Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Trwały układ uziomowy współczesnych stacji elektroenergetycznych

Na zdjęciu: zgrzeina otrzymana w wyniku zgrzewania egzotermicznego, wykonana dla trwałego połączenia dwóch miedziowanych bednarek StCu w gruncie, niewymagająca dodatkowej ochrony taśmą przed wpływem wilgoci (źródło: CBM Technology sp. z o.o.)
Na zdjęciu: zgrzeina otrzymana w wyniku zgrzewania egzotermicznego, wykonana dla trwałego połączenia dwóch miedziowanych bednarek StCu w gruncie, niewymagająca dodatkowej ochrony taśmą przed wpływem wilgoci (źródło: CBM Technology sp. z o.o.)
Rys. redakcja EI

W artykule m. in. o tendencjach światowych w zapewnieniu trwałości uziomów stacji elektroenergetycznych, stosowaniu trwałych materiałów na uziomy stacji elektroenergetycznych w Polsce oraz trwałych połączeniach elementów układu uziomowego w gruncie metodą zgrzewania egzotermicznego.

W artykule:

• Tendencje światowe w zapewnieniu trwałości uziomów stacji elektroenergetycznych
• Stosowanie trwałych materiałów na uziomy stacji elektroenergetycznych w Polsce
• Trwałe połączenia elementów układu uzimowego w gruncie metodą zgrzewania egzotermicznego
• Trwałe połączenia przewodów uziemiających w gruncie i nad powierzchnią gruntu

Układ uziomowy stacji elektroenergetycznych to jeden z podstawowych środków zapewnienia ich bezpiecznego użytkowania, którego najistotniejsze funkcje to:

a) redukowanie zagrożenia porażeniowego związanego z dotykiem pośrednim:
— sterowanie rozkładem potencjału na powierzchni gruntu,
— ograniczenie napięć rażeniowych (krokowych, dotykowych),

b) zapewnienie działania środkom ochrony dodatkowej przy uszkodzeniu przewodu PEN,

c) ograniczenie napięć przy przepływie prądów bezpośrednich wyładowań piorunowych, prądów przepięć piorunowych i łączeniowych oraz prądów zakłóceniowych, występujących w wyniku uszkodzenia izolacji roboczej.

Trwałość układu uziomowego – to zdolność jego wszystkich elementów, w całym okresie ich eksploatacji, do przewodzenia prądów zwarciowych i udarowych (piorunowych), o wartościach przyjętych do obliczeń na etapie projektowania instalacji uziemiającej, a wynikających z miejsca lokalizacji uziomu w sieci elektroenergetycznej oraz spodziewanego poziomu zagrożenia piorunowego, bez zmiany jego wymaganych parametrów elektrycznych i mechanicznych w czasie.

Stabilność w czasie elektrycznych parametrów układu uziomowego stacji elektroenergetycznych ma fundamentalne znaczenie dla jej poprawnego funkcjonowania oraz dla bezpieczeństwa personelu obsługującego, ale również osób postronnych i zwierząt, jeśli znajdą się w bezpośredniej bliskości ogrodzenia stacji. Mając przy tym na uwadze zakładany, zwykle kilkudziesięcioletni okres użytkowania stacji, należy zaznaczyć, że zapewnienie adekwatnej trwałości uziomu stanowi poważne wyzwanie projektowe.

Z długim okresem eksploatacji stacji elektroenergetycznych dobrze komponuje się coraz częstsze stosowanie urządzeń stacyjnych wykonanych w technologii GIS (izolowanych gazem SF6), których trwałość określana jest na 50 lat.

Czynników wpływających na trwałość i warunki eksploatacji układów uziomowych stacji elektroenergetycznych SN/nn jest wiele.

Część z nich wynika z warunków fizykochemicznych lokalnego gruntu i materiału stosowanego na uziomy, a część – z konstrukcji układu uziomowego i sposobu jego eksploatacji [18].

Z uwagi na fakt, iż układ uziomowy jest pogrążony w ziemi, bardzo trudno jest na bieżąco kontrolować jego rzeczywisty stan techniczny.

W praktyce okresowe pomiary rezystancji uziemienia pozwalają jedynie na wykrycie zaistniałego uszkodzenia dopiero wtedy, gdy ze względu na korozję lub uszkodzenie mechaniczne nastąpi przerwanie ciągłości układu uziomowego w określonym, zazwyczaj w jego najsłabszym miejscu. Może wtedy nastąpić odłączenie fragmentu układu uziomowego, co zazwyczaj uwidacznia się znaczącym wzrostem wartości rezystancji uziemienia w stosunku do wyników wcześniej przeprowadzanych pomiarów.

