AGH EAIiE	Nowe techniki przesyłu i rozdziału energii elektrycznej
Kierunek: Elektrotechnika				Rok: IV
Temat ćwiczenia: Stacja Elektroenergetyczna Campus UJ.						Ćwiczenie nr 2
Grupa: 3	Wykonali: 1. Roman Grzegorz 4.Dariusz Papuga 2. Raźny Marcin 5.Łaz Michał 3. Mycek Tomasz 6.Arkadiusz Porębski 7.Aleksander Polakowski 8.Piotr Pyzik 9.Michał Zemła 10. Mariusz Hudyga
Data wykonania ćwiczenia: 18.III.2004			Data oddania sprawozdania: 27.V.2004		Ocena:

I. Cel ćwiczenia:

Celem niniejszego ćwiczenia było zapoznanie się z budowa nowoczesnej linii kompaktowej 110 kV jak również Stacji wnętrzowej 110/15 kV Campus(w izolacji SF6) która znajduje się w okolicy nowego obiektu UJ.

Zarówno linia jak i stacja to jedno z najnowocześniejszych osiągnięc w dziedzinie elektroenergetyki znajdujące się na terenie Polski.

II. Budowa linii kompaktowej 110 kV.

Kompaktowe linie 110kV na słupach pełnościennych.

Linię zbudowano na słupach pełnościennych, dzięki czemu wyeliminowano negatywne cechy tradycyjnej linii napowietrznej wpływające na krajobraz. Nowe konstrukcje wsporcze mają obmiar i kształt zbliżony do innych słupów znajdujących się przy drodze, takich jak słupy oświetleniowe oraz słupy trakcji tramwaju. Zwisy przewodów są małe, co wizualnie zbliża je do zwisów trakcji tramwajowej. Przyjęto pionowy układ przewodów w związku z wymaganiami stawianymi przez Zarząd Dróg i Komunikacji. Posadowienie konstrukcji wsporczych na małogabarytowych fundamentach umożliwiło zlokalizowanie linii w niespełna dwumetrowym pasie zieleni pomiędzy jezdnią a torowiskiem tramwajowym. Linia wzdłuż której zlokalizowany jest chodnik, została tak zaprojektowana, aby natężenie pola elektrycznego na wysokości 1,8m nie przekraczało wartości 1kV/m.

Słup pełnościenny składa się z dwóch część (rur o przekroju 12-kątnym, ocynkowanych) nasuwanych na siebie na odległość od 0,6m (słup przelotowy) do 1m (słup mocny). Części składowe słupa mogą mieć do 17m długości. Oczywiście rury te są szersze u dołu i węższe u góry co umożliwia nasunięcie na siebie obu komponentów i niemożliwość ich samoczynnego rozłączenia gdy słup już stoi. Przykładowo cały słup przelotowy ma wymiary: średnica u dołu 0,5m a u góry 0,24m, natomiast mocny średnica u dołu 0,86m a u góry 0,55m. Ciężar takich słupów kolejno: przelotowy 1500kg i mocny do 4000kg. Grubość rury słupa dla przelotu 7mm i do 12mm dla mocnego.

Fundamenty są wylewane na miejscu i tworzone są w następujący sposób. Zakopuje się w ziemi kręgi betonowe na głębokość od 2,5 do 7,5 m w zależności od funkcji słupa. W środek wstawia się słup i dodatkowe zbrojenie poczym zalewa się betonem wolną przestrzeń. Dodatkowo każdy słup na wysokości ok.1-2m ma małe drzwiczki przez które także się wlewa beton w celu wypełnienia słupa spoiwem.
Drzwiczki te pełnią także dodatkową funkcję. W związku z tym iż słup na szczycie ma mały daszek i nie jest szczelnie zamknięty to dzięki tym drzwiczkom następuje wentylacja środka słupa i usuwanie ewentualnie nagromadzonej tam wilgoci.
Możliwe jest także takie przygotowanie fundamentu z śrubami, aby można było przykręcić słup do fundamentu, ale jest to oczywiście rozwiązanie droższe.
Na całej długości linii zastosowano podwójną izolację kompozytową w związku z obostrzeniem drugiego i trzeciego stopnia. Należy jeszcze nadmienić, iż przęsło nominalne dla tego typu słupów wynosi 120m, jest wiec o połowę mniejsze od typowego przęsła linii 110kV na słupach kratowych. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie zwiększenia długości przęsła, ale za tym idzie zwiększenie grubości słupów i kosztów linii.

W przewodzie odgromowym który chroni linię przed wyładowaniami atmosferycznymi,

biegnie wiązka światłowodów .Takie rozwiązanie pozwala zamknąć drogę światłowodową z Krakowa do Zakopanego, a dalej przez Niedzicę do Nowego Sącza.

Dzięki niej przesyłane są dane bez kosztownych dzierżaw.

Analiza kosztów przeprowadzona przez Energoprojekt w stosunku do linii zbudowanej w sposób tradycyjny przedstawia się następująco:
Linia 110kV na słupach kratowych 425 tys. zł - 100%
Linia 110kV na słupach rurowych 480 tys. zł - 113%
Linia kablowa 110kV 1530 tys. zł - 360%

Przy tych kosztach założono tą samą długość linii oraz następujące parametry: przewody robocze AFL8-525mm2, odgromowe AFL1,7-95mm2, długość przęsła na słupach rurowych - 125m, długość przęsła na słupach kratowych 250m.

Porównanie czynników składowych linii przedstawia poniższa tabela:

Linia kończy się słupem kablowym i wprowadzeniem kabla do wnętrzowej stacji 110/15kV Campus.

Linia może powstawać tam gdzie nie ma możliwości, czy to technicznej czy prawnej, na zlokalizowanie klasycznej linii na słupach kratowych.

Zalety linii kompaktowