Dla takiej strategii, pozwa-lającej uniknąć wiele milionów złotych na pokrycie strat energii elektrycznej w roku, klasa mechaniczna na poziomie 2000 cykli przestawieniowych i klasa elektryczna E2, jaką charakteryzują się rozłączniki powszechnie stosowane, są niewystarczające. Korzystniej zastoso-wać niewiele droższy wyłącznik pracu-jący w funkcji rozłącznika, dzięki czemu uniknie się kosztów eksploatacji moni-torowania prądu skumulowanego roz-łączników i ewentualnych wymian ko-mór gaszeniowych, czy wręcz całych rozłączników.W 2015 r. ruszył projekt Upgrid reali-zowany z funduszu UE Horizon 2020, w którym uczestniczy dziewiętnastu partnerów, z siedmiu krajów, w czte-rech obszarach demonstracyjnych, z czego jeden w Polsce w Gdyni-Wito-minie [29]. Jednym z wielu zagadnień objętych projektem jest również auto-matyzacja sieci SN.

Wykrywanie prądów zwarciowych w sieci napowietrznej SNWykrywanie prądów zwarciowych sy-metrycznych nie sprawia większych problemów, w przeciwieństwie do detekcji prądów ziemnozwarciowych, w szczególności w sieciach skompen-sowanych. W dostępnych na rynku aparatach mo-żemy spotkać się z trzema metodami detekcji prądów ziemnozwarciowych:

y pomiar prądu Io z zastosowaniem fil-tru składowej zerowej (układ Holm-greena, przekładnik Ferrantiego lub układ otwartego trójkąta cewek przekładników bezrdzeniowych),

y wyliczanie prądu I0 z trzech prądów fazowych,

y zastosowanie czujników prądu zwarcia reagujących na pole elek-tromagnetyczne.

Bez wątpienia najdokładniejszą meto-dą jest pomiar prądu z filtru składowej zerowej wykonanego w oparciu o do-datkowy zestaw przekładników bezr-dzeniowych lub przekładników prądo-wych klasycznych. Należy podkreślić tutaj bardzo dużą zaletę przekładników powietrznych, których charakterystyka jest liniowa w całym zakresie pomiaro-wym. W takim układzie można uzyskać dokładność pomiaru prądu I0 1% lub ±0,5A. Jest to cenna zaleta, zwłaszcza w sieciach skompensowanych.W przypadku stosowania czujników re-agujących na pole elektromagnetycz-

ne wytwarzane na skutek przepływu prądu zwarciowego w skompensowa-nych sieciach SN trzeba się liczyć z pro-blemem niejednoznacznego działania wskaźników przepływu prądu zwarcio-wego [15]. Aby zmniejszyć liczbę nie-jednoznacznych zadziałań tych wskaź-ników konieczne jest wprowadzenie dodatkowej kontroli właściwego mon-tażu czujników elektromagnetycznych wskaźników przepływu prądu zwarcio-wego oraz sprawdzenia prawidłowo-ści parametryzacji czujnika przepływu prądu zwarciowego.Reasumując: niewątpliwie najdokład-niejszą metodą wykrywania prądów ziemnozwarciowych w liniach napo-wietrznych SN jest pomiar prądu z filtru składowej zerowej, z kolei najbardziej niejednoznacznym działaniem charak-teryzują się czujniki reagujące na pole elektromagnetyczne.

Analiza porównawcza automatyki lokalnej i automatyki centralnej stosowanych do automatyzacji pracy sieci napowietrznej SNW sieciach SN można stosować auto-matykę lokalną poprzez zastosowanie reklozera oraz dwie metody automa-tyki centralnej. Pierwsza oparta jest na wykorzystaniu dużej liczby rozłączni-ków, za pomocą których jest możliwe w czasie nie przekraczającym 3 min. wyizolowanie uszkodzonego odcinka sieci SN i zapewnienie zasilania w ener-gię elektryczną możliwie największej liczbie odbiorców poprzez rekonfigu-rację sieci. Druga to rozwinięcie pierw-szej metody polegające na uzupełnie-niu dużej liczby rozłączników o reklozer w celu podziału obwodu na dwie czę-ści i odstrojeniu odbiorców pierwszej części obwodu od uszkodzeń wystę-pujących w drugiej części. Można przy-

jąć, że dla linii kablowo napowietrznej, przebiegającej przez tereny miejsko--wiejskie, obejmie to ok. 80% zdarzeń powodujących wyłączenia w ciągu za-silającym SN.W sieciach otwartych, w których nie zastosowano żadnych łączników z te-lesterowaniem, największy wpływ na spadek SAIDI, biorąc pod uwagę nakła-dy, będzie miało zastosowanie rekloze-ra. Integrują w sobie układy łączenio-we, pomiarowe, elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej oraz układy telemechaniki. Należy również zwrócić uwagę, że reklozery i wyłącz-niki mogą być wykorzystywane w pro-cesie lokalizacji miejsca zwarcia zamiast wyłącznika w GPZ. Na rys. 12 pokaza-no przewidywaną zmianę procentową wskaźnika SAIDI (w odniesieniu do SA-IDI dla n=0) dla różnej liczby punktów łącznikowych wyposażonych w tele-sterowanie, przypadających średnio na jeden ciąg zasilający SN.Na rys. 13 pokazano fragment sieci SN zawierający: linie kablowe i napo-wietrzne oraz stacje wnętrzowe i sta-cje słupowe, zasilany z trzech GPZ-tów. Obszary zasilane przez pola poszcze-gólnych GPZ-tów wyróżniono kolora-mi odpowiednio: GPZ 1 – zielony, GPZ 2 – niebieski, GPZ 3 – fioletowo-czer-wony. Sieć SN jest typu otwartego – prostokątami w kolorze pomarańczo-wym zaznaczono aktualne podziały sieci. Znajdują się w niej jedynie trzy łączniki z telesterowaniem – rekloze-ry. Pokazano również miejsce hipote-tycznego zwarcia – linia napowietrz-na pomiędzy stacjami słupowymi ST 107 i ST 108. Na rys. 14 pokazano ten sam fragment sieci po otwarciu re-klozera W 1 i zadziałaniu jego auto-matyki zabezpieczeniowej. Po otwar-ciu wyłącznika W 1 Zespół Pogotowia Energetycznego w terenie dokonuje

Rys.12. Zmiana SAIDI w zależności od liczby łączników z telesterowaniem w ciągu za-silającym SN. Źródło: oprac. autora na podst. [14].



przełączeń na polecenie Dyspozytora Ruchu, który dokonuje próbnych łą-czeń. Ostatecznie otwarty pozostaje rozłącznik R 4, a zamknięty pozostaje reklozer W 1. Bez napięcia, do czasu wykonania oględzin przez Zespół Po-gotowia Energetycznego i usunięcia przyczyny awarii, pozostaje sieć ozna-czona kolorem czerwonym. Warto za-uważyć, że odbiorcy zasilani z tego sa-mego ciągu zasilającego od GPZ-tu do reklozera nie byli narażeni na przerwy w dostawie energii elektrycznej z po-wodu wystąpienia awarii i na efekty

wizualne podczas próbnych łączeń fragmentów sieci. Dla tej samej awarii, w przypadku gdy-by w sieci znajdowała się duża liczba rozłączników z telesterowaniem, na podstawie informacji o przepływie prą-du zwarciowego można byłoby doko-nać wyizolowania uszkodzonego frag-mentu sieci, jej rekonfiguracji i zasilenia możliwie najwięcej odbiorców w prze-rwie krótkiej (do 3 min.). Nie analizu-jąc nakładów na automatyzację sieci, to właśnie zastosowanie dużej liczby rozłączników i automatyki centralnej

będzie miało największy wpływ na zmniejszenie SAIDI. Gdyby z kolei dla tej samej awarii po-łączyć działanie reklozera W 1 i dużej liczby rozłączników, można byłoby wy-łączyć udział odbiorców sieci kablo-wej, znajdującej się najczęściej w mie-ście, od krótkotrwałej przerwy. Tak więc najbardziej przyjaznym dla odbiorców i optymalnym rozwiązaniem będzie za-stosowanie reklozera wraz z dużą licz-bą rozłączników i automatyki central-nej z automatycznym wykonywaniem sterowania.

Rys. 13. Przykładowy układ sieci SN zawierający trzy łączniki z telesterowaniem – reklozery - zwarcie – linia na-powietrzna pomiędzy stacjami słupowymi ST 107 i ST 108. Źródło: opr. autora.

