Rozdzielnica wysokiego napięcia (WN): okresowy przegląd

W poprzednim artykule omówiony został temat okresowego przeglądu rozdzielnic średniego napięcia. Dziś przejdziemy na wyższy poziom napięciowy i zajmiemy się rozdzielnicą wysokiego napięcia (WN). Dokładniej mówiąc rozdzielnicą 110 kV wykonaną w technologii GIS (Gas Insulated Switchgear) z izolacją w postaci sześciofluorku siarki (SF₆). Dodatkowo poruszona zostanie kwestia wsparcia służb eksploatacyjnych w codziennej pracy przez nowoczesne systemy jak CMMS.

Podstawowe typy pól WN

Rozdzielnica 110 kV składa się z kilku/kilkunastu pól. Podobnie jak w rozdzielnicach SN możemy mieć do czynienia z rozdzielnicami jedno lub kilku systemowymi. Na potrzeby artykułu skupię się jednak na rozdzielnicy w wykonaniu jednosystemowym. Podstawowe typy pól rozdzielczych jakie można najczęściej spotkać w tego typu rozwiązaniach to pola liniowe, pola transformatorowe oraz łącznik szyn zbiorczych. Rysunek nr 1 ukazuje jak wygląda przykładowa rozdzielnica 110 kV zbudowana w technologii GIS, natomiast na rysunku 2 przedstawiony został przykładowy schemat jednokreskowy pokazujący moduły
z jakich składają się typowe pola WN.

Rysunek 1. Rozdzielnica 110 kV GIS (11 polowa, jednosystemowa, sekcjonowana)

Rysunek 2. Schemat jednokreskowy rozdzielnicy 110 kV w układzie H5

Budowa pola WN

Pora na omówienie budowy poszczególnych elementów wchodzących w skład pól WN. Przykładowe rozwiązanie konstrukcyjne dla pola rozdzielczego zostało przedstawione na rysunku 3. Wszelkie rysunki pokazujące budowę poszczególnych modułów pola rozdzielczego prezentowane w niniejszym artykule pochodzą z materiałów szkoleniowych jednego z czołowych producentów urządzeń rozdzielczych w Polsce. Firma ta jest pionierem budowy wnętrzowych rozdzielnic 110 kV typu GIS w naszym kraju.

Rysunek 3. Przykładowe pole rozdzielcze 110 kV

Pierwszym przedziałem każdego pola rozdzielczego jest przedział szyn zbiorczych. Szyny zbiorcze poszczególnych sąsiadujących ze sobą pól są skręcane tworząc system szyn zbiorczych odpowiedzialny za transportowanie energii wzdłuż całej rozdzielnicy. Wyposażony on jest w łącznik trójpozycyjny (odłączniko-uziemnik). Rolą tego przedziału jest stworzenie przy pomocy odłącznika bezpiecznej przerwy pomiędzy systemem szyn zbiorczych, a pozostałą częścią pola w którym się znajduje. Ponadto w razie potrzeby istnieje możliwość uziemienia dalszej części pola przy pomocy uziemnika.

Następnym, a zarazem najważniejszym przedziałem pola rozdzielczego jest wyłącznik. Ma on za zadanie w sposób pewny i niezawodny przerywać prądy robocze, przeciążeniowe
i zwarciowe. Wyłącznik składa się z dwóch zasadniczych części: kolumn wyłącznika oraz napędu. Główne elementy kolumn wyłącznika to:

• styki główne,
• styki opalne,
• komory sprężające gaz SF6.

Ich zadaniem jest przerywanie obwodu prądowego i gaszenie łuku elektrycznego.

Pora na napęd wyłącznika. Jego zadaniem jest wykonywanie łączeń. Podstawowymi elementami napędu wyłącznika są:

• układ zbrojenia napędu,
• układ wyzwalaczy zamykających i otwierających wyłącznik,
• styki pomocnicze odwzorowujące stan położenia napędu wyłącznika,
• wskaźniki położenia wyłącznika.

Kolejnym elementem, który wchodzi w skład pola rozdzielczego jest przekładnik prądowy, umożliwiający pomiar prądu przepływającego przez urządzenie rozdzielcze. Informacja dotycząca parametrów prądu wykorzystywana jest w układach pomiaru energii oraz układach EAZ (Elektroenergetyczna Automatyka Zabezpieczeniowa). Przekładnik składa się z trzech wysokonapięciowych szyn prądowych, wokół których nawinięte są uzwojenia wtórne. To wszystko zamknięte jest w jednym przedziale gazowym. Poza obudową znajduje się skrzynka zaciskowa z wyprowadzonymi zaciskami uzwojeń.

