elektro.info

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

BradyPrinter A8500: Pełna automatyzacja identyfikowalności płytek drukowanych w liniach SMT

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada...

Drukarka i aplikator etykiet BradyPrinter A8500 niezawodnie automatyzuje oznaczanie płytek z obwodami drukowanymi, co pozwala uzyskać pełną identyfikowalność. Urządzenie w sposób spójny drukuje i nakłada nawet najmniejsze etykiety z naszej gamy automatycznie nakładanych etykiet poliimidowych, które są odporne na cały proces produkcji płytek drukowanych.

XIII Konferencja Innowacyjne Rozwiązania Dla Budownictwa

XIII Konferencja Innowacyjne Rozwiązania Dla Budownictwa

W dniach 9–10 października 2019 roku w OPALENICY k. Nowego Tomyśla odbyła się „XIII KONFERENCJA INNOWACYJNE ROZWIĄZANIA DLA BUDOWNICTWA”, tradycyjnie zorganizowana przez Zakłady Kablowe Bitner Sp. z o.o.,...

W dniach 9–10 października 2019 roku w OPALENICY k. Nowego Tomyśla odbyła się „XIII KONFERENCJA INNOWACYJNE ROZWIĄZANIA DLA BUDOWNICTWA”, tradycyjnie zorganizowana przez Zakłady Kablowe Bitner Sp. z o.o., firmę Miwi Urmet Sp. z o.o. oraz Kontakt-Simon S.A. Bieżąca edycja odbywała się pod patronatem medialnym „elektro.info”, przy udziale następujących firm: EATON Electric Sp. z o.o., THEUSLED „TNC INVESTMENTS” Sp. z o.o. Sp. K., GMP DEFENCE Sp. z o.o. Sp. K., HYBRYD Sp. z o.o., ETI Polam Sp. z o.o.,...

Asortyment walizek narzędziowych KNIPEX

Asortyment walizek narzędziowych KNIPEX

Walizki narzędziowe KNIPEX oferują równowagę między dużą pojemnością, mocną konstrukcją, kompaktowymi wymiarami i stosunkowo małą wagą. W zależności od potrzeb użytkowników, występują w różnych rozmiarach...

Walizki narzędziowe KNIPEX oferują równowagę między dużą pojemnością, mocną konstrukcją, kompaktowymi wymiarami i stosunkowo małą wagą. W zależności od potrzeb użytkowników, występują w różnych rozmiarach i możliwościach wyposażenia. Wykorzystywane są w branży: elektrycznej, sanitarnej, grzewczej i wielu innych.

Awaryjność transformatorów SN/nn

W artykule przedstawiono ocenę awaryjności transformatorów SN/nn pracujących w sieciach rozdzielczych średnich napięć. Przeprowadzono analizę przyczyn awarii, miejsc uszkodzeń w transformatorze oraz wpływu sezonowej zmienności warunków pogodowych na liczbę uszkodzeń.

Prowadzenie badań dotyczących awaryjności transformatorów SN/nn jest jednym z warunków zwiększania ich trwałości i niezawodności. Od bezawaryjnej pracy tych urządzeń zależy jakość zasilania, którą należy rozumieć przez ciągłość i pewność dostarczania energii elektrycznej, w odróżnieniu od jakości energii związanej z jej parametrami elektrycznymi.

W obecnych zasadach konkurencyjnego rynku energii zagadnienie to nabiera szczególnego znaczenia, ponieważ odbiorcy wymagają od spółek dystrybucyjnych coraz większej niezawodności dostarczania energii, a niedotrzymanie warunków zasilania określonych w [1] wiąże się z karami i bonifikatami obciążającymi operatora systemu dystrybucyjnego, a także kosztami usunięcia awarii. Również odbiorca energii elektrycznej w związku z przerwą w zasilaniu ponosi straty finansowe, które w przypadku zakładów przemysłowych związane są z przerwanym procesem produkcyjnym, a u odbiorców komunalnych z utratą aktywności domowej.