Rys. 14. Przykładowy układ sieci SN po wyizolowaniu odcinka, w którym wystąpiło zwarcie. Źródło: opr. autora.



Analiza zapisów SIWZ oraz specyfikacji technicznych na dostawy łączników z telesterowaniem Spółki dystrybucyjne realizują zakupy łączników z telesterowaniem w postę-powaniach przetargowych, najczęściej publicznych.Dobrze zredagowany SIWZ wraz ze specyfikacją techniczną, powinny za-wierać właściwie sformułowane wyma-gania techniczne dla łączników z tele-sterowaniem. Zamawiający powinien formułować swoje wymagania techniczne na ba-zie Polskich Norm, co wynika z Art. 30 ust. 1. Prawa zamówień publicznych [20], w uzasadnionych przypadkach na bazie szczegółowo opisanych in-dywidualnych wymagań. Zamawiający powinien określać swoje wymagania techniczne i funkcjonalności na miarę rzeczywistych potrzeb do warunków panujących w sieci. Nie powinien for-mułować wymagań pod wpływem lobbingu dostawców.Podstawowe parametry techniczne łączników i ich właściwości są bez wąt-pienia kluczowe dla wyboru łącznika, ale nie mniej ważne jest wymaganie dostarczenia dokumentów potwier-dzających spełnienie przez aparat wy-magań technicznych. Zamawiający w przetargach, które mia-ły już miejsce, nie ustrzegli się jednak błędów. Przykładem mogą być opisy rozwiązań technicznych, jak i również wymaganie niczym nie uzasadnio-nych parametrów, nie przewidujące dopuszczenia rozwiązań równoważ-nych, a wręcz pozwalające na uzyska-nie przewagi konkurencyjnej przez jed-nego z producentów lub dostawców. Obowiązek dopuszczenia przez zama-wiającego rozwiązań równoważnych z opisywanymi w SIWZ lub Specyfikacji technicznej wynika wprost z Art. 30 ust. 4 Prawa zamówień publicznych [20].Podstawowe parametry łączników przedstawione w tabeli zamieszczonej w tekście są oczywiście kluczowymi elementami specyfikacji technicznej każdego przetargu na łączniki. Jest to zbiór parametrów pozwalający na wy-bór urządzeń o odpowiednim pozio-mie technicznym . Jednocześnie stwa-rza warunki zakupu urządzeń zgodnie z ustalonymi preferencjami.Zamawiający nie ustrzegli się zbyt do-słownego przytaczania sztucznie roz-budowanych cech funkcjonalnych np. automatyki zabezpieczeniowej i para-metrów konkretnego urządzenia. Eli-minują tym samym z przetargu innych dostawców nie osiągając w zamian nic

w sensie technicznym i funkcjonalnym. Przykładem może być wymóg mówią-cy o konieczności zagwarantowania bardzo szerokiego zakresu nastawy zabezpieczeń i dodatkowo z bardzo drobnym krokiem nastaw. W konse-kwencji wymagane są nastawy nie sto-sowane w praktyce, a wynikające wy-łącznie z zamiaru uzyskania przewagi konkurencyjnej przez jednego z pro-ducentów. W praktyce zdarzają się również sytu-acje, że na ostateczny wynik przetar-gu - pomijając cenę – miał wpływ nie do końca sprawdzony, jednoznacznie określony zapis specyfikacji technicz-nej dotyczący drugorzędnych właści-wości aparatu. Wymagania zamawia-jącego zdają się często nie dostrzegać postępu technologicznego jaki ma miejsce w obszarze omawianych apa-ratów. Umieszczane są bardzo szcze-gółowe opisy starych rozwiązań, któ-re powinny jednak już stopniowo pójść w zapomnienie. Jest na to pro-ste rozwiązanie - dodanie do przyto-czonego opisu zwrotu dopuszczają-cego rozwiązanie techniczne równo-ważne. Klasycznym przykładem te-go typu wymagań są rozbudowane i szczegółowe opisy zasilaczy i ukła-dów kontroli ładowania akumulatora. Zasilacz nie stanowi elementu łącz-nika dobieranego indywidualnie. Za-tem z punktu widzenia użytkownika nie ma znaczenia, czy będzie zasilany napięciem 12V, czy 24V. Dla użytkow-nika nie są również ważne chwilowe wielkość prądów ładowania i rozła-dowania akumulatorów. Istotne jest, aby zasilacz gwarantował optymalne ładowanie akumulatorów i genero-wał sygnały informujące o stanie za-grożenia lub awarii. Innym przykładem powtarzania sta-rych wymagań są zapisy mówiące o ocieplanej szafce sterowniczej, po-dwójnych ściankach czy też zastosowa-niu grzałki. Są łączniki w których tego typu rozwiązań już się nie stosuje. Przy aktualnych konstrukcjach sprzętu elek-tronicznego wystarczy sprecyzować w jakich warunkach i w jakim zakresie temperatur napęd, układy sterowa-nia oraz automatyka winny pracować. Można ewentualnie tradycyjne zapi-sy dostosować do nowych warunków dopisując zwrot: „….jeśli wymaga tego spełnienie warunku poprawnej pracy urządzenia”. Dlaczego to jest ważne i potrzebne - bo na przykład, wbrew powszechnym odczuciom, zdecydo-wanie większy, niekorzystny wpływ na żywotność akumulatorów mają wyso-kie, a nie niskie temperatury.

Kolejnym wymogiem promującym bardzo konserwatywne rozwiązanie są zapisy mówiące o trójpozycyjnym przełączniku do przełączania stero-wania na lokalne/zdalne/odstawione. Nie inicjując dyskusji o wyższości prze-łącznika trójpozycyjnego nad układem przycisków sensorowych, sensownym wydaje się dopuszczenie rozwiązania równoważnego. W specyfikacjach przetargowych jest jeszcze wiele innych podobnych zapi-sów automatycznie eliminujących po-szczególnych dostawców. W tej sytu-acji bardzo korzystne jest stosowanie dialogu technicznego z potencjalnymi dostawcami.W postępowaniu przetargowym nie mniej ważne są dokumenty potwier-dzające spełnienie przez oferowany wyrób parametrów technicznych i wła-ściwości. Doświadczenie podpowiada, że należy odstąpić od wymagania ta-kich dokumentów jak certyfikaty zgod-ności wyrobu z normami na rzecz pro-tokołów badania typu. Korzyści skru-pulatnego analizowania dokumentów, przede wszystkim protokołu badania typu, potwierdzających spełnienie przez łączniki wymagań technicznych:

y umożliwia sprawdzenie czy zostały przeprowadzone wszystkie badania z próby typu (ang. - type test),

y umożliwia sprawdzenie czy wszyst-kie badania z próby typu zostały wykonane w akredytowanych labo-ratoriach,

y umożliwia sprawdzenie czy wszyst-kie badania z próby typu zostały wykonane w niezależnych labora-toriach,

y umożliwia sprawdzenie jakie apara-ty (z jakiej fabryki) poddano bada-niom typu,

y umożliwia sprawdzenie czy wszyst-kie badania z próby typu zostały przeprowadzone z identycznym wyposażeniem,

y umożliwia sprawdzenie czy wszyst-kie badania z próby typu zostały przeprowadzone wg aktualnej nor-my, a jeśli nie, pozwala na szczegó-łową analizę zmian w zapisach norm wg której wykonano badanie i nor-my aktualnej,

y pozwala na świadomy wybór do-puszczenia wyrobów, np. na okres przejściowy, nie spełniających wszystkich wymagań technicznych, w celu zachowania konkurencyjno-ści na rynku.

Takie działanie wymaga jednak kon-sekwentnego budowania właściwych kompetencji u pracowników weryfiku-jących dokumenty techniczne.



Można również dokonywać wyboru wyrobów w procesie wymagającym ciągłego znacznego zaangażowania zasobów – w procesie prekwalifikacji.

Podsumowanie1. Bez wątpienia łączniki o obudowie

zamkniętej są zdecydowanie bar-dziej odporne na warunki atmosfe-ryczne, w szczególności na opady marznącego deszczu, który potrafi skutecznie unieruchomić rozłączni-ki o budowie tradycyjnej. Łączniki o obudowie zamkniętej są również bardziej odporne na ptaki.

2. Napędy łączników o obudowie za-mkniętej, zintegrowane z elementa-mi wykonawczymi są bardziej nie-zawodne od napędów przełączają-cych łączniki tradycyjne za pomocą długich cięgien.

