Problemy prawidłowego funkcjonowania zabezpieczeń odległościowych linii WN

Krajowy System Elektroenergetyczny KSE – podobnie jak i cały sektor energetyczny – znajduje się w okresie poważnych przemian, w którym musi zostać zrealizowanych szereg inwestycji wymagających dużych nakładów finansowych. Wynikają one głównie ze znacznych zastojów w modernizacji i rozbudowie infrastruktury sieciowej [9]. Na opóźnienia inwestycyjne nakładają się także inne, ale równie istotne czynniki. Wynikają one z obowiązku nałożonego na operatorów sieciowych (zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej i dywersyfikacji jej źródeł), z traktatu akcesyjnego UE i umów międzynarodowych (zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska naturalnego i wspieranie proelokogicznych inwestycji), prognozowanego znacznego zwiększenia zapotrzebowania na energię elektryczną w okresie do 2030 r. oraz zmiany struktury szczytowych zapotrzebowań na moc w ciągu roku.

Inwestycje w KSE dotyczą zarówno podsystemu wytwórczego, jak i sieci przesyłowej i sieci dystrybucyjnej, a składają się na nie w głównej mierze [4, 9]:

• budowa nowych oraz dostosowanie do wymagań ekologicznych istniejących jednostek wytwórczych,
• modernizacja i rozbudowa sieci przesyłowej i dystrybucyjnej,
• promowanie Odnawialnych Źródeł Energii i kogeneracji.

Modernizacja i rozbudowa sieci przesyłowej i dystrybucyjnej wiąże się przede wszystkim z [4, 9]:

• dywersyfikacją nośników energii pierwotnej,
• planowaną dużą liczbą przyłączanych farm wiatrowych,
• słabiej rozbudowaną strukturą sieci na północy kraju,
• zapewnieniem bezpieczeństwa dostaw energii do dużych aglomeracji.

intensyfikacja zdolności przesyłowych linii

Realizacja wymaganych inwestycji z powodu istniejących w prawodawstwie barier przyczynia się do znacznego utrudnienia i wydłużenia procesu inwestycyjnego. Z drugiej strony, szybki rozwój technik cyfrowych oraz w dziedzinie nowoczesnych materiałów przyczyniają się do zmniejszenia występujących utrudnień i umożliwienia zapewnienia odpowiedniego tempa rozwoju KSE.

Jednym z takich sposobów jest intensyfikacja wykorzystania istniejącej struktury sieciowej realizowana między innymi poprzez:

• zwiększenie dopuszczalnej temperatury projektowej linii,
• wykorzystanie obciążalności dynamicznej linii,
• zastąpienie istniejącej struktury sieci rozwiązaniami nowoczesnymi – wymiana przewodów na przewody niskozwisowe.

zwiększenie dopuszczalnej temperatury projektowej linii

Działania te wiążą się z przeprowadzeniem audytu linii (przede wszystkim stanu technicznego elementów konstrukcyjnych linii i kontroli odległości przewodów do przeszkód terenowych). Zmiana dopuszczalnej temperatury przewodu jest najprostszym sposobem podniesienia prądu obciążenia dopuszczalnego linii. Przykładowe wartości tych prądów dla przewodu stosowanego w liniach WN przedstawiono w tabeli 1.

W większości przypadków sposób ten wiąże się co najmniej z koniecznością przebudowy (np. podwyższenia) części konstrukcji wsporczych na trasie linii.

Przedstawione poniżej dwa kolejne rozwiązania intensyfikacji dobiera się w taki sposób, aby takie zabiegi nie były potrzebne.

Literatura

1. P. Kacejko, J. Machowski: Zwarcia w systemach elektroenergetycznych. WNT, Warszawa 2002.
2. J. Szafran, A. Wiszniewski: Algorytmy pomiarowe i decyzyjne cyfrowej automatyki elektroenergetycznej. WNT, Warszawa 2001.
3. W. Winkler, A. Wiszniewski: Automatyka zabezpieczeniowa w systemach elektroenergetycznych. WNT, Warszawa 2004.
4. Ministerstwo Gospodarki: Polityka Energetyczna Polski do 2030r., Warszawa, listopad 2009.
5. A. Babś, T. Samotyjak: Zwiększenie zdolności przesyłowych linii 110 kV poprzez monitorowanie ich dopuszczalnego obciążenia, WE 11/2009.
6. A. Halinka, M. Niedopytalski, P. Rzepka, P. Sowa, M. Szewczyk: Wybrane czynniki fałszujące pomiar impedancji w zabezpieczeniach odległościowych oraz ich wpływ na kształtowanie charakterystyk impedancyjnych., Prace Naukowe Politechniki Śląskiej Seria Elektryka, z. 3 (207), Gliwice 2008.
7. A. Halinka, P. Rzepka, M. Szablicki, M. Szewczyk: Wpływ poprawności pracy automatyki elektroenergetycznej na bezpieczeństwo SEE w aspekcie nowych rozwiązań technicznych i ekonomicznych realizowanych i planowanych do realizacji w KSE, Przegląd Elektrotechniczny 2/2011.
8. A. Kikuchi, K. Yonezawa: Application of Gap conductor and other special conductors for uprating, Power Engineering Society Summer Meeting Conference, 2001.
9. W. Kwinta: Sieci elektroenergetyczne muszą się rozwijać, Polska Energia 8/2010.
10. T. Knych, P. Uliasz, A. Pawłowski: Badania nad przewodami i osprzętem do wysokotemperaturowych linii napowietrznych, Urządzenia dla energetyki 8/2009.
11. D.C. Lawry, J.R. Daconti: Overhead Line Thermal Rating Calculation Based on Conductor Replica Method, IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition, 2003.
12. F. Mosiński: Dynamiczna obciążalność toru prądowego w systemie energetycznym, WE 7/2007.
13. P. Piechocki, W. Rojewski, S. Pokora: Awaria w środkowo-zachodniej części KSE w dniu 4 lipca 2009 r., Automatyka Elektroenergetyczna 3/2010.
14. W. Sokolik, P. Jakubczak: Poprawa efektywności przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej za pomocą niskostratnych przewodów o małych zwisach, typu ACCC/TW, WE 6/2009.
15. Karty katalogowe przewodów: Midal Cables Ltd, 3M, FPE Będzin.