elektro.info

news Skuter elektryczny od Seata

Skuter elektryczny od Seata

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej...

Seat przedstawił nowy, całkowicie elektryczny skuter, który pojawi się na drogach w przyszłym roku. Model e-Scooter został zaprojektowany w taki sposób, aby jak najlepiej wpisać się w rosnący trend współdzielonej mobilności.

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

Zasilanie budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych a zasilanie w warunkach pożaru (część 2.)

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

W tej części artykułu prezentujemy metodykę projektowania ochrony przeciwporażeniowej oraz zagorożenia stwarzane przez gazy wydzielane przez baterie akumulatorów wraz ze sposobami ich neutralizacji.

news 100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

100 dni programu „Mój Prąd”. Kiedy rusza drugi nabór?

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych...

Jakie są efekty z pierwszego naboru „Mój Prąd”? Redukcja szkodliwego dla zdrowia dwutlenku węgla o 58,8 tys. ton rocznie, 65 mln zł wypłaconych i zatwierdzonych do przekazania dotacji, 13,5 tys. dofinansowanych instalacji PV przez 100 dni. Wychodząc naprzeciw ogromnemu zainteresowaniu fotowoltaiką prosumencką Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej zapowiada drugi konkurs. Do wykorzystania jest jeszcze ponad 90% z miliardowego budżetu programu.

Ocena stanu technicznego przewodów linii napowietrznej typu AFL-6 240 po 30-letniej eksploatacji

Assessment of the technical condition of overhead line cables type of the AFL‑6 240 after 30 years of operation

Widok warstwy powierzchniowej drutu stalowego pobranego z przewodu starego.

Poprawa niezawodności dostaw energii elektrycznej jest jednym z priorytetów Polityki Energetycznej Polski do 2030 roku. Spośród wielu elementów sieci przesyłowej odpowiedzialnych za niezawodną pracę linii ważną funkcję pełnią przewody. Często jednak prace modernizacyjne realizowane na liniach elektroenergetycznych (zwłaszcza pracujących na napięciu 110 kV) ograniczają się do wymiany elementów w zakresie konstrukcji wsporczych, układów izolacyjnych czy też regulacji zwisów. Zapomina się natomiast o przewodach, które też decydują o niezawodności pracy linii elektroenergetycznej.

Wobec powyższych uwag należy jednak pamiętać, że parametry stosowanych w liniach elektroenergetycznych przewodów typu AFL zmieniają się w wyniku procesów starzeniowych oraz oddziaływania środowiskowego. Zmiany te nie dotyczą tylko właściwości elektrycznych, ale również powodują zmiany parametrów mechanicznych przewodów linii. Dlatego też przeprowadzono badania mające wykazać, w jakim stopniu negatywne oddziaływanie środowiska wpływa na parametry mechaniczne przewodów.

Zakres badań

Celem badań było określenie stanu technicznego przewodów zdemontowanych z linii napowietrznej po 30-letniej eksploatacji przez porównanie z przewodem fabrycznie nowym. Specyfikacje techniczne dotyczące jakości przewodów napowietrznych stosowanych w sieci rozdzielczej odnoszą się do przewodów nowych i opierają się m.in. na normach PN-EN 50189, PN-EN 50182, Standard 889© IEC 1987. Brak jest kryteriów oceny jakości linii energetycznych po okresie wieloletniej eksploatacji. Dlatego też przy ocenie przewodów wykorzystano metodę porównawczą.

Zakres badań przewodów obejmował m.in.:

  • kontrolę wizualną (identyfikacja przewodów, obecność wad powierzchniowych, smaru, występowanie spoin);
  • badania metrologiczne (średnica przewodu i drutów, odchyłki wymiarów, owalizacja, skok);
  • badania właściwości mechanicznych drutów (RmAl, Re1%Fe, RmFe, A250Fe, próba skręcania, próba nawijania drutu stalowego, ocena plastyczności drutów Al metodą podwójnego nawijania);
  • ocena jakości ocynku (przyczepność, próba nawijania, równomierność pokrycia (próba zanurzania);
  • badania metalograficzne (makro i mikroskopia),