3. Niewątpliwie najdokładniejszą me-todą detekcji prądów ziemnozwar-ciowych w liniach napowietrznych SN jest pomiar prądu z filtru składo-wej zerowej, z kolei najbardziej nie-jednoznacznym działaniem charak-teryzują się czujniki reagujące na po-le elektromagnetyczne.

4. W sieciach otwartych, w których nie zastosowano żadnych łączników z te-lesterowaniem, największy wpływ na spadek SAIDI, biorąc pod uwagę na-kłady, będzie miało zastosowanie re-klozera, natomiast największy wpływ na zmniejszenie SAIDI będzie miało zastosowanie dużej liczby rozłącz-ników i automatyki centralnej. Naj-bardziej przyjaznym dla odbiorców i optymalnym rozwiązaniem będzie zastosowanie reklozera wraz z dużą liczbą rozłączników i automatyki cen-tralnej z automatycznym wykonywa-niem sterowania.

5. Należy upominać się o dopuszcze-nie przez zamawiającego rozwiązań równoważnych w SIWZ i specyfika-cjach technicznych, co wynika z Pra-wa zamówień publicznych

6. W procesie weryfikacji dokumentów technicznych wyrobu należy odstą-pić od wymagania takich dokumen-tów jak certyfikaty zgodności z nor-mami na rzecz protokołów badania typu. Takie działanie wymaga jed-nak konsekwentnego budowania właściwych kompetencji u pracow-ników weryfikujących dokumenty techniczne.

Literatura1. Babś A., Madajewski K., Noske S.,

Ogryczak T., Widelski G., Pilotażowy projekt wdrożenia w ENERGA-OPE-RATOR SA sieci inteligentnej „Inteli-

gentny Półwysep”, Acta Energetica 2012, Nr 1.

2. Babś A., Markowski M., Rynkowe aspekty rozwoju Inteligentnych Sie-ci Energetycznych – Smart Grid, Ac-ta Energetica 2012, Nr 1.

3. Babś A., Madajewski K., Noske S., Wizja wdrożenia sieci inteligent-nych w ENERGA-OPERATOR SA, Ac-ta Energetica 2012, Nr 1.

4. Bargiel., Goc W., Sowa P., Teichman B., Niezawodność zasilania odbior-ców z sieci średniego napięcia, RY-NEK ENERGII 2010, Nr 4.

5. Ciupak S., Wymagania w zakresie bezpieczeństwa dla pracy wykony-wanej w strefie ograniczonej roz-łącznikami o budowie zamkniętej na liniach napowietrznych śred-niego napięcia z uwzględnieniem systemu automatycznej lokalizacji uszkodzeń w sieciach SN, VI Konfe-rencja Naukowo-Techniczna Elek-troenergetyczne Linie Napowietrz-ne. Wisła, 13-14 października 2015r.

6. Czarnobaj A., Mazierski M., Automa-tyzacja sieci i innowacyjne systemy dyspozytorskie a niezawodność do-staw energii elektrycznej, ENERGIA ELEKTRYCZNA 2014, Nr 11, Poznań.

7. Czyżewski R., Babś A., Madajewski K., Sieci inteligentne – wybrane cele i kierunki działania operatora syste-mu dystrybucyjnego, Acta Energeti-ca 2012, Nr 1.

8. Kajda Ł., Analiza działania automa-tycznej rekonfiguracji sieci SN po wystąpieniu zwarcia (FDIR) na tere-nie Energa Gdańsk ZD Wejherowo w ramach I etapu budowy Smart Grid (SG) na Półwyspie Helskim i li-nii Piaśnica. Gdańsk, grudzień 2013 r.

9. Kornatka M., Serafin R., Wpływ re-klozerów na pracę sieci średniego napięcia

10. Kornatka M., Ocena niezawodności krajowych sieci średniego napięcia, Przegląd Elektrotechniczny 2009, Nr 3.

11. Kornatka M., Serafin R., Techniczne i ekonomiczne aspekty instalowa-nia reklozerów w głębi sieci śred-niego napięcia, Przegląd Elektro-techniczny 2014, Nr 4.

12. Kornatka M., Automatyzacja pracy sieci średniego napięcia a poziom ich niezawodności, Przegląd Elek-trotechniczny 2014, Nr 8.

13. Kornatka M., Wierzbowski L., Reklo-zer jako element automatyzacji sieci średniego napięcia, VIII Konferencja Naukowo-Techniczna Innowacyjne Materiały i Technologie w Elektro-technice i-MITEL 2014, Lubniewice, 9-11 kwietnia 2014 r.

14. Kubacki S., Świderski J., Tarasiuk M., Kompleksowa automatyzacja i monitorowanie sieci SN kluczo-wym elementem poprawy nieza-wodności i ciągłości dostaw energii, Acta Energetica 2012, Nr 1.

15. Hoppel W., Współczesne uwarun-kowania wyboru sposobu pracy punktu neutralnego sieci średnich napięć, Wiadomości elektrotech-niczne 2015, Nr 8.

16. Magulski R., Uwarunkowania for-malnoprawne wdrażania sieci inteli-gentnych, Acta Energetica 2012, Nr 1.

17. Schwann M., Prace pod napięciem jako skuteczny środek poprawy ja-kościowego standardu obsługi od-biorców, Konferencja Jakość Energii Elektrycznej w Sieciach Elektroener-getycznych w Polsce. Poznań, 9-10 listopada 2000 r.

18. Schwann M., Prace pod napięciem jako powszechny standard jako-ściowy obsługi odbiorców, II Kon-ferencja Jakość Energii Elektrycz-nej w Sieciach Elektroenergetycz-nych w Polsce. Zmiana Napięcia w Sieciach nn. Jelenia Góra, 8-9 ma-ja 2003 r.

19. Prezes URE: regulację jakościową czas zacząć. Maciej Bando, prezes Urzędu Regulacji Energetyki w roz-mowie z Ireneuszem Chojnackim. Portal wmp.pl, 07.10.2015 r.

20. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 28 maja 2013 r. w sprawie ogłosze-nia jednolitego tekstu ustawy – Prawo zamówień publicznych, j.t. Dz.U.2013.907.

21. Ustawa z dnia 28 czerwca 1950 r. o powszechnej elektryfikacji wsi i osiedli, Dz.U.1950.28.256.

22. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szcze-gółowych warunków funkcjonowa-nia systemu elektroenergetycznego, Dz.U.2007.93.623 z późn. zm.

23. https://pl.wikipedia.org/wiki/Jo-seph_Wilson_Swan

24. https://pl.wikipedia.org/wiki/Tho-mas_Alva_Edison

25. https://pl.wikipedia.org/wiki/Elek-tryfikacja

26. http://www.iezd.pl/ 27. http://pl.tavrida.eu/28. http://www.alo.home.pl/pub/FTP-SE/ 29. http://www.upgrid.eu

nAutor: mgr inż. Mirosław Schwann;

KENTIA Firma Konsultingowa, 84-200 Wejherowo, ul. 3 Maja 15/5,

e-mail: [email protected]



http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU19500280256

Charakter jak i intensywność two-rzących się produktów rozkładu SF6 na okoliczność ich występo-

wania w układach izolacyjnych sta-nowiły przedmiot badań czołowych ośrodków badawczych Ameryki Pół-nocnej, Europy i Japonii w latach 70 –tych i 80 –tych. Wymiana doświadczeń, na podstawie uzyskiwanych wyników badań, skupiała się na konferencjach Gaseous Dielectrics w USA, a następ-nie, w nawiązaniu do pracy urządzeń - w odpowiednich Komitetach CIGRE. Ich wyniki doprowadziły do rozwiązań technologicznych minimalizujących szkodliwe oddziaływanie na elementy konstrukcji, jak również - ograniczenia jego przenikania do atmosfery poprzez stosowanie szczelnych konstrukcji i za-sad kontroli w warunkach eksploatacji.Działalność badawcza w kraju, w po-dobnym okresie, skupiała się na śledze-niu zjawisk związanych z oddziaływa-niem produktów rozkładu SF6 na ele-menty konstrukcji wyłączników wyso-kiego napięcia, oraz zasadach ich oce-ny w badaniach diagnostycznych. Jed-nocześnie, zdobywane doświadczenia eksploatacyjne sprzyjały szerszemu stosowania SF6 w aparaturze łączenio-wej i ich badań. Nowoczesne konstrukcje wyłączników na wysokie napięcia z gazem SF6, zali-czane są do rozwiązań niezawodnych,

umożliwiających prawidłową pracę szacowaną na ok 50 lat, Pewność ich działania wymaga jednakże od obsługi urządzeń podstawowej wiedzy w za-kresie właściwości medium gazowego, pozwalającej na jego prawidłowej oce-nie w warunkach kontroli, prowadzonej w normalnych warunkach pracy urzą-dzenia, jak również - właściwego postę-powania w razie pojawienia się niepra-widłowości. Temu celowi służy przed-stawiony pokrótce materiał.