Następny przedział pola rozdzielczego to przedział liniowy. Można w nim wykonywać bezpieczną przerwę izolacyjną między czynną linią, a pozostałą częścią pola rozdzielczego.

Przedział liniowy zawiera w swojej budowie łącznik trójpozycyjny (odłączniko-uziemnik) oraz uziemnik liniowy (szybki). Łącznik trójpozycyjny jest zbudowany w taki sam sposób jak w przedziale szynowym. Przy pomocy odłącznika można odłączyć pole rozdzielcze od linii znajdującej się pod napięciem (oczywiście należy zachować kolejność łączeń). Przy pomocy liniowego uziemnika pola można uziemić część pola w której znajduje się przekładnik prądowy i wyłącznik. Natomiast uziemnik szybki jest stworzony w celu uziemiania linii wyłączonych spod napięcia, lecz posiadających ładunek pojemnościowy lub indukcyjny. Ponadto większość producentów rozdzielnic w technologii GIS gwarantuje, że uziemnik szybki wytrzyma kilkukrotne uziemienie linii pod napięciem.

Kolejnym elementem pola rozdzielczego izolowanego gazem jest przedział przyłączowy. Służy do połączenia rozdzielnicy z linią, transformatorem bądź innymi urządzeniami. Rozróżnia się przyłącza kablowe (jak na rysunku 3) oraz przyłącza napowietrzne (przykład przedstawiony na rysunku 4).

Rysunek 4. Przyłącze napowietrzne 110 kV

Następnym z przedziałów omawianego pola rozdzielczego jest przekładnik napięciowy, umożliwiający pomiar napięcia. Informacja dotycząca parametrów napięcia wykorzystywana jest w układach pomiaru energii oraz układach EAZ. Oprócz standardowych elementów takich jak uzwojenia pierwotne i wtórne, urządzenie to posiada wbudowany odłącznik. Jest to pomocne podczas wykonywania napięciowych prób izolacji pola lub linii, ponieważ nie ma konieczności demontowania przekładnika przed przystąpieniem do próby.

W polach rozdzielczych można spotkać jeszcze moduły ogranicznika przepięć do ochrony infrastruktury elektroenergetycznej przed różnego rodzaju przepięciami Głównym elementem ogranicznika przepięć są stosy warystorowe. Urządzenie jest również wyposażone w liczniki zadziałania ogranicznika dla poszczególnych faz oraz dodatkowy przedział odłącznikowy umożliwiający odłączenie ogranicznika od pola rozdzielczego na czas próby napięciowej bez jego demontażu. Przykładowy widok ogranicznika przepięć przedstawiony został na rysunku 5.

Rysunek 5. Ogranicznik przepięć 110 kV

Okresowy przegląd

W celu zagwarantowania poprawnej pracy rozdzielnicy w całym okresie eksploatacji należy co jakiś czas wykonywać czynności, które możemy podzielić na trzy główne grupy:

• oględziny i przeglądy – określenie stanu istniejącego,
• konserwacja – wszelkie czynności mające na celu utrzymanie poprawnego stanu aparatury rozdzielczej,
• naprawy – czynności mające na celu osiągnięcie poprawnego stanu aparatury rozdzielczej.

Zakres i terminy wykonywania oględzin, przeglądów i wykonywanych prób i pomiarów określa szczegółowo instrukcja eksploatacji stacji/obiektu biorąc pod uwagę warunki pracy urządzeń i narażenie na potencjalne uszkodzenia. Jednak w przypadku omawianego typu rozdzielnicy producent określa zbiór czynności jakie należy wykonywać w okresie eksploatacji rozdzielnicy:

Coroczne oględziny wykonywane przez personel obsługujący.

Obejmują czynności związane z wizualnym sprawdzeniem stanu rozdzielnicy. Ze względu na umieszczenie obwodów pierwotnych w szczelnie zamkniętych zbiornikach oględziny ograniczają się do:

• sprawdzenia ciśnienia gazu w poszczególnych przedziałach (odczyt
  z manometrów),
• sprawdzenia skrzynek napędów silnikowych. Nie mogą posiadać uszkodzeń oraz silnych zewnętrznych zanieczyszczeń,
• w rozdzielnicach wyposażonych w łącznik izolacyjny (MID) oględziny napędu ręcznego ze zwróceniem szczególnej uwagi na łączniki krańcowe.

Przegląd normalny po 5 oraz 10 latach od instalacji rozdzielnicy wykonywany przez personel obsługujący.

