Awaryjność sieci energetycznych. Sposoby zwiększania niezawodności zasilania odbiorców elektrycznych w przemyśle.
Parametry sieci energetycznej
Aktualny rozwój technologii oraz wzrastająca z każdym rokiem liczba odbiorów energii elektrycznej zmusza spółki dystrybucyjne do utrzymywania wysokiej jakości dostarczanej energii oraz ciągłej poprawy niezawodności sieci przesyłowych.
Zachowanie parametrów w sieci, takich jak: wartość napięcia oraz jego częstotliwość w odpowiednim przedziale jest priorytetem wynikającym przede wszystkim ze ściśle określonych wartości napięć znamionowych, na których pracują niemal wszystkie urządzenia elektryczne podłączone do sieci.
W wielu gałęziach przemysłu niedopuszczalna jest przerwa w dostawie energii dłuższa niż kilka sekund ze względu na możliwość wystąpienia zagrożenia zdrowia lub życia ludzkiego, a także trwałych uszkodzeń urządzeń. Nierzadko wiąże się to również ze stratami finansowymi przedsiębiorstwa na dużą skalę.
Ciągłośc dostaw i jakość energii
Utrzymanie ciągłości dostaw wysokiej jakości energii elektrycznej stwarza jednak niemałe problemy natury techniczno-ekonomicznej. Znaczna część elementów infrastruktury sieci dystrybucyjnych w Polsce wymaga modernizacji lub całkowitej wymiany. Spowodowane jest to używaniem przestarzałych technologii konstrukcyjnych oraz kończącym się projektowym czasem eksploatacji wielu urządzeń przesyłowych, takich jak przewody, izolatory czy stacje transformatorowe.
Niektóre z linii zaprojektowane lub zmodernizowane były jeszcze w latach 70-tych ub. wieku, gdzie zalecany okres eksploatacji to około 25 lat. Taki stan rzeczy bez wątpienia wpływa na zwiększoną awaryjność sieci.
Linie napowietrzne
Dystrybucja energii elektrycznej na poziomie średnich (15-30 kV) i niskich (0,4 kV) napięć na terenie Polski realizowana jest przy użyciu linii napowietrznych oraz kablowych. Przeważający udział należy do tych pierwszych, ale w związku z coraz większą ilością wykonywanych modernizacji proporcje dążą ku wyrównaniu. Linie napowietrzne mają tę wadę, że są dużo bardziej narażone na niepożądane działanie warunków atmosferycznych, np.: silnych wiatrów, intensywnych opadów deszczu i śniegu, mrozu, burz. Innymi czynnikami wpływającymi na awaryjność linii napowietrznych są:
- zwierzęta (w tym ptaki),
- rozrastające się drzewa niszczące słupy lub zrywające linie,
- osoby postronne,
- starzenie lub zmęczenie materiałów konstrukcyjnych.
Głównymi zaletami tego rodzaju linii jest o połowę mniejszy koszt ich budowy i utrzymania, a także łatwiejszy dostęp w porównaniu do linii kablowych.
Podziemne linie kablowe
Linie kablowe cechują się tym, że są prowadzone pod gruntem, co pozytywnie wpływa na wygląd i estetykę krajobrazu. Dlatego też budowane są przede wszystkim na terenach miejskich. Na awaryjność sieci kablowych składa się mniej czynników niż w przypadku sieci napowietrznych. Największy udział wśród nich mają zwarcia występujące na tych liniach spowodowane przepaleniem bezpieczników lub zużyciem materiału izolacyjnego. Na uszkodzenia sieci kablowych często wpływają również roboty budowlane wykonywane w ich okolicy, a także błędy monterów pracujących przy instalacji takiej linii.
Wskaźniki niezawodności sieci
W elektroenergetyce do wyznaczenia niezawodności sieci przesyłowej używane są wskaźniki SAIDI i SAIFI. SAIDI (System Average Interruption Duration Index) jest współczynnikiem określającym średni czas trwania systemowej przerwy długiej (powyżej 3 minut) w dostawach energii elektrycznej przypadającej na jednego odbiorcę podłączonego do sieci w ciągu roku. SAIFI (System Average Interruption Frequency Index) uwzględnia średnią częstość występowania przerw w dostawie energii i jest współczynnikiem stanowiącym liczbę odbiorców narażonych na skutki wszystkich przerw w ciągu roku, podzieloną przez łączną liczbę obsługiwanych odbiorców. Oczywiście dąży się do uzyskania jak najniższych wartości tych wskaźników poprzez m.in. optymalne projektowanie rozgałęzień sieciowych oraz odpowiednie rozmieszczenie łączników w sieci.
W związku z występowaniem przerw w dostawie energii elektrycznej, co innymi słowy oznacza jej brak u odbiorcy w tym czasie należy brać pod uwagę zwiększenie niezawodności zasilania poprzez zastosowanie np. indywidualnych źródeł zasilania rezerwowego. Ma to szczególne znaczenie w przypadku odbiorców przemysłowych oraz instytucji publicznych, w których brak energii elektrycznej przez dłuższy czas może być katastrofalny w skutkach lub powodować duże straty finansowe, a to odbija się na rentowności zakładu.
Przy doborze odpowiedniego rodzaju źródła zasilania rezerwowego należy zwrócić uwagę na kilka ważnych aspektów. Po pierwsze należy scharakteryzować wymagania dotyczące niezawodności zasilania zakładu przemysłowego lub budynku danej instytucji.
Dokładniej, chodzi o określenie dopuszczalnych długości przerw w zasilaniu powodujących niewielkie zaburzenia w funkcjonowaniu przedsiębiorstwa. Wiąże się z tym ważna cecha różnych źródeł rezerwowych, jaką jest czas przełączania na zasilanie rezerwowe po zaniku napięcia na źródle podstawowym. Dla każdego rodzaju zasilania rezerwowego ten czas jest inny. Ponadto należy zwrócić uwagę na moc dobieranego urządzenia oraz czas, w którym będzie ono w stanie pokrywać ustalone zapotrzebowanie na energię bez udziału źródeł zewnętrznych.
W celu poprawy niezawodności zasilania stosuje się dodatkowe źródła oraz urządzenia wspomagające. Czytaj dalej …