1. Podstawowe właściwości SF6 jako dielektryka. W grupie związków siarki z fluorem SF6 zajmuje miejsce wyjątkowe, wszystkie bowiem 6 wartościowości siarki zwią-zanych jest z atomami fluoru tworząc regularny układ oktoedryczny. Atom siarki w tym układzie zajmuje miejsce centralne, w jednakowej odległości od atomów fluoru (rys.1. [1]).Tego typu układ atomów w cząsteczce cechuje z punktu widzenia energetycz-nego wysoką trwałość, z drugiej strony – na skutek zdolności wychwytu wol-nych elektronów – wyjątkowa zdolność gaszenia łuku elektrycznego, co zarów-no od strony technicznej jak i technolo-gicznej jest korzystniejsze w porówna-niu do łączników, w których ośrodkiem gaszącym jest powietrze.

Do właściwości, które to sprawiają za-licza się:

y relatywnie niską temperaturę, przy której jego molekuły uzyskują do-stateczną energię, ażeby w następ-stwie wzajemnych zderzeń ulec jo-nizacji (termojonizacji),

y w następstwie jonizacji w kanale łu-kowym na skutek nagłego wzrost stężenia elektronów swobod-nych, następuje wzrost zarówno przewodnictwa elektrycznego jak i cieplnego, dzięki czemu średnica łuku znacznie maleje,

y zdolność szybkiego powrotu ze sta-nu przewodzenia do stanu dielek-tryka, z chwilą zgaszenia łuku.

Do pozostałych własności SF6, jako me-dium elektroizolacyjnego, zalicza się:

Sześciofluorek siarki ( SF6); medium gazowe wyłączników wysokiego napięciaWprowadzenie syntetycznego gazu elektroizolacyjnego jakim jest, sześciofluorek siarki, SF6, do aparatury łączeniowej sięga okresu przedwojennego. Wtedy to, w ramach rozwoju elektryfikacji i narastających wymagań zakresie skuteczności działania urządzeń podjęto poszukiwania w zakresie doboru medium gazowego, które zastąpiłoby powietrze. Wśród zamienników jakie rozważano, szczególnie korzystne właściwości wykazał SF6. Jego właściwości elektroizolacyjne oraz zdolności gaszenia luku, wymagały jednakże uwzględnienia cech negatywnych, jakimi okazały się właściwości cieplarniane oraz – występujące w obecności wyładowań elektrycznych – agresywne chemicznie produkty rozkładu.

Streszczenie:Artykuł przedstawia pod-stawowe właściwości sze-ściofluorku siarki SF6, sta-nowiącego mediom izo-lacyjne i gaszące łuk wy-łączników wysokiego na-pięcia. Bardziej szczegóło-wo opisuje efekt działania wyładowań elektrycznych, w szczególności wysoko-energetycznych wyłado-wań łukowych, na proces tworzenia produktów jego rozkładu, ich oddziaływanie na elementy konstrukcji, jak wreszcie stosowane meto-dy ochrony.

Rys. 1. Budowa sześciofluorku siarki (SF6).



y wysoką wytrzymałość elektryczną, równą 89 V/m Pa przy 20°C,

y przewodnictwo cieplne jest ok. 2-krotnie wyższe od powietrza.

Do stosowania SF6, jako medium izo-lacyjnego i gaszącego łuk, istotne znaczenie dla jego użytkowania po-siada znajomość pozostałych, podsta-wowych właściwości, które stanowią przedmiot dalszego omówienia.

2. Właściwości fizyczne W normalnej temperaturze pokojowej i przy normalnym ciśnieniu ( 20oC i 100 k Pa ) SF6 występuje w stanie gazowym;

Jego gęstość, równa 6,07 kg/m3, jest ok. 5-krotnie większą od powietrza

Niska lepkość stanowi istotną cechę; która warunkuje jego znacznie mniej-szą, w porównaniu z powietrzem, szyb-kość rozchodzenia się dźwięku. Zdol-ność ta wiąże się z większą szybkością gaszenia łuku oraz - przy pełnieniu funkcji izolacji, co ma miejsce w przy-padku rozdzielnic – lepszymi wskaźni-kami poziomu szumów.

Przewodność cieplna, dzięki niskiej lepkości i dużej gęstości, jest od 2 do 5 -ciu razy większa od powietrza.

Temperatura krytyczna, do której ist-nieją obok siebie faza gazowa i ciekła, wynosi +45,54°C; powyżej tej tempe-ratury nie jest możliwe skroplenie gazu poprzez sprężanie. Temperatura skraplania przy nor-malnym ciśnieniu wynosi minus 50,8oC. Odpowiednio, przykładowo:

y przy temperaturze minus 35oC skrapla-nie zachodzi pod ciśnieniem 4,5 bar,

y przy temperaturze minus 15oC skra-planie zachodzi pod ciśnieniem 7 bar

y przy temperaturze plus 20oC skrapla-nie zachodzi pod ciśnieniem 21 bar.

Spadek temperatury poniżej punktu skroplenia powoduje pojawienie się fazy ciekłej, co prowadzi do obniże-nia wytrzymałości elektrycznej układu izolacyjnego. Stan taki w urządzeniach jest sygnalizowany przez czujniki gę-stości gazu, które dzięki odpowiedniej kompensacji wpływu temperatury ( są wyskalowane w jednostkach ciśnienia), i bez względu na temperaturę wskazu-ją ciśnienie nominalne. Obniżenie tego poziomu świadczy o ubytku gazy ga-zowej. Dopełniania gazu w urządzeniu musi być wówczas dokonywane po-

wyżej temperatury skraplania.

3. Właściwości chemiczne

Mimo, że w skład cząsteczki SF6 wcho-dzi fluor, będący jednym z najbardziej aktywnych pierwiastków chemicznych, związek ten jest całkowicie obojętny chemicznie. Jego bierność chemiczna jest porównywalna z azotem oraz ga-zami obojętnymi typu argon czy hel.W temperaturze pokojowej nie wchodzi w reakcje z żadnymi substan-cjami, z jakimi się styka.

Wykazuje trwałość cieplną do 180°C; w tym zakresie temperatury jest całko-wicie kompatybilny z z takimi materia-łami jak : metale, szkło i żywice lane.

Powyżej 180°C wykazuje aktyw-ność chemiczną względem metali, w szczególności cyny i ołowiu, od-działując na metalowe elementy kon-strukcji urządzenia. Powyżej 500°C ulega rozkładowi na jony ujemne o dużej aktywno-ści chemicznej; w temperaturze 3000°C, w obecności łuku, następu-je całkowity rozkład SF6; wytworzona dysocjacja powoduje skokowy wzrost przewodnictwa elektrycznego, co skutkuje obniżeniem temperatury ob-szaru łukowego i zwężeniem jego śred-nicy, ułatwiającym gaszenie łuku.

4. Charakterystyka środowiskowa

SF6 w kontakcie z wodą nie ulega hy-drolizie. Bardzo mała rozpuszczalność SF6 w wodzie sprawia, iż praktycznie nie oddziałuje na powierzchnię wody lub gleby; nie ujawnia się ponadto je-go biologiczna kumulacja w cyklu po-karmowym.

SF6 nie uczestniczy w destrukcji warstwy ozonowej.

Zalicza się do związków cieplarnia-nych, wykazujących wysoki Global-ny Potencjał Cieplarniany (GWP); z tych względów został zaliczony do „koszyka gazów cieplarnianych”, w sto-sunku do których, podjęte zostały od-powiednie regulacje prawne mające na celu ograniczenie emisji do atmosfery.

Zaostrzane wymagania w zakresie dopuszczalnego udziału gazów cie-plarnianych w atmosferze sprawiły, że również stosowanie SF6 w nowych urządzeniach ograniczone zostało do

wyłączników i rozdzielnic na wysokie napięcia. W rozdzielnicach ponadto, w przedziałach poza wyłącznikiem, zale-cane jest stosowanie mieszanin SF6 z azotem.

Uwaga: Mieszaniny SF6/N2 pod wzglę-dem wytrzymałości elektrycznej wyka-zują efekt synergizmu, który wyraża się zwiększoną wytrzymałością w porów-nywaniu do uzyskiwanej sumarycznie z jego składowych.