Transformatory to jedne z najmniej awaryjnych urządzeń elektroenergetycznych. Dotyczy to zwłaszcza transformatorów SN/nn, które nie są wyposażone w podobciążeniowe przełączniki zaczepów. Właściwie eksploatowane z powodzeniem pracują 40 - 50 lat, choć ich optymalny okres pracy, określony podczas projektowania, wynosi 25 - 30 lat.

W badaniach niezawodnościowych transformatorów SN/nn napotyka się wiele trudności związanych z brakiem prowadzenia i przechowywania bazy danych, która obejmowałyby dokumentację z przebiegu eksploatacji urządzenia oraz szczegółowe zapisy o zaistniałych awariach. Znajomość wartości empirycznych wskaźników niezawodnościowych pozwala na prawidłową ocenę stanu technicznego eksploatowanych urządzeń oraz pomaga w podejmowaniu decyzji przez operatora systemu dystrybucyjnego przy ustalaniu terminów przeglądów i modernizacji.

W artykule przedstawiono strukturę transformatorów pracujących w energetyce zawodowej w zależności od przekładni, analizę przyczyn awarii, miejsc uszkodzeń w transformatorze, sezonową zmienność uszkodzeń oraz wskaźniki awaryjności transformatorów SN/nn.

Struktura transformatorów w sieci energetycznej Polski

Za celowością prowadzenia badań niezawodnościowych transformatorów SN/nn przemawia ich duża liczba w stosunku do wszystkich pracujących jednostek. Przedstawia to tabela 1.

Z danych przedstawionych w tabeli 1. wynika, że liczba transformatorów sieciowych ciągle rośnie. Jest to spowodowane zwiększającym się z roku na rok zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Wyjątek stanowią tylko transformatory o przekładni SN/SN, których liczba maleje. Najliczniejszą grupę wśród wszystkich zainstalowanych jednostek stanowią transformatory SN/nn. Przedstawia to rysunek 1.

Jak widać, transformatory o przekładni SN/nn dominują w całkowitej liczbie pracujących jednostek. Ich udział wynosi prawie 99%. Pomimo że transformatory SN/nn nie mają tak istotnego znaczenia ze strategicznego punktu widzenia zasilania, jak jednostki największych mocy (NN/NN, NN/WN, WN/SN), to jednak duża liczba tych urządzeń potwierdza ich ważną rolę w zapewnianiu ciągłości dostaw energii elektrycznej do odbiorcy i zachęca do prowadzenia badań, mających na celu poprawę własności niezawodnościowych.

Przedstawioną w dalszej części analizę przyczyn awarii, miejsc uszkodzeń w transformatorze oraz sezonowości awarii przeprowadzono na podstawie danych dotyczących dwóch zakładów energetycznych [4, 5]. W zakładzie A odnotowano 1011 przypadków awarii podczas czternastoletniego okresu obserwacji, natomiast w zakładzie B zarejestrowano 254 uszkodzenia w czasie sześcioletniej obserwacji.

Przyczyny awarii transformatorów SN/nn

Najczęstszymi przyczynami uszkodzeń transformatorów rozdzielczych średnich napięć są zjawiska losowe oraz osłabienie izolacji wskutek procesów starzeniowych. Porównanie przyczyn awarii w dwóch zakładach energetycznych przedstawia tabela 2. Z danych wynika, że udziały przyczyn awarii transformatorów średnich napięć w poszczególnych zakładach energetycznych są zróżnicowane. Przedstawia to rysunek 2.

Głównymi przyczynami awarii transformatorów SN/nn są czynniki o charakterze losowym, takie jak burze i towarzyszące im wyładowania atmosferyczne oraz osłabienie izolacji, których źródłem zwykle są postępujące procesy starzeniowe. Inne przyczyny uszkodzeń, do których można zaliczyć wady fabryczne i materiałoweurządzenia, pracę w skrajnie niskich temperaturach, zwarcia, których źródłem są ptaki i zwierzęta, korozję kadzi oraz inne niewyjaśnione przyczy ny, zazwyczaj mają niewielki wpływ na awaryjność transformatorów, choćw przypadku zakładu A stanowią one aż 26% wszystkich uszkodzeń.