 

przy czym w artykule przedstawiono wyniki tylko części badań, co wynika z ograniczeń objętościowych prezentowanego artykułu.

b ocena stanu technicznego rys 01
Rys. 1. Przewód po eksploatacji. Widok powierzchni zewnętrznej i przekroju; fot. J. Kukliński, M. A. Sulkowski

Badaniami objęte były odcinki przewodu typu AFL 6 240 (7 drutów Fe Φ2,7  i 26 drutów Al Φ 3,4 ), przy czym jeden z przewodów był nowy, a drugi po 30-letniej eksploatacji przy założonej maksymalnej temperaturze pracy 40°C.

Oba przewody składają się z dwuwarstwowego oplotu z drutów aluminiowych Φ 3,4 – warstwa zewnętrzna 16 drutów, warstwa wewnętrzna 10 drutów, wzmocnionego rdzeniem z 7 drutów stalowych ocynkowanych Φ 2,7.

Oplot zewnętrzny ma prawy kierunek skrętu, oplot wewnętrzny jest lewoskrętny, co odpowiada wymaganiom normy PN-EN 50182.

b ocena stanu technicznego rys 02
Rys. 2. Przewód nowy. Widok powierzchni zewnętrznej i przekroju; fot. J. Kukliński, M. A. Sulkowski

Kontrola wizualna

b ocena stanu technicznego rys 03
Rys. 3. Powierzchnia drutu aluminiowego z warstwy zewnętrznej. Widoczne odpryski osadu. Mikroskop stereoskopowy MBS-9 – pow. 70x

Zgodnie z normami PN-EN 50182 oraz PN-EN 50189 powierzchnia drutów aluminiowych powinna być gładka, bez opiłków, łuskowin, pęknięć ani widocznych wad, które mogłyby spowodować ich korozję, natomiast druty stalowe powinny być gładkie, pokryte ciągłą warstwą cynku bez wad powierzchniowych. Przewód po 30-letniej eksploatacji (rys. 1.) ma na powierzchni zewnętrznego oplotu aluminiowego czarny nalot (produkty korozji i osady o nieokreślonym składzie).

Stwierdzono także liczne odpryski kruchego nalotu, których wygląd przedstawiono na rys. 3. Rdzeń przewodu wypełniony był stwardniałym smarem.

Widok oraz przekrój poprzeczny przewodu starego i nowego przedstawiono odpowiednio na rys. 1. i rys. 2.

Warto przestudiować: Egzamin kwalifikacyjny grupa 1 | Urządzenia, instalacje i sieci elektroenergetyczne. Kurs przygotowawczy >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Pomiary metrologiczne

Pomiary metrologiczne przewodów wykonano przy użyciu mikrometru i suwmiarki. Kryteria oceny przewodów wg PN-EN 50182 zakładają, że stopień skrętu dla drutów Al warstwy zewnętrznej powinien mieścić się w zakresie 10÷14, dla warstwy wewnętrznej – 10÷16, dla drutów stalowych – 16÷26.

Zgodnie z wymaganiami norm PN-EN 50182 i PN-EN 50189 tolerancja dla całego przewodu powinna wynosić ±1%, dla drutów Al po ciągnieniu ± 0,03 mm, dla drutów stalowych ST1A ± 0,05 mm.

Poza drutami aluminiowymi z warstwy zewnętrznej przewodu starego, gdzie stwierdzono odchyłki wymiarów przekraczające zakres tolerancji (owalizacja), pozostałe wymiary zgodne były z wymaganiami dla przewodu nowego. Wyniki badań zestawiono w tab. 1., przy czym wartości przekraczające dopuszczalne parametry zaznaczono na czerwono.

b ocena stanu technicznego tab1
Tab. 1. Wyniki oceny przewodów i drutów pod względem metrologicznym

Badania właściwości mechanicznych drutów

Badania wytrzymałości drutów aluminiowych

Dla drutów Al o średnicy 3,00–3,50 mm (wg normy 889 © IEC 1987) minimalna wytrzymałość na rozciąganie Rm min. wynosi 165 MPa. W ocenie drutów pobranych z przewodu wartość tę można obniżyć o współczynnik korekcyjny związany z operacją skręcania drutów, który wynosi 5% (RmAl min. – 5% = 156,75 MPa).

Wyniki analizy wykazały, że wartość średnia wytrzymałości na rozciąganie zarówno drutów wewnętrznych, jak i zewnętrznych pobranych z przewodu starego jest wyższa od wytrzymałości Rm min. (165 MPa) przewidzianej dla drutu nowego, z którego wykonuje się przewody. Przy czym dla połowy z nich wytrzymałość na rozciąganie nie przekroczyła o 5% wartości minimalnej, a jeden spośród przebadanych drutów warstwy zewnętrznej miał wytrzymałość mniejszą od wymaganej. Świadczy to o postępującej degradacji właściwości mechanicznych przewodów.

W przypadku przewodu nowego wszystkie druty spełniły wymagania stawiane przez normę, zarówno co do wartości średniej, jak i w indywidualnych wskazaniach.

b ocena stanu technicznego tab2
Tab. 2. Wyniki z próby wytrzymałości statycznej na rozciąganie drutów stalowych z przewodu starego

Badania wytrzymałości drutów rdzenia stalowego

Zgodnie z normą PN-EN 50189:2000 druty stalowe (stal ST1A) po uwzględnieniu współczynników korekcyjnych powinny zapewnić: dla granicy plastyczności Re1%Fe – 5% = 1083 MPa, dla wytrzymałości na rozciąganie RmFe – 5% = 1282,5 MPa i wydłużenia minimalnego A250 – 0,5% = 3,0%. Wyniki badań dla drutów z przewodu używanego zestawiono w tab. 2.

Wyniki badania drutów stalowych po eksploatacji wskazują, że średnia wartość Re1%Fe oraz RmFe spełniają kryteria wytrzymałości obniżone o 5%, natomiast jeden wynik spośród sześciu jest niższy od obniżonego minimum. Jedynie dwa druty wykazały wytrzymałość na rozciąganie powyżej 1350 MPa (były to próbki pobrane z centralnego drutu w rdzeniu).

Próba rozciągania drutów stalowych z przewodu nowego dała we wszystkich przypadkach wynik pozytywny, a wartości były o około 20% większa niż wyznaczone dla przewodu używanego.

Czytaj też: Struktury teleinformatyczne (część 1.) >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

Badania makro- i mikroskopowe

Badania mikroskopowe wykonano na pobranych w sposób losowy odcinkach drutów aluminiowych i stalowych na zgładach poprzecznych i podłużnych. Ocenę prowadzono na mikroskopie optycznym, stosując powiększenia 500x oraz 200x. Przykładowe obrazy warstwy powierzchniowej drutów stalowych przedstawiono na rys. 4. i rys. 5., a drutów aluminiowych na rys. 6. i rys. 7.

Analiza mikroskopowa wykazała, że drut stalowy zarówno nowy, jak i używany ma nierówności powierzchniowe, które wypełnia powłoka cynkowa (rys. 4. i rys. 5.). W przewodzie starym, tj. po 30-letniej eksploatacji, w wielu takich nierównościach zaobserwować można pęknięcia, które najprawdopodobniej powstały w wyniku procesów zmęczeniowych. Pęknięcia powłoki cynkowej umożliwiają dostęp czynników atmosferycznych i zjawisko korozji drutu stalowego.

Druty aluminiowe z przewodu nowego mają powierzchnię gładką bez pęknięć i wżerów (rys. 6.), podczas gdy druty aluminiowe z przewodu używanego wykazują powierzchniowe wżery i pęknięcia (rys. 7.). Wżery jednoznacznie wiążą się z procesami korozyjnymi, natomiast pęknięcia powstałe podczas eksploatacji mogą być związane z procesem zmęczenia czy korozji naprężeniowej. Mogą również być skutkiem procesu ciągnienia drutu i skręcania przewodu w procesie produkcyjnym. Głębokość ujawnionych pęknięć powierzchniowych wynosi 15–50 μm.