5. Działanie na organizm ludzki

Sześciofluorek siarki jest bez zapachu i smaku. Jako gaz czysty, pozbawiony zanieczyszczeń, nie jest toksyczny. UWAGA: Pomimo, iż gaz nie jest toksyczny, nie podtrzymuje życia i pomieszczenia zamknięte, w któ-rych znajdują się urządzenia z SF6, wymagają wentylacji.

6. Mechanizm rozkładu SF6 w obecności wyładowań elektrycznych.

Bezpośrednim efektem występowa-nia wyładowania elektrycznego w SF6, bez względu na jego charakter i miej-sce występowania, jest jego dysocja-cja, w bezpośrednim sąsiedztwie nara-żenia. Jej efektem jest powstawanie jo-nów fluoru i siarki, charakteryzujących się niższym udziałem fluoru względem SF6 i wysoką reaktywnością. Schema-tycznie przebieg reakcji obrazuje po-niższy wzór:

∆ESF6 SFx + (6 - x) F, 0 < x < 6

gdzie: ∆E – wielkość dostarczonej energii ki-netycznej, x – w zależności od ∆E – przybiera war-tości od 0 do 6.

W obszarze wyładowania, powstają, w ramach rekombinacji, fluorki z różnym udziałem atomów fluoru. Reagując z występującymi w gazie atomami tlenu, stanowiącymi również wynik dysocja-cji występujących w gazie zanieczysz-czeń tlenem i wilgocią, tworzą tle-nofluorki: SOF2, SO2F2 i SOF4 oraz HF i SO2 [1, 2]. Schemat ideowy zachodzą-cego procesu, na przykładzie wyłado-wania iskrowego, obrazuje rys 2. [2, 3]:

Przebieg reakcji jakie zachodzą w za-leżności od odległości od źródła nara-żenia obrazuje ponadto rys. 3. [ 4 ].



Wpływ wyładowania wysokoener-getycznego, łukowego, na charakter i intensywność tworzących się produk-tów rozkładu SF6 stanowił przedmiot badań prowadzonych w nawiązaniu do konstrukcji wyłącznika, z uwzględ-nieniem wpływu materiału styków oraz elementów konstrukcji. Schemat proce-su, będący owocem ostatnio prezento-wanej publikacji przedstawia rys. 4 [ 5 ].

W porównaniu do wyładowania niezu-pełnego czy iskrowego, wyładowanie

łukowe, wpływa na skład jak i ilość two-rzących się związków [ 6, 7 ] . I tak:

y zwiększenie udziału jonów fluorku siarki w najbliższym otoczeniu nara-żenia – powoduje zwiększenie stę-żenia trwałych gazowych produk-tów rozkładu: SOF2, SOF4, SO2F2, SO2, HF; kontakt z powierzchnią dyszy prowadzi ponadto do występowa-nia wśród powstających związków - czterofluorku węgla, CF4,

y zwiększenie ilości tworzących się produktów proszkowych; wśród

nich związków: WO3, CuF2 oraz - ALF3 i FeF3, będących wynikiem reak-cji z materiałami elektrod i elementa-mi konstrukcji.

W uzupełnieniu do przedstawionych powyżej schematów reakcji rozkładu SF6, w tabeli 1, zestawiono je - z typo-wymi narażeniami, charakteryzującymi prace wyłączników, oraz wilgocią, wy-stępującą we wnętrzu urządzenia.

7. Efekty oddziaływania produktów rozkładu SF6 na elementy konstrukcji

7.1. Wprowadzenie

Zastosowanie sześciofluorku siarki w wyłącznikach poprzedziło podjęcie na szeroką skalę badań uwzględniają-cych jego stosowanie w aparaturze łą-czeniowej począwszy od lat 70-tych. Objęły one następujące kierunki :

y optymalnego doboru materiałów wchodzących w skład konstrukcji,

y ustaleń w zakresie dopuszczalnej emisji do atmosfery,

y doboru metod kontroli oraz zasad, opartych na nich zasad gospodarki gazowej.

Dwa pierwsze z wymienionych kierun-ków rozpatrzono w dalszych rozważa-niach .

7.2. Oddziaływanie na strukturę powierzchni materiałów.

7.2.1. Korozyjne oddziaływanie związków gazowych, w szczególności SO2 i HF [7]:

W gazie suchym: y na powierzchni styków objawy ko-

rozji ograniczają się do lekkiego od-barwienia jej powierzchni, nie wy-stępują przy tym znaczące zmiany rezystancji.

y na powierzchni aluminium dopiero długotrwałe oddziaływanie fluor-ków powoduje tworzenie osadów o właściwościach pasywujących, tj. chroniących powierzchnię materia-łu przed dalszą erozją,

y na powierzchni miedzi i jej stopów – tworzą się lokalne wżery;

Obecność wilgoci w gazie - intensy-fikuje działanie korozyjne, w szcze-gólności, na powierzchni miedzi lub jej stopów. Brak odporności na działanie korozyjne wykazuje cynk i cyna.

Rys. 2. Ścieszki reakcyjne prowadzące do tworzenia stabilnych produktów rozkładu SF6, SOF2, SOF4, SO2F2, SO2, HF, SiF4, i MFx, gdzie M jest materiałem elektrod (np. dla M = aluminium – fluorek aluminium AlF3; źródło krzemu, składnika niektórych materia-łów izolatora lub smaru).

Rys. 3. Regiony różnej aktywności chemicznej w powiązaniu z trzema obszarami mo-delu wyładowania w układzie ostrze płyta



7.2.2. Produkty proszkowe [7, 8]:

– W gazie suchym produkty proszko-we tworzą cienką warstwę białego osa-du fluorków metali który pokrywa dno i ściany obudowy, który .nie wywiera znaczącego wpływu na wytrzymałość elektryczną układu izolacyjnego.Ilość tworzących się osadów wzra-sta z liczbą łączeń i wielkością wyłą-czanego prądu. Z tego względu, aby ograniczyć oddziaływanie produktów proszkowych na konstrukcję, stosuje się dla ich gromadzenia, odpowiednie „pułapki”.

– Obecność wilgoci w gazie sprawia, że wynikiem zachodzących reakcji, jest powstawanie form uwodnionych, lepkich, przylegających do podłoża i wykazują-cych właściwości zarówno korozyjne jak ii toksyczne. Często przyczyną tego procesu jest kontakt z otaczająca atmosferą.

7.3. Powstawanie warstw przewodzących:

Oddziaływanie produktów rozkładu SF6 na izolatory, stanowiące kompo-zyty żywiczne, w skład których wcho-dzą napełniacze - dwutlenek krzemu

SiO2 bądź tlenek aluminium Al2O3. po-woduje tworzenie na ich powierzchni warstw przewodzących. Izolatory żywiczne z napełniaczem krzemowym, SiO2, charakteryzują się szczególnie dużą wrażliwością na dzia-łanie związków fluoru, w szczególności, HF. Izolatory żywiczne z napełniaczem Al2O3, wykazują podatność na działa-nie związków fluoru znacznie mniejszą; odpowiednio – prawdopodobieństwo tworzenia warstw przewodzących jest wydatnie obniżone.Formowanie warstw przewodzą-cych wywiera decydujący wpływ na wartość rezystywności powierzchnio-wej izolatorów i prawdopodobieństwa tworzenia ścieżek przewodzących.Zmiany rezystancji powodują: a) kondensacja pary wodnej, b) osad przewodzących cząstek stałych, c) tworzenie warstwy przewodzącej

wskutek korozyjnego naruszenia po-wierzchni materiału.

Przykład wpływu obu typów wypeł-niaczy oraz kondensacji pary wodnej na powierzchni kompozytu na rezy-stywność powierzchniową przedsta-wia rys. 5. [9]. Podobny przebieg zmian rezystyw-ności został wykazany w pomiarach przeprowadzonych w latach później-szych [12].Pojawienie się wody na powierzch-ni izolatora może powodować obni-żenie powierzchniowej wytrzymałości elektrycznej. Obniżenie to pogłębia się jeśli przewodność elektryczna wykro-plonej wody wzrośnie na skutek roz-puszczenia w niej produktów rozkładu SF6. W polu elektrycznym kropla wody (roztworu) ulega deformacji, wydłuża-jąc się wzdłuż linii pola elektrycznego i wprowadzając zakłócenie w rozkła-dzie pola elektrycznego.Należy mieć na uwadze, że poziom pary wodnej, w nowo zainstalowanym wyłącz-niku ulega zazwyczaj, znacznemu zwięk-szeniu na skutek dyfuzji wilgoci zaadsor-bowanej na wewnętrznej powierzchni obudowy oraz w tworzywie i ustala się w ciągu pierwszych 3–6 miesięcy

8. Sorbenty i ich rola w konstrukcji wyłącznika

Ograniczenie niekorzystnego dzia-łania produktów rozkładu SF6 na elementy konstrukcji wyłącznika umożliwia stosowanie sorbentów. Wśród sorbentów, szeroko stosowanych w różnych dziedzinach gospodarki, w elektrotechnice stosuje się 2 ich typy:

Rys. 4 . Schemat reakcji występujących w gazie SF6 w obszarze gorącej plazmy i na styku z powierzchnią zimnej ściany konstrukcji wyłącznika.

