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


Metody ładowania samochodów elektrycznych a czas ładowania »

Konfigurator SPD Wiele krajów i miast przyjęło już zobowiązania do stopniowego wycofywania technologii silników spalinowych, a większość czołowych (...) czytam dalej »


Rodzaje zasilania gwarantowanego - jakie wybrać »

Konfigurator SPD W zależności od rodzaju odbiorników i stopnia ich ważności dla użytkownika stosowane są różne rozwiązania samych zasilaczy UPS oraz układów UPS zasilania (...) czytam dalej »


Szynoprzewody w instalacjach elektrycznych - jakie wybrać?

Cztery technologie energetyczne do monitorowania w 2019 r. »

szynoprzewody jak podłączyć monitorowanie energetyczne
Przyjazne instalatorom ze względu na ich intuicyjny montaż i nieskomplikowaną budowę oraz szeroki wachlarz możliwości z zakresu wykonania różnego (...) czytam więcej » Czy mikrosieci, łańcuch energetyczny, plutonowanie i zamiana baterii EV będą wielkimi zwycięzcami w 2019 roku... czytam dalej »

Jaki licznik energii elektrycznej wybrać - porównanie 2019 »

Fotowoltaika Mogą być stosowane do rozliczeń z zakładami energetycznymi, do kontroli procesów przemysłowych, do rozliczeń podnajemców oraz jako element systemów zarządzania ... czytam dalej »


Jak mocować przewody instalacji odgromowej?

Czy energii odnawialnej uda się zastąpić węgiel?

Wsporniki ochrony odgromowej energia odnawialna a węgiel
W obudowie wykonanej z wysokiej jakości polietylenu kryje się betonowy rdzeń. Szczelnie zamknięta konstrukcja chroni go przed niekorzystnym wpływem czynników pogodowych i... czytam więcej » Według ostatniego raportu brytyjskiego koncernu BP do 2040 r. odnawialne źródła energii staną się głównym źródłem energii na świecie. Czy rzeczywiście ... czytam dalej »

Sekcja: Instaluj z Legrandem dla profesjonalisty »

System zarządzania energią Jesteś Instalatorem? W tej sekcji w szybki i łatwy sposób znajdziesz niezbędne ... czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Jaki wybrać uniwersalny, programowalny wyświetlacz cyfrowy?

Systemy alarmowe - sposób na ochronę przed przepięciami »

Sterowniki programowalne Ochrona systemów alarmowych
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenie nie wymaga dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań urządzenia wlicza się sterowanie oraz ...  czytam więcej » Zobacz produkty do ochrony systemów alarmowych, sterowania i transmisji danych, w tym m.in.  SSP,  SSWiN,  KD, (...) czytam dalej »


Kable średniego i niskiego napięcia - wymagania standardów międzynarodowych»

Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

PRzewody i kable standardy Termowizja w elektryce
Szeroki asortyment przewodów i kabli produkowanych zgodnie z wymaganiami restrykcyjnych standardów międzynarodowych(...) czytam dalej » Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można(...) czytam dalej »

Stacje ładowania pojazdów od Kolejowych Zakładów Łączności ?

UPS zasilacze Stacja umożliwia szybkie ładowanie prądem zmiennym o mocy do 22 kW (opcjonalnie 44 kW). Wyposażona jest w dwa gniazda osobno opomiarowane (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym ??

Projektowanie skomplikowanych etykiet w terenie przy pomocy smartfona »

Switche zarządzalne Drukowanie etykiet ze smartfona
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 » Dzięki zainstalowaniu na dowolnym smartfonie naszej aplikacji Etykiety ekspresowe możesz projektować nawet najbardziej skomplikowane etykiety z kodami 1D, 2D i kodami kreskowymi czy etykiety seryjne korzystając (...) czytam dalej »

Nowe rozwiązania w dziedzinie zasilania gwarantowanego »

Jaką rozdzielnicę nn wybrać do projektu?

Zasilanie gwarantowane 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 »

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 »
3/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 3/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych do wielokryterialnej optymalizacji rozwoju sieci dystrybucyjnej SN
  • - Uproszczony projekt automatyki SZR z wydzieloną rozdzielnicą zasilania awaryjnego
Zobacz szczegóły
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
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