Zróżnicowanie przyczyn awarii w poszczególnych zakładach energetycznych wynika z wieku eksploatowanych urządzeń oraz warunków środowiskowych, w których pracują. Awarie spowodowane przez wyładowania atmosferyczne dotyczą najczęściej transformatorów pracujących w stacjach napowietrznych. Jednostki takie są również bardziej narażone na działanie wody, która może być przyczyną korozji lub zawilgocenia oleju z powodu nieszczelności kadzi. Natomiast transformatory pracujące w stacjach wnętrzowych są w mniejszym stopniu narażone na działanie czynników losowych i zmiennych warunków atmosferycznych.

Duża liczba uszkodzeń w wyniku osłabienia i starzenia izolacji może świadczyć o znacznej liczbie transformatorów, które mają za sobą okres normalnej pracy i ulegają naturalnemu procesowi starzenia. Proces ten może również zostać przyspieszony z powodu niewłaściwych warunków użytkowania. Dotyczy to przede wszystkim długotrwałej pracy jednostki w stanie przeciążenia, szczególnie w miesiącach letnich, która jest przyczyną przegrzewania się uzwojeń i przyspieszonej degradacji izolacji. Zmniejszenie wytrzymałości układu izolacyjnego ma miejsce także przy dużych wahaniach temperatury i wilgotności powietrza.

Analiza miejsc uszkodzeń w transformatorze

Awaria transformatora spowodowana jest najczęściej zawodnością jednego z jej elementów (uzwojeń, przepustów, kadzi itp.). W tabeli 3. przedstawiono podział awarii zaobserwowanych w zakładzie A ze względu na miejsce wystąpienia uszkodzenia w transformatorze [4].

Statystyka pokazuje, że najczęściej uszkadzającym się elementem są uzwojenia, zwłaszcza górnego napięcia (prawie 72% wszystkich awarii). Elementy te są szczególnie narażone na działanie cieplne i dynamiczne prądów zwarciowych oraz na naprężenia elektryczne występujące w czasie przepięć. Również w zakładzie B najbardziej awaryjnym elementem były uzwojenia GN i DN. Łącznie stanowiły ponad 98% wszystkich uszkodzeń. Liczną grupę (prawie 13%) stanowią też przepusty górnego i dolnego napięcia oraz punktu zerowego. Przyczyną ich zawodności mogą być zaniedbania montażowe, powodujące lokalne przegrzania, w wyniku których dochodzi do ich upalenia.

Pozostałe elementy transformatora, takie jak kadź, rdzeń czy przełącznik zaczepów, rzadko ulegały uszkodzeniu, a pojedyncze awarie mogą wynikać z wad fabrycznych i materiałowych oraz uchybień montażowych. Liczbę awarii z uwzględnieniem miejsca uszkodzenia przedstawia rysunek 3.

Sezonowa zmienność awarii transformatorów SN/nn

Zmienność warunków pogodowych i czynników zakłócających pracę stacji w ciągu roku, takich jak temperatura, wilgotność oraz burze powoduje, że uszkodzenia transformatorów SN/nn występują z różnym nasileniem w poszczególnych miesiącach. Przedstawia to tabela 4., zawierająca dane z zakładu B [5].

Histogram sezonowej zmienności uszkodzeń przedstawia rysunek 4. Najwięcej awarii występuje w miesiącach letnich, zwłaszcza w czerwcu i lipcu (ponad 30% wszystkich uszkodzeń). Zwiększona awaryjność transformatorów SN/nn w tym okresie jest wynikiem wiosennych i letnich burz, którym towarzyszą wyładowania atmosferyczne. Dotyczy to szczególnie jednostek pracujących w stacjach napowietrznych. Wzrost liczby uszkodzeń w tym okresie może być również spowodowany przez wysoką temperaturę otoczenia, która utrudnia chłodzenie urządzeń. Ponadto duże zmiany wilgotności powietrza mogą być przyczyną osłabienia izolacji. Najmniej awarii występuje w miesiącach jesienno-zimowych od października do lutego.