Tabela 1. Ogólna charakterystyka produktów rozkładu SF6 w komorze wyłącznika

NarażenieGłówne produkty rozkładu Podatność Produkty

Formuła Stan skupienia Ilość na reakcje

z wilgocią reakcji z wilgocią

1 Wyładowania niezupełne

SOF2SF4

gazgaz

małamała

średniaduża

HF,SO2 HF, SO2

2 Nagrzewanie się zestyku

SOF2SO2F2

SO2

gazgazgaz

małamałamała

średniamała niska

HF, SO2b.zm.SO2.

3 Łuk łączeniowy o małej energii

SOF2SOF4

SO2F2

gazgazgaz

mała małamała

średniaśrednia

mała

HF,SO2HF,SO2b.zm.

4 Łuk łączeniowy o dużej energii

SF4WF6SOF2CF4HF

CuF2WO3

gazgazgazgazgaz

cz. stałecz. stałe

średniaśredniaśredniaśrednia

małaśredniaśrednia

dużaduża

średniabrakmałabrakbrak

HF,SO2WO3, HFHF,SO2b.zm.b.zm.

CuF2.H2Oxb/zm/

5 Łuk wewnętrzny

HFSF4CF4

AlF3* CuF2FeF3*

gazgazgaz

cz. stałe cz. stałecz. stałe

średniaduża

średniaśrednia do dużej**/

duzaduża

maładużabrak

średnia średnia

brak

b.zm.HF,SO2b.zm.

formy uwodnione***/ j.w.b.zm.

brak

*/ Zależnie od materiału obudowy. **/ Ilość duża - wyłącznie w przypadku wystąpienia łuku wewnętrznego.***/ Związki silnie higroskopijne, adsorbujące gazowe produkty rozkładu SF6



naturalny, stanowiący tlenek aluminium, AL2O3 i znany pod nazwą Alumina (lub alumina) i syntetyczny, stanowiący pro-dukt syntetyczny, sito molekularne 13X, o składzie cząsteczkowym: N2O.AL2O3 2,5SiO2, n.H2O, obu przypadkach - pod postacią granulek dobieranych, w zależności od zastosowania, pod względem wymiarów i kształtu [13] Sorbenty ogólnie, tworzą tetraedryczne formy krystaliczne, w których rozmiary i kształt występujących w nich porów decyduje, które cząsteczki mogą wejść do przestrzeni wewnątrz kryształu a któ-re muszą pozostać na zewnątrz. Sorben-ty cząsteczkowe, do których zalicza się sita molekularne 13X, działają podobnie jak sita mechaniczne, stąd też ich nazwa.

W porównaniu do sorbentów natural-nych, sita molekularne 13X cechuje:

y selektywność związana z polarno-ścią cząsteczek, powodująca łatwiej-szą adsorpcję związków o większej polarności, np.: H2O,

y wyższą odporność termiczną, się-gającą 600oC, do której nie wykazu-je zmian sorpcyjnych,

y w warunkach regeneracji możliwość wielokrotnej regeneracji, również – bez zmian właściwości sorpcyjnych.

Różnice jakie cechują oba, wymienione powyżej sorbenty w działaniu wzglę-dem SF6 i produktów jego rozkładu i wody obrazuje tabela 2. [ 14 ].

W stosunku do wszystkich, istotnych dla pracy urządzenia, związków, zdecy-dowanie korzystniejsze jest sito mole-kularne 13X. W praktyce, sorbent 13X umożliwia usuwanie, w warunkach pracy wyłącz-nika trwałych produktów rozkładu SF6, w szczególności SOF2 i SO2, dominujących w obecności wyładowań łukowych o du-żej energii (patrz tabela 1) oraz wilgoci. Sorbent nie eliminuje z układu:

y CF4; obserwacja przyrostów jego stężenia służy ocenie stopnia zuży-cia dyszy,

y produktów proszkowych.W miarę upływu lat pracy aparatu, zdolność absorpcyjna sorbentu może ulec spowolnieniu; zmniejszenie sku-teczności jego działania wykazują kon-trolne badania gazu. Wymagana w ta-

kich przypadkach wymiana dokonywa-na jest zazwyczaj wspólnie z wymianą zużytych styków.

9. Skutki występowania wyładowań niskoenergetycznych

Wyładowania niezupełne o nie-wielkiej intensywności (WNZ, przeskoki) występujące w pobliżu izolatora, jak również długotrwałe działanie produktów rozkładu SF6, w tym głównie HF, mogą powodo-wać naruszenie struktury powierzch-niowej izolatora. Przykładowo; działanie wyładowania iskrowego w gazie SF6, na kompozyt żywicy epoksydowej z wypełniaczem aluminiowy, AL2O3 ( rys. 6. [ 14 ] ). Efektem reakcji, jaka zachodzi w bez-pośrednim sąsiedztwie narażenia, jest tworzenie fluorku glinu,ALF3, w formie proszku W centrum narażenia staje się widoczne naruszenie struktury po-wierzchni kompozytuInny przykład (rys. 7. i 8. [15].) Działa-nie wyładowania niezupełnego, WNZ, na powierzchnię kompozytu: żywi-cy epoksydowej, Bisfenol, z wypeł-niaczem typu Alumina. rozpatrzono uwzględniając dwojakiego rodzaju działania, w nieobecności i obecności strimerów prowadzących do przebicia.

10. Ustalenia w zakresie dopusz-czalnej emisji SF6 do atmosfery,

W 1997r, na III Konferencji Krajów, Sy-gnatariuszy Konwencji ONZ, w której uczestniczyła również Polska, dotyczą-cej zmian klimatycznych, SF6 włączono do „koszyka” gazów których emisja do

Rys. 5. Zmiany rezystywności powierzchniowej próbek kom-pozytów epoksydowych z wypełniaczami SiO2 oraz AL2O3, w różnych atmosferach, w funkcji czasu: I – w gazie suchym po wyładowaniu łukowym, II – w gazie zawilgoconym (ok. 2000 ppm) po wyładowaniu łukowym, III – w gazie zawierającym :ok. 3500 ppm HF [10] oraz ok. 6500 ppm H2O, IV – w gazie su-chym (wg Tominaga [11]).

[ log h ]

Tabela 2. Współczynniki adsorpcji, µl, aktywowanych (standardowo) Aluminy i sita mole-kularnego 13X względem: SF6, H2O oraz korozyjnych produktów rozkładu SF6

Typ gazu Ciśnieniep1 [kPa]

Współczynnik adsorpcjiµ1 [mol/kg]

13X AluminaSF6 100 1,5 0,3H2O 500 13 5SO2 100 2 0,7

SO2F2 100 0,52 0,15SOF2 100 1,3 0,55SF4 100 1 0,5

SOF4 100 0,3 0,08

Rys. 6. Powiększone centrum narażenia próbki kompozytu : ży-wicy epoksydowej z wypełniaczem AL2O3 (Alumina); widoczne cząstki wypełniacza.



atmosfery wymaga ograniczenia. Je-go gospodarka objęta została Rozpo-rządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady Europy, wydanym 17 maja 2006r, w sprawie niektórych fluorowych ga-zów cieplarnianych, odpowiednio - wy-magania związane z jego wykorzysta-niem ujęto w obowiązujących obecnie normach: PN-EN 60376 z 2007r., [16] oraz PN-EN 60 480 [17]. Emisja SF6 z urządzeń wymaga ewi-dencjonowania, zgodnie z wytycz-nymi Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu.

11. Właściwości toksyczne produktów rozkładu SF6

Większość produktów rozkładu SF6 wy-kazuje własności toksyczne. .Graniczne

wartości stężeń, (dopuszczalnych dla zdrowia ludzkiego), oraz zdolność wy-czuwania ich obecności w otaczającej atmosferze przedstawia tabela 2.Jak wynika z danych przedstawionych w tabeli powonienie ludzkie stanowi czuły detektor, umożliwiający wykrywa-nie obecności toksycznych produktów rozkładu SF6 w otaczającej atmosferze na poziomie wartości progowych. w szcze-gólności dotyczy to wyłączników instalo-wanych w obiektach zamkniętych. Zasady postępowania na okoliczność kontaktu z produktami rozkładu SF6 za-wierają odpowiednie instrukcje, jakimi powinna dysponować każda stacja.

nDr. inż. Helena SŁOWIKOWSKA

KT „Materiały Elektroizolacyjne” PKN

12. Literatura1. Solvay Fluor und Derivate, Solvay 2. [ 2] Guy D. Griffin, I. Sauers, K. Kurka, C.E.

Easterly “Spark Decomposition of SF6: Chemical and Biological Studies”, IEEE Transactions on Power Delivery”, Vol. 4, No.3, July 1989.

3. I.Sauers L, G.Christophorou, and S.M. Spyrou, „Negative ion formation in SF6 spark by-products”, Gaseous Dielectrics IV, Edited by Christophorou and O. Pice, Pergamon Press,1984.

4. R .J. Van Brunt, T.Herron, and C.Fenimo-re, „Corona Induced Decomposition of Dielectrics Gases”, Gaseous Dielectrics V, Edited by Loucas Christophorou, Pe-gamon Press. pp. 163, 1987.

5. Praca zbiorowa, „SF6 Analysis for AIS, GIS and MTS”, CIGRE, ELEKTRA, WG B3.25, 2014.

6. Claude Boudene, Jean-Luis Cluet, Ge-rard Keib, Gerard Wind „Identification and Study of Some Properties of Com-pounds Resulting from the Decomposi-tion of SF6 under the Effect of Electrical arcing in Circuit-breakers”, RGE – Nu-mero Special – Juin 1974

7. H. Latour - Słowikowska, J. Lampe and J. Słowikowski, “On Reactions Occurring in the Gaseous Phase in Decomposed SF6”, Gaseous Dielectric IV, Edited by Loucas G Christophorou and Marschall O. Pace, Pergamon Press 1984

8. J. Lampe, H. Latour-Słowikowska and J. Słowikowski “Study on Metal Fluori-de Products, formation Caused by the Electric Arc in SF6”, Gaseous Dielectric III, Pergamon Press,1982.

9. H.Latour-Słowikowska, M.Czaplicka, J.Lampe, J.Słowikowska “ Some Re-marks on the Application of Equivalent Atmospheres in Investigation of Mate-rial Resistance to the Arced SF6”, CIGRE / 15-03/ Latour-Słowikowska -01/ 1987

10. J. Jarmuła, Doctors Thesis, Instytut Elec-trotechniki, Wrocław, 1977.

11. S. Tominaga, H. Kuwahara, K .Hirooka, “ Ieee Trans. On Power App. Syst., vol. PAS-98 nr. 6. Pp. 2107-2114, 1978.

12. J. M. Braun, F. Y. Chu and R. Seethapa-thy, “Characterization of GIS Spacers Exposed to SF6 Decomposition Pro-ducts”, IEEE Trans. on Electr. Insul., EI – 22, No.2, April, 1987.

13. Sorbenty cząsteczkowe, Wrocławskie Zakłady Sodowe, 1974

14. M. Piemontesi, L.Niemeyer, „Sorption of SF6 and SF6 decomposition products by activated alumina and molecular sieve 13X”, Conf. Record of the 1996 Intern. Symp. on Electr. Insul.,Montreal, 1996.

15. Helena Słowikowska, Tadeusz Łas, Jerzy Słowikowski, „The Influence of Accelera-ted Partial Discharges Tests in SF6 Atmo-sphere on Effects at the Surface of Epo-xy composite”, VIII Gaseous Dielectrics, Edited by Loucas Christophorou and JamesK. Olthoff, Kluver Academic/Ple-num Publishers,1998.

16. PN-EN 60376 z 2007r, „Wymagania do-tyczące technicznego sześciofluorku siarki, (SF6), stosowanego w urządze-niach elektrycznych”.

17. EN 60480, December 2004, „Guideli-nes for the checking and treatment of sulphur Hexafluoride (SF6) taken from electrical equipment and specification for the its re-use”.

Uwaga: A. Słowikowska do roku 1990 stosowała podwójne nazwisko – Łatour-Słowikowska

Rys. 7. Zakłócenia powierzchni kompozytu w obecności stabilnego wyładowania WNZ: A/ obraz odwrócony stanu powierzchni, B/ profilogram stanu powierzchni

Rys. 8. Zakłócenia powierzchni kompozytu w obecności niestabilnego wyładowania WNZ ( q(+) = 1000 pC), A/ obraz odwrócony punktowego narażenia stanu powierzch-ni B/ profilogram stanu powierzchni.

Tabela 3. Właściwości toksyczne produktów rozkładu SF6

Związek Toksyczność

MAKx)

ppmv

Wartość progowa wyczu-walna powonieniem

ppmvZapach

SOF2 0,6 – 1,0 1,0 – 5 Zgniłe jajkaSO2F2 5,0 Nie wyczuwany Bez zapachuSOF4 0,5 Brak danych DrażniącySO2 2,0 0,3 – 1,0 OstryHF 1,8 – 3,0 2.0 – 3.0 DrażniącyCF4 Nietoksyczny Nie wyczuwany Bez zapachu

x) Terminem MAK ( wg nomenklatury niemieckiej TLV) – najwyższe dopuszczalne stężenie w powie-trzu – określające brak ujemnego wpływu danego związku na organizm ludzki w czasie 8-mio go-dzinnej pracy przez cały produkcyjny okres życia.



Pod patronatemPrzy współudziale

Małgorzata Siedlarek – Sekretarz OrganizacyjnyZREW Transformatory S.A.92-412 Łódź, ul. Rokicińska 144tel. +48 42 671 86 15; fax +48 42 671 86 16e-mail: [email protected]

KONTAKT

KAZIMIERZ DOLNY, 5-7 października 2016 r.

TEMATYKA KONFERENCJI

Tematyka konferencji obejmuje zagadnienia z zakre-su transformatorów energetycznych i specjalnych, a w szczególności:– problemy eksploatacyjne,– diagnostykę, próby i badania,– nowoczesne metody obliczeniowe i projektowanie,– remonty i modernizacje,– aktualne trendy rozwojowe.

W ramach konferencji zostaną zaprezentowane refe-raty wiodących ośrodków naukowych, przedsiębiorstw reprezentujących energetykę zawodową, placówek naukowo-badawczych oraz firm współpracujących z energetyką.

XI KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA

TRANSFORMATORY ENERGETYCZNE

I SPECJALNETransformatory – podstawa systemu energetycznego

konferencji

www.zrew-transformatory.plwww.the-rsgroup.com

Energoelektronika.pl tel. (+48) 22 70 35 290/291, fax (+48) 22 70 35 [email protected], www.energoelektronika.pl

- nowości z branży- porady specjalistów- przegląd prasy branżowej- katalogi firm i producentów- opisy urządzeń i podzespołów- kalendarium ważnych wydarzeń- słownik techniczny angielsko-polski i polsko-angielski

NEWSLETTER (11.000 ODBIORCÓW)

DRUKOWANY BIULETYN BRANŻOWY

WORTAL KONFERENCJE 2016

21.01.2016 - Łódź - edycja 40

25.02.2016 - Warszawa - edycja 41

16.03.2016 - Częstochowa - edycja 42

20-21.04.2016 - Zabrze (kopalnia) - edycja V

18.05.2016 - Trójmiasto - edycja 43

09.06.2016 - Augustów - edycja 44

22.09.2016 - Sandomierz - edycja 45

13.10.2016 - Szczecin - edycja 46

03.11.2016 - Nowy Sącz - edycja 47

24.11.2016 - Włocławek - edycja VI

08.12.2016 - Lublin - edycja 48

QR CODEWygenerowano na www.qr-online.pl

Darmowy wpis podstawowy

http://www.zrew-transformatory.pl

http://www.energoelektronika.pl

rynek energii.

Majowe targi EXPOPOWER odby-wające się pod jednym dachem z Międzynarodowymi Targami

Energii Odnawialnej GreenPOWER sta-nowiły interesującą mieszankę sprzyja-jącą wymianie doświadczeń. W Pozna-niu zaprezentowały się firmy z Polski, Niemiec, Belgii, Turcji, Litwy, Ukrainy, Taj-wanu, Szwecji i Chin. Targi zgromadziły 6 535 uczestników, którzy przyjechali do stolicy Wielkopolski zainteresowani no-wymi produktami i usługami z obszaru dystrybucji i rozdziału energii elektrycz-nej oraz cieplnej, elektrotechniki i elek-troniki przemysłowej, a także nowymi technologiami pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych.

Wielcy nagrodzeniNowoczesne, innowacyjne, wytworzo-ne w oparciu o najwyższej klasy tech-nologie – takie produkty zgłosili wy-stawcy targów EXPOPOWER do kon-kursu o Złoty Medal MTP. Sześć z nich zyskało pozytywną rekomendację są-du konkursowego. Laureaci nagrodę odbierali podczas uroczystego otwar-cia targów EXPOPOWER, a wyróżnione produkty można było zobaczyć w po-znańskich halach.

Tegoroczni złoci medaliści targów EXPOPOWER to:

y Sterownik polowy SO- 54SR-xxx z funkcjami zabezpieczeniowymi dla zastosowań „Smart Grid” (Badawczo--Rozwojowa Spółdzielnia Pracy Mi-kroprocesorowych Systemów Auto-matyki „MIKRONIKA”, Poznań)

y Mobilna Linia Serwisowa (Energy Composites Sp. z o.o., Wodzisław Śląski

y Napędy elektromechaniczne do łączników napowietrznych SN (In-stytut Energetyki – Zakład Doświad-czalny w Białymstoku, Białystok)

y Rodzina listew typu MS45 (Przedsię-biorstwo Tworzyw Sztucznych „MAR-MAT” Sp. z o.o., Jasin k/Swarzędza)

y Seria słupów strunobetonowych dla linii WN 110 kV (Strunobet- Migacz Sp. z o.o., Lewin Brzeski)

y Kompaktowa rozdzielnica pierście-niowa w izolacji gazowej typu TPM

Kompakt (ZPUE S.A. Włoszczowa / Zgłaszający: ZPUE S.A. / Grupa KO-RONEA, Włoszczowa).

– W tym roku na targach EXPOPOWER zdobyliśmy Złoty Medal MTP za napęd elektromechaniczny. To nasze rozwią-zanie nowatorskie, polska myśl techno-logiczna – podkreślił w rozmowie inż. Krzysztof Kobyliński, Dyrektor Za-kładu Instytutu Energetyki, Zakład Do-świadczalny w Białymstoku. – Pobyt na targach w Poznaniu i prezentacja no-wych rozwiązań pozwalają nam zdobyć nowych klientów – dodał.

Uroczystej gala targów stanowiła spo-sobność do wręczenia także innych, nie mniej ważnych nagród. Medal i re-komendację prezesa Stowarzyszenia Elektryków Polskich otrzymała firma Impact Clean Power Technology S.A. za rozproszony system zarządzania zasob-nikami energii do aplikacji mobilnych, a Złoty Volt, czyli nagroda Polskiej Izby Gospodarczej Elektrotechniki, powę-drowała do firmy Elwat Wrcoław za ro-dzinę wtyczek TINEN.Uhonorowano również wystawców, którzy najciekawiej architektonicz-nie zaaranżowali stoisko. Statuetka-mi Acanthus Aureus wyróżniono eks-pozycję firm: Apator SA, B.R.S.P.M.S.A. MIKRONIKA, ELEKTROBUDOWA SA, ELEKTROMONTAŻ-POZNAŃ SA Zakład Produkcji Urządzeń Elektroenergetycz-nych, ENEA S.A., PGE Polska Grupa Ener-getyczna S.A., ZPUE SA Grupa KORO-NEA, Schneider Electric Polska Sp. z o.o.

O zmianach i innowacjach na rynkuSeminaria i konferencje odbywające się w ramach EXPOPOWER to ważny głos w dyskusji o przyszłości polskie-go sektora energetycznego i jego roli dla polskiej gospodarki w kontekście wyzwań krajowych i międzynarodo-wych. Potwierdzeniem były pełne sale słuchaczy, którzy wzięli udział w dwóch prestiżowych wydarzeniach. Pierwszym była VII Konferencja Nauko-wo-Techniczna z cyklu „Energoosz-czędność w oświetleniu” n.t. Technika Świetlna 2016, odbywająca się pod pa-

tronatem Polskiego Komitetu Oświetle-niowego SEP i Związku Producentów Sprzętu Oświetleniowego POL-Ligh-ting. Drugim – XIV Konferencja Nauko-wo-Techniczna z cyklu „Instalacje elek-tryczne niskiego, średniego i wysokiego napięcia” n.t. Stacje Elektroenergetycz-ne 2016, w której udział wzięły: ABB, ELEKTROBUDOWA, Elektrometal Ener-getyka, SICAME Polska oraz ZPUE.Wiedzę zdobytą na seminariach goście targowi uzupełniali bezpośrednimi spo-tkaniami na stoiskach z liderami branży, gdzie wielu z nich prezentowało tego-roczne nowości rynkowe. Były to m.in. urządzenia i instalacje przeciwprzepię-ciowe i odgromowe, technologie, sprzęt i narzędzia do budowy oraz eksploata-cji przesyłowych i dystrybucyjnych sie-ci elektroenergetycznych, materiały, osprzęt i aparatura telekomunikacyjna, urządzenia i technologie zasilania gwa-rantowanego oraz oświetlenie dedyko-wane dla samorządów i przemysłu. – Zarówno wystawa targów EXPOPOWER 2016, jak i panele dyskusyjne były kierowa-ne do fachowców. Nie zabrakło na nich nikogo, kto profesjonalnie zajmuje się ryn-kiem energetycznym, podejmuje decyzje i kreuje przyszłość firm z branży, komu zależy na przyszłości energetyki – pod-kreślał Marcin Gorynia, dyrektor pro-jektu w Międzynarodowych Targach Poznańskich. – Już teraz zapraszam na kolejną edycję targów EXPOPOWER, która odbędzie się w dniach 23-25 maja 2017 r. w Poznaniu.

Targi EXPOPOWER i GreenPOWER po raz pierwszy odbywały się w ra-mach ENERGY FUTURE WEEK i stano-wiły część ekspozycyjną tego wydarze-nia. Część seminaryjną tworzyły konfe-rencje towarzyszące targom: kongres Energia.21, konferencja GasReg.21 oraz InnoPower Forum. Ich tematyka poruszała problemy bezpieczeństwa energetycznego, gazownictwa, cie-płownictwa, paliw ciekłych oraz odna-wialnych źródeł energii.

n

Więcej na stronie: www.expopower.pl oraz www.efweek.pl

Targi EXPOPOWER 2016 za namiZakończone w Poznaniu Międzynarodowe Targi Energetyki EXPOPOWER 2016 minęły pod hasłem prezentacji osiągnięć przemysłu energetycznego. Wydarzenie stanowiło również zastrzyk najświeższej wiedzy o trendach, zmianach i wyzwaniach, jakie czeka


TARGI

http://www.expopower.pl

http://www.efweek.pl

http://www.uesa.pl

Więcej informacji dostępne u naszych dystrybutorów lub na stronie internetowej www.fluke.pl/438

W przypadku mocy mechanicznej można natychmiast zobaczyć wyjściową moc mechaniczną oraz moment obrotowy i prędkość obrotową silnika. Wyjściowa moc mechaniczna jest porównywana z mocą elektryczną, wskazując wyniki sprawności na żywo. Za pomocą tej funkcji można łatwo zmierzyć parametry pracy maszyny w każdym cyklu.

W tym przykładzie widzimy, że silnik mieści się w zakresie tolerancji, ale pracuje blisko współczynnika serwisowego (SF). Oznacza to, że mogą być konieczne działania mające na celu poprawę jakości energii elektrycznej, konserwację silnika lub inne regulacje poprawiające pracę silnika.

Zmierz wydajność silnika bez potrzeby stosowania czujników mechanicznych.

Fluke. Keeping your world up and running.®

Analizator jakości zasilania i silników Fluke 438 II pomaga w rozwiązywaniu problemów dotyczących jakości energii elek-trycznej w trójfazowych i jednofazowych systemach dystrybucji zasilania i dostarcza informacji o mechanicznych i elektrycznych parametrach, które pozwalają na skuteczną ocenę wydajności silnika.

Użytkownicy modeli Fluke 434-II, 435-II i 437-II mogą skorzystać z opcji rozbudowy i dodać funkcje analizy silników do stosowanych przez nich analizatorów.

http://www.fluke.pl/438

Documents

Urządzenia dla Energetyki 3/2016