Niestety, może wystąpić również sytuacja, w której nawet bardzo skorodowany uziom wciąż zachowuje ciągłość galwaniczną, co może pozostać niewykryte w czasie okresowych pomiarów rezystancji uziemienia. Natomiast w przypadku przepływu przez takie miejsce doziemnych prądów zwarciowych lub częściowych prądów pioruna skorodowany układ nie będzie w stanie odprowadzić wydzielanej w takim miejscu energii cieplnej, zbyt dużej dla radykalnie zmniejszonego przekroju przewodu uziomowego. Skutkuje to jego przerwaniem i może doprowadzić do poważnych konsekwencji.

Czytaj też: Podstawowe zasady ochrony odgromowej i przepięciowej w instalacjach fotowoltaicznych >>>

Tendencje światowe w zapewnieniu trwałości uziomów stacji elektroenergetycznych – trwałe materiały na uziomy

Utrzymanie stabilności elektrycznych parametrów układu uziomowego stacji elektroenergetycznych w długim czasie ich eksploatacji wiąże się z koniecznością zastosowania odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych oraz odpowiednio trwałych materiałów na elementy uziemiające i ich wzajemne połączenia.

Obserwując stosowane na świecie rozwiązania zmierzające do uzyskania bezobsługowych układów uziomowych można zauważyć tendencję do coraz bardziej powszechnego stosowania materiałów o wysokiej odporności na korozję, takich jak miedź (Cu) i stal miedziowana (StCu), niekorodujące w szerokim zakresie warunków gruntowych.

Stal nierdzewna (StSt) i stal cynkowana (StZn) używane są zazwyczaj tylko wtedy, gdy warunki glebowe są szkodliwe dla miedzi [1].

Stal cynkowana, powszechnie stosowana w Polsce ze względu na niską cenę, jest coraz mniej popularna ze względu na stosunkowo krótki okres jej eksploatacji.

Uważa się również, że stosowanie stali cynkowanej i stali nierdzewnej jest typowym rozwiązaniem dla stalowych układów uziomów w połączeniu z ochroną katodową [1], co dodatkowo nie stanowi zachęty do wyboru stali StZn na uziomy tam, gdzie nie jest to niezbędne (rys. 1).

Rys. 1. Silnie skorodowany płaskownik StZn – poziomy element układu uziomów rozdzielni 220 kV wykazuje ciągłość podczas badań napięć rażeniowych, jednak stanowi potencjalne zagrożenie występujące po przerwaniu jego ciągłości w wyniku przepływu przez takie osłabione miejsce doziemnych prądów zwarciowych lub częściowych prądów pioruna (źródło: RST sp.j.)
Rys. 1. Silnie skorodowany płaskownik StZn – poziomy element układu uziomów rozdzielni 220 kV wykazuje ciągłość podczas badań napięć rażeniowych, jednak stanowi potencjalne zagrożenie występujące po przerwaniu jego ciągłości w wyniku przepływu przez takie osłabione miejsce doziemnych prądów zwarciowych lub częściowych prądów pioruna (źródło: RST sp.j.)

Właściwości korozyjne materiałów dopuszczanych do stosowania na uziomy przedstawiono w tab. 1. na podstawie zaleceń zawartych w normie odgromowej PN-EN 62305-3 [4]. Możemy w niej zauważyć, iż miedź i stal miedziowana elektrolitycznie to materiały dobre w wielu środowiskach.

Stal nierdzewna, charakteryzująca się najwyższą odpornością na korozję, nie jest zalecana do stosowania w glebach zawierających dużą zawartość chlorków, a miedź i stal miedziowana nie powinny być stosowane w glebach zawierających związki siarki.

Tab. 1. Właściwości korozyjne materiałów na uziomy (na podstawie PN-EN 62305-3 [4]
a Stal cynkowana może korodować w gruncie gliniastym lub wilgotnym.
b Stal cynkowana nie powinna przechodzić z betonu do ziemi z powodu możliwej korozji stali tuż na zewnątrz betonu.
c W rejonach przybrzeżnych, w których w wodzie gruntowej może występować sól, nie zaleca się stosowania stali cynkowanej stykającej się ze stalą zbrojenia w betonie.
d Stal nierdzewna w warunkach beztlenowych (np. w glinie) będzie korodować niemal tak szybko jak stal miękka.

Tab. 1. Właściwości korozyjne materiałów na uziomy (na podstawie PN-EN 62305-3 [4]

Z kolei stal cynkowana (przy czym tylko na gorąco) dopuszczona jest do stosowania jedynie w gruntach łagodnych i tylko tam, gdzie miedź i stal miedziowana nie powinny być stosowane (w glebach zawierających związki siarki).

