Od kilkudziesięciu lat znana jest w Polsce i na świecie technika przesyłania sygnałów informacyjnych (w tym również mowy) przy wykorzystaniu przewodów elektroenergetycznych linii przesyłowych. Sygnałem nośnym jest odpowiednio zmodulowane napięcie (lub prąd) wysokiej częstotliwości (w.cz.) nałożone na napięcie o częstotliwości 50 lub 60 Hz. Pomimo coraz powszechniej stosowanego systemu transmisji sygnałów informatycznych, bazującego na torach światłowodowych, podwieszanych do przewodów linii lub będących integralnym elementem linki odgromowej, nadal wykorzystywane są łącza w.cz.
Najpowszechniejszy w Polsce jest system określany skrótem ETN (elektroenergetyczna telefonia nośna). ETN pracuje w przedziale częstotliwości 40–450 kHz [1]. Na rysunku 1. przedstawiono uproszczony schemat ideowy łącza ETN.
Sygnały w.cz. przesyłane przewodami fazowymi linii WN ze względu na sposób ich kształtowania i transmisji są podatne na zakłócenia. Można mówić o dwóch rodzajach zakłóceń takiego sygnału. Pierwszy, to tzw. zakłócenia wewnętrzne, mające postać szumu (nie brane przez autora pod uwagę w badaniach) oraz zakłócenia, które mogą powstać w wyniku interferencji sygnału nośnego i zakłócającego. Na zakłócenia interferencyjne są w szczególności podatne tory transmisyjne z modulacją amplitudy [2].
W przypadku transmisji sygnałów w.cz. liniami elektroenergetycznymi zakłóceniami mogącymi zniekształcać sygnał informatyczny są przede wszystkim różnego rodzaju przepięcia, w tym i przepięcia atmosferyczne.
Celem badań autora jest opracowanie modelu: urządzenia nadawczego i odbiorczego ETN, uwzględniającego nadawanie i odbiór sygnałów analogowych, urządzenia sprzęgającego urządzenie ETN z przewodem fazowym linii WN oraz uproszczony model samej linii WN. Modele te wykonane w programie MATLAB/SIMULINK posłużą do dokonania badań odporności transmitowanych sygnałów w.cz. na bezpośrednie wyładowanie piorunowe w elementy linii przesyłowej WN.
Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera! |
model symulacyjny linii 110 kV
Z uwagi na skupienie się na potencjalnych możliwościach zakłóceń sygnałów w.cz. (wysokiej częstotliwości) wewnątrz urządzenia ETN, model linii 110 kV dla potrzeb badań potraktowano marginalnie. Jako model pojedynczego przęsła linii zastosowano zaimplementowany w bibliotece SimPower-Systems pakietu MATLAB/SIMULINK tzw. model Bergerona [4], którego podstawową zaletą jest to, że znacznie przyspieszony jest proces obliczeniowy, co wynika przede wszystkim z mniejszej liczby zmiennych stanu niż w przypadku np. modelu łańcuchowego [3]. Jako słup zamodelowano szeregowo połączoną indukcyjność i rezystancję odpowiadającą rezystancji uziemienia tego słupa (dla uproszczenia przyjęto jako stałą niezależnie od wartości płynącego przez słup prądu).
Poza tym przyjęto następujące uproszczenia i założenia:
- przyjęto, że ziemia jest idealnie przewodząca,
- rezystancja uziemienia słupa wynosi 10Ω,
- indukcyjność słupa wynosi 20,6 µH,
- nieuwzględniono nieliniowej charakterystyki pojemności i konduktancji linii charakterystycznych przy występowaniu zjawiska ulotu,
- pominięto zjawisko naskórkowości,
- pominięto szczegółową charakterystykę zjawiska przeskoku na izolatorze,
- założono, że do linii podłączony jest symetryczny odbiór trójfazowy o współczynniku mocy cosφ=0,93,
- linia zasilana jest z sieci sztywnej,
- linia nie jest na końcach zabezpieczona przeciwprzepięciowo,
- pominięto zwis przewodów,
- założono, że w czasie symulacji linia nie jest zasilana (napięcie sieci sztywnej jest 0 V).
Do obliczeń przyjęto linię o następujących parametrach:
- odległość pomiędzy przęsłami 300 m,
- słupy stalowe serii B2,
- przewody fazowe 3×AFL-6 (240 mm2),
- przewód odgromowy 1×AFL-1,7 (70 mm2),
- izolatory liniowe długopniowe o wysokości ok. 1,5 m (przyjęto 50-procentowe napięcie przeskoku 574 kV dla biegunowości dodatniej napięcia i 674 kV dla biegunowości ujemnej napięcia).
W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r., w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75 z 2002 r., poz. 690; DzU nr 33 z 2003 r., poz. 270; DzU nr 109 z 2004 r., poz. 1156; DzU nr 201 z 2008 r., poz. 1238; DzU nr 228 z 2008 r., poz. 1514; DzU nr 56 z 2009 r., poz. 461; DzU nr 239 z 2010 r., poz.1597) stwierdzono, że:
- budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą przed wyładowaniami atmosferycznymi (obowiązek ten odnosi się do budynków wyszczególnionych w Polskiej Normie dotyczącej ochrony odgromowej obiektów budowlanych (§ 53 ust. 2),
- instalacja piorunochronna, o której mowa w § 53 ust. 2, powinna być wykonana zgodnie z wymaganiami Polskich Norm dotyczących ochrony odgromowej obiektów budowlanych (§ 184 ust. 3).
uszkodzenia piorunowe
Oddziałujące na obiekt pioruny mogą powodować uszkodzenie samego
obiektu oraz zagrożenie znajdujących się w nim osób i zawartości,
włącznie z uszkodzeniami wewnętrznych systemów. Uszkodzenia i awarie
mogą również rozszerzać się na otoczenie obiektu oraz lokalne
środowisko. Zasięg tego rozszerzenia zależy od właściwości obiektu i
wyładowania piorunowego. Główne właściwości obiektów ze względu na
skutki oddziaływania piorunowego
dotyczą:
- materiałów konstrukcyjnych,
- funkcji,
- użytkowników i zawartości,
- przyłączonych linii elektroenergetycznych i telekomunikacyjnych oraz rurociągów,
- istniejących lub przewidywanych środków ochrony,
- zasięgu rozprzestrzeniania zagrożenia.
W tabeli 1. przedstawiono skutki oddziaływania pioruna na różne typy obiektów.
rodzaje strat
Straty, jakie mogą wystąpić w obiekcie, są następujące:
- L1 utrata życia ludzkiego,
- L2 utrata usług publicznych,
- L3 utrata dziedzictwa kulturowego,
- L4 utrata wartości ekonomicznej obiektu i jego zawartości.
Aby ustalić, czy ochrona odgromowa obiektu jest potrzebna, należy dokonać oceny ryzyka. Ryzyko R jest wartością prawdopodobnych średnich rocznych strat. Następujące ryzyka powinny być brane pod uwagę:
- R1 – ryzyko utraty życia ludzkiego,
- R2 – ryzyko utraty usługi publicznej,
- R3 – ryzyko utraty dziedzictwa kulturowego.
Aby wyznaczyć wartość ryzyka R, należy obliczyć jego komponenty. Każde ryzyko R jest sumą jego komponentów. Komponenty ryzyka dla obiektu:
- komponent związany z fizycznym uszkodzeniem obiektu,
- komponent związany z awarią wewnętrznego układu wywołaną przez piorunowy impuls elektromagnetyczny (LEMP) lub przez przepięcia indukowane w liniach wchodzących do obiektu,
- komponent związany z porażeniem istot żywych napięciami dotykowymi wewnątrz obiektu i napięciami krokowymi w strefach do 3 m na zewnątrz obiektu.
niniejszego artykułu wyślij SMS o treści:
Usługa dostępna jest w sieciach: Era GSM, Plus GSM, Orange, Play. Usługę Premium SMS obsługuje Dotpay.
Właścicielem portalu jest Oficyna Wydawnicza MEDIUM, z siedzibą w Warszawie, przy ul. Karczewskiej 18.
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Trzyletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość dokupienia dostępu do wszystkich treści elektronicznych w promocyjnej cenie (prosimy o podanie nr faktury lub nr klienta w uwagach do zamówienia. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość dokupienia dostępu do wszystkich treści elektronicznych w promocyjnej cenie (prosimy o podanie nr faktury lub nr klienta w uwagach do zamówienia. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