Czynności które należy wykonać podczas przeglądu:

• czynności wykonywane w zakresie corocznych oględzin,
• sprawdzenie okienek wizyjnych służących do wizualnej kontroli stanu łączników (odłączników i uziemników) po stronie pierwotnej. Muszą być czyste, bez kurzu lub wilgoci wewnątrz przedziału,
• wykonanie analizy parametrów gazu SF₆ w przedziałach gazowych. Czynność tę może wykonywać wyłącznie personel posiadający specjalne uprawnienia.

Przegląd główny po 15 latach od instalacji rozdzielnicy wykonywany przez serwis producenta.

Czynności wykonywane podczas przeglądu:

• testy operacji łączeniowych,
• kontrola niezawodności wyzwalaczy załączających i przede wszystkim wyłączających wyłączniki,
• sprawdzenie połączeń kablowych,
• kontrola zużycia ruchomych części mechanicznych,
• kontrola funkcjonowania elementów ustalających i odwzorowujących stan łączników,
• sprawdzenie dostępnych połączeń gwintowych,
• pomiar charakterystyk ruchu łączników (wyłączniki, odłączniki, uziemniki),
• pomiar rezystancji torów pierwotnych rozdzielnicy,
• sprawdzenie ciśnienia gazu SF₆,
• wykonanie analizy parametrów gazu SF₆.

Remont po 20 latach od instalacji rozdzielnicy wykonywany przez serwis producenta.

Czynności wykonywane podczas remontu:

• wymiana styków głównych, roboczych i opalnych wyłączników,
• wymiana elementów izolacyjnych i cięgien w wyłącznikach,
• w przypadku negatywnych wyników pomiarów elektrycznych i testów mechanicznych odłączników lub uziemników dodatkowo:
• wymiana ich styków głównych,
• wymiana ich elementów izolacyjnych i cięgien.
• wykonanie analizy parametrów gazu SF6.

Wszelkie prace eksploatacyjne przy urządzeniach rozdzielczych mogą wykonywać wyłącznie osoby uprawnione i upoważnione z zastosowaniem wszelkich wymaganych środków oraz procedur bezpieczeństwa.

Zastosowanie systemu CMMS

Rozdzielnice WN zazwyczaj są elementem stacji elektroenergetycznych definiowanych często jako obiekty „bezobsługowe”, zatem nieposiadających stałej obsługi. Mnogość, rozproszenie terenowe i niewielkie jednostki służb eksploatacyjnych stanowią wyzwanie dla osób odpowiedzialnych za niezawodne działanie sieci. Z pomocą przyjść może nowoczesne rozwiązanie systemowe jakim jest CMMS (Computerised Maintenance Management System).

Zastosowanie CMMS może wesprzeć pracę służb eksploatacyjnych w takich obszarach jak:

• tworzenie harmonogramów oględzin, przeglądów i remontów na poszczególnych obiektach,
• tworzenie bazy danych zawierającej informacje dotyczące posiadanych przez poszczególnych pracowników uprawnień i certyfikatów. Niektóre czynności jak np. analiza gazu SF₆ wymaga specyficznych uprawnień posiadanych wyłącznie przez wąską grupę specjalistów. Ponadto CMMS może pomóc w przypisywaniu zadań poszczególnym pracownikom,
• prowadzenie samoczynnej kontroli stanu wymaganych części zapasowych,
• tworzenie serwera na którym przechowywane są wszelkie instrukcje obsługi lub DTR (Dokumentacja Techniczno Ruchowa), komplet schematów dotyczących danej rozdzielnicy oraz informacje dotyczące ostatnich przeglądów (wykrytych usterek
  i napraw),

Podsumowanie

Przeglądy okresowe urządzeń rozdzielczych są kluczowe dla poprawnego ich działania
w całym okresie eksploatacji zwłaszcza dla poważnych urządzeń jak rozdzielnice WN. Wprawdzie charakteryzują się one wysoką niezawodnością działania, to jednak w przypadku gdy coś pójdzie nie tak mamy do czynienia z sytuacją problemów z zasilaniem dużego zakładu bądź strefy przemysłowej, dzielnicy miasta bądź odcinka kolejowej sieci trakcyjnej. A więc niezbyt przyjemnymi sytuacjami. Zatem warto przeprowadzać przeglądy okresowe, a system CMMS może być naszym sprzymierzeńcem w tych działaniach.

Sprawdź, jak system CMMS może poprawić Twoje procesy utrzymania ruchu! Zadzwoń do nas pod +48 12 400 41 70, aby dowiedzieć się więcej, lub przetestuj nasz system przez 14 dni bezpłatnie.