Podsumowanie

Badania porównawcze przewodu nowego i używanego (po 30-letniej eksploatacji) objęły ocenę wizualną przewodów, badania metrologiczne, badania właściwości mechanicznych drutów i badania mikroskopowe.

Przewód stary pokryty jest czarnymi, przywartymi i odpryskującymi produktami korozji, szczególnie na powierzchni zewnętrznej   drutów aluminiowych. Nie stwierdzono korozji stykowej związanej z bezpośrednim kontaktem drutów aluminiowych z ocynkowanymi drutami stalowymi czy szczelinowej w stykach pomiędzy drutami aluminiowymi przewodu.

b ocena stanu technicznego rys 04
Rys. 4. Budowa warstwy powierzchniowej drutu stalowego nowego z powłoką cynkową. Pow. 500x
b ocena stanu technicznego rys 06
Rys. 5. Widok warstwy powierzchniowej drutu stalowego pobranego z przewodu starego. Pow. 500x
b ocena stanu technicznego rys 07
Rys. 6. Drut aluminiowy z przewodu nowego. Pow. 200x
b ocena stanu technicznego rys 08
Rys. 7. Przekrój poprzeczny drutu Al z przewodu używanego. Pow. 200x

Poza widocznymi przywartymi produktami korozji w warstwie powierzchniowej obecne są liczne wżery korozyjne sięgające w głąb drutów aluminiowych. Korozja wżerowa jest najbardziej rozpowszechnionym typem korozji aluminium, ujawniającym się jedynie w obecności elektrolitu, np. wody lub wilgoci, w której rozpuszczone są unoszące się w atmosferze cząsteczki związków chemicznych.

Obecność wżerów powierzchniowych nie wywołała kruchości drutów Al.

Jednak wady powierzchniowe wywierają ujemny wpływ na właściwości wytrzymałościowe drutów stalowych, prowadząc do obniżenia granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie.

Wytrzymałość na rozciąganie drutów stalowych została obniżona do minimalnej wartości dopuszczalnej dla drutów pobranych z przewodu starego, chociaż na wartości średnie wpłynęła wysoka wytrzymałość drutów centralnych rdzenia. Równocześnie stwierdzono, że procesy degradacji zarówno w drutach stalowych, jak i aluminiowych nie obniżyły właściwości plastycznych drutów.

W ocenie przydatności przewodów do dalszej pracy w liniach elektroenergetycznych należy uwzględnić wpływ wad powierzchniowych (wżery korozyjne i pęknięcia) powstałych podczas dotychczasowej eksploatacji. Mogą one wykazać swoje negatywne oddziaływanie na rezystancję przewodu oraz rezystancję zestykową, np. przy mostkach na połączeniach na izolatorach odciągowych.

Należy również wspomnieć, że smar, którym pokryte są druty rdzenia stalowego w przewodzie po 30-letniej eksploatacji, utracił swoje cechy smarne i ochronne, zmieniając się w stwardniałą suchą masę podatną na wykruszanie. Wskazane byłoby zatem przeprowadzenie badań dotyczących zachowania się układu przewód–zacisk w zakresie wytrzymałości mechanicznej przy ponownych połączeniach zacisków przy izolacji odciągowej.

Czytaj też: Straty energii w sieciach i transformatorach rozdzielczych SN/nn – zagadnienia wybrane >>>

Literatura

1. Bare overhead transmission conductor ratings, guide for determination of bare overhead transmission conductors, PJM Interconnection, January 2010.

2. M. Konstanciak, Potrzeby własne w liniach elektroenergetycznych, Portal CIRE, Wrocław 2001.

3. PN-EN 50189:2002 Przewody do linii napowietrznych. Przewody stalowe ocynkowane.

4. PN-EN 50182:2002 Przewody do linii napowietrznych. Przewody z drutów okrągłych skręconych współosiowo.

5. Norma 889© IEC 1987 Hard-drawn aluminium wire for overhead line conductors.

6. T. Knych, Elektroenergetyczne przewody napowietrzne. Teoria – Materiały – Aplikacje, Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

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.