Wskaźnik awaryjności

Do oceny awaryjności transformatorów SN/nn często wykorzystuje się wskaźnik awaryjności wa definiowany jako stosunek liczby transformatorów uszkodzonych w okresie czasu Δt (np. roku) do liczby transformatorów eksploatowanych w tym okresie. Przedstawia to zależność [6]:

gdzie:

m – liczba transformatorów uszkodzonych w czasie Δt,

n – liczba transformatorów eksploatowanych w czasie Δt.

W tabeli 5. zestawiono zmiany wskaźnika awaryjności transformatorów średnich napięć na przestrzeni lat.

Obserwujemy ciągły spadek wskaźnika awaryjności transformatorów SN/nn. Jest on wynikiem wycofywania z eksploatacji starych jednostek i zastępowania ich transformatorami o nowoczesnych konstrukcjach, które cechują się mniejszymi stratami jałowymi i obciążeniowymi. To ważna zaleta z punktu widzenia kosztów eksploatacji urządzenia, a prowadzony w Polsce w latach 2002 - 2006 projekt SUPERTRAFO dotyczący opłacalności instalowania transformatorów energooszczędnych potwierdza opłacalność inwestycji wymiany starego urządzenia o dużych stratach jałowych i obciążeniowych. Porównanie strat mocy transformatorów różnych typów przedstawia tabela 6.

Ponadto wprowadzenie transformatorów o hermetycznej konstrukcji o mocy do 630 kVA, pozbawionych konserwatora, spowodowało zmniejszenie ryzyka zawilgocenia oleju, a co za tym idzie, zwiększyło niezawodność tych urządzeń. Wskaźnik awaryjnościnie uwzględnia wieku i mocy uszkodzonych transformatorów, dlatego oprócz przyczyn, miejsc i sezonowości uszkodzeń ważna jest również analiza tych zagadnień.

Podsumowanie

Transformatory SN/nn są ważnym elementem sieci rozdzielczych, ponieważ od ich niezawodnej i bezawaryjnej pracy zależy ciągłość dostaw energii elektrycznej do odbiorcy. Stanowią największą grupę wśród wszystkich eksploatowanych transformatorów energetycznych, a ponieważ w większości przypadków nie są rezerwowane, to każda awaria skutkuje brakiem zasilania.

Z przedstawionej analizy wynika, że największe zagrożenie w niezawodnej pracy transformatorów SN/nn stanowią czynniki o charakterze losowym, takie jak wyładowania atmosferyczne oraz wysokie temperatury i zmiany wilgotności powietrza. Są to przyczyny, cechujące się sezonowością występowania, na które nie mamy bezpośredniego wpływu, ale poprzez stosowanie środków zapobiegawczych w postaci odpowiedniej ochrony przeciwprzepięciowej stacji można ograniczyć liczbę uszkodzeń. Chodzi tu głównie o miejsce instalowania beziskiernikowych ograniczników przepięć (prawidłowo na transformatorze lub w postaci izolatorów wsporczych na drodze zejścia z linii do transformatora) tak, aby odpowiednio mała odległość między ogranicznikiem a chronionym urządzeniem zapewniała wysoką skuteczność działania. Narażenia elektryczne oraz cieplne powodują, że o bezawaryjnej pracy transformatorów SN/nn decyduje przede wszystkim trwałość uzwojeń (głównie górnego napięcia). Należy więc dążyć do poprawy niezawodności tych elementów.

Na zakończenie należy dodać, że badania trwałości transformatorów SN/nn powinny być stale kontynuowane, ponieważ duża liczba uszkodzeń związana jest z czynnikami losowymi i tylko baza obejmująca dane z wielu lat eksploatacji będzie prowadziła do właściwych wniosków oraz pozwoli na aktualną ocenę awaryjności tych urządzeń.

Literatura

  1. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 r. w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (Dz.U. 2007 nr 93 poz. 623, z późn. zmianami).
  2. Polskie Towarzystwo Przesyłu i Rozdziału Energii Elektrycznej – Energetyka w Polsce, www.ptpiree.pl.
  3. A. Stobiecki, Awarie transformatorów 15/0,4 kV w sieci elektroenergetycznej, „Elektroenergetyka” nr 2/2004.
  4. J. Wajda, Wpływ właściwej eksploatacji transformatorów SN/nn na liczbę ich uszkodzeń, na przykładzie Rzeszowskiego Zakładu Energetycznego, „Wiadomości Elektrotechniczne” nr 10/2006.
  5. A. Stobiecki, J. Stępień, Własności niezawodnościowe transformatorów średnich napięć, Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, Elektryka 37, Kielce 2000.
  6. Ocena statystyczna stanu elektroenergetycznych sieci dystrybucyjnych, Etap II, Agencja Rynku Energii S.A., Warszawa, czerwiec 2003, tabela 54.
  7. I. Pinkiewicz, B. Babiński, J. Karczmarski, Doświadczenia z rocznego prowadzenia projektu SUPERTRAFO.

Galeria zdjęć

Tytuł
przejdź do galerii

Powiązane

Prefabrykowane stacje transformatorowe SN/nn

Prefabrykowane stacje transformatorowe SN/nn

Elektroenergetyczne stacje rozdzielcze SN/nn zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej...

Elektroenergetyczne stacje rozdzielcze SN/nn zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja energii elektrycznej ze średniego napięcia na niskie i rozdział tej energii w sposób determinowany konfiguracją sieci nn, z zachowaniem warunków technicznych określonych w obowiązujących przepisach [1, 2]. Wymagania w zakresie wykonania oraz badania prefabrykowanych...

Inicjatywa zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia

Inicjatywa zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia

Artykuł przedstawia rozpoczęte prace badawczo-rozwojowe autorów w zakresie zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia. W publikacji został opisany prototypowy...

Artykuł przedstawia rozpoczęte prace badawczo-rozwojowe autorów w zakresie zastosowania superkondensatorów w układzie zasilania napędów rozłączników średniego napięcia. W publikacji został opisany prototypowy układ zasilania, z doborem superkondensatorów, uzyskane efekty i wyniki oraz wnioski i cele dalszych prac w tym zakresie. Autorzy wskazują na zasadność opracowania kompleksowego rozwiązania zawierającego napęd elektromechaniczny, akumulator bezobsługowy, superkondensator i niestandardowy zasilacz...

Zaburzenia elektryczne wewnątrz sieci energetycznej zakładu drukarskiego (część 1)

Zaburzenia elektryczne wewnątrz sieci energetycznej zakładu drukarskiego (część 1)

Obecnie można zaobserwować bardzo szybki rozwój elektroniki stosowanej zarówno w gospodarstwach domowych, jak również w zakładach przemysłowych. Ma to wpływ również na jakość energii elektrycznej zasilającej...

Obecnie można zaobserwować bardzo szybki rozwój elektroniki stosowanej zarówno w gospodarstwach domowych, jak również w zakładach przemysłowych. Ma to wpływ również na jakość energii elektrycznej zasilającej te obiekty. W artykule przedstawiono analizę zakłóceń wprowadzanych przez urządzenia zainstalowane w zakładzie drukarskim.

Komentarze

Copyright © 2004-2019 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.
Portal Budowlany - Elektro.info.pl

Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień przeglądarki dotyczących cookies. Nim Państwo zaczną korzystać z naszego serwisu prosimy o zapoznanie się z naszą polityką prywatności oraz Informacją o Cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności oraz Informacji o Cookies.

Administratorem Państwa danych osobowych jest Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp.K., nr KRS: 0000537655, z siedzibą w 04-112 Warszawa, ul. Karczewska 18, tel. +48 22 810-21-24, właściciel strony www.elektro.info.pl. Twoje Dane Osobowe będą chronione zgodnie z wytycznymi polityki prywatności www.elektro.info.pl oraz zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016r i z Ustawą o ochronie danych osobowych Dz.U. 2018 poz. 1000 z dnia 10 maja 2018r.