Ponadto coraz szerzej podkreślane jest negatywne zjawisko korozji elektrochemicznej występującej w przypadku łączenia uziomów sztucznych ze stali cynkowanej z uziomem fundamentowym, co w znacznym stopniu ogranicza stosowanie stali cynkowanej wszędzie tam, gdzie stosuje się fundamenty (prefabrykowane betonowe stacje kontenerowe, budynki stacyjne, betonowe słupy z przewodem uziemiającym podłączonym do prętów zbrojeniowych, betonowe stopy fundamentowe słupów).

Obecnie takie rozwiązanie, gdy do fundamentu wykorzystanego jako uziom łączy się zewnętrzne elementy układów uziomów ze stali StZn uznaje się za niezgodne ze sztuką inżynierską, gdyż informację na ten temat możemy znaleźć w podstawowych dokumentach normalizacyjnych odnoszących się do projektowania i montażu instalacji niskiego napięcia [3] oraz urządzeń piorunochronnych [4].

Więcej wiadomości na ten temat można znaleźć na przykład w publikacjach [16, 17].

Mając na uwadze wyjątkowo długi okres trwałości uziomów miedzianych (ponad 50 lat) i miedziowanych (30–40 lat) w stosunku do uziomów ze stali cynkowanej (do kilkunastu lat) w rozwiązaniach światowych spotyka się głównie elementy uziomów wykonane z miedzi bądź stali miedziowanej.

Stal nierdzewna (trwałość szacowana na 40 lat) z uwagi na jej wysoką rezystywność oraz cenę w stosunku do uziomów miedziowanych nie znajduje tak szerokiego zastosowania.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[ochrona odgromowa i przeciwprzepięciowa, stacja elektroenergetyczna, układ uziomowy, ochrona przeciwporażeniowa, zgrzewanie egzotermiczne, bednarka, przewód uziemiający]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 6/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


PROMOCJA na kamery termowizyjne nawet do 5000 zł taniej !! »

Tylko do 31.XII możesz skorzystać z obniżki na oscyloskopy»

Promocja kamery termowizyjne oscyloskopy niskie ceny
Zostało już tylko kilka dni promocji na kamery termowizyjne. Zobacz niższe ceny z okazji BLACK FRIDAY i CYBER WEEK (...) chcę zobaczyć ceny » Oscyloskopy cyfrowe świetnie sprawdzają się przy pomiarach w laboratoriach oraz firmowych działach rozwoju. Bywają także niezbędne podczas zadań serwisowych (...) czytam dalej »


Akumulatory do każdego typu pojazdu »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »

Akumulatory do każdego typu pojazdu Magazyny energi w polsce
Niezależnie od tego czy jeździsz samochodem osobowym, SUV-em, terenówką czy autem dostawczym, znajdziesz(...) czytam dalej » Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków(...) czytam dalej »

Jak zdalnie monitorować pracę silnika?

UPS zasilacze Jak przekształcić silni elektryczny w inteligentne, połączone bezprzewodowo urządzenia. Czujnik montowany jest na kadłubie silnika indukcyjnego niskiego napięcia bez potrzeby okablowania czy wprowadzania zmian mechanicznych (...) czytam dalej »


Switche niezarządzalne - które wybrać?

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Switche niezarządzalne Rola miedzi w energetyce słonecznej
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Kable i przewody - pobierz bezpłatny Ebook »

Kable i przewody ebook Przedstawiamy nowy poradnik „Kable i przewody”! Znajdziecie w nim m.in. metody ochrony kabli przed pożarem, jak prowadzić i oznaczać trasy kablowe (...) czytam dalej »


Stacje ładowania elektryków przed własnym domem »

Co się stało z tymi kablami?

miejska stacja ładowania Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Zapraszamy na szkolenia z elektro.info » 
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Serdecznie zapraszamy do zapoznania się z ofertą szkoleń organizowanych przez lub przy udziale „elektro.info”. Naszą silną stroną jest dobrze merytorycznie przygotowany zespół, który
(...)
czytam dalej »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
11/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 11/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Eksploatacja instalacji elektrycznych tymczasowych
  • - Symulacyjne metody analizy funkcjonowania układów automatyki elektroenergetycznej
Zobacz szczegóły

Aukcje 2019 - ile dla wiatru i fotowoltaiki?

Jak podaje portal gramwzielone.pl, rząd nadal nie ogłosił szczegółowych założeń przyszłorocznych aukcji dla odnawialnych źródeł energii. Jednak informacje podało Ministerstwo Energii,...

Szczypce-klucz Knipex

Szczypce-klucz to narzędzie opracowane i opatentowane wiele lat temu przez niemiecką firmę Knipex. Pod względem funkcjonalności łączy szczypce nastawne z kluczem nastawnym typu...
EAST UPS EAST UPS
Marka EAST ® to uznany producent wysokowydajnych zasilaczy awaryjnych UPS zaprojektowanych do całodobowej ochrony urządzeń elektrycznych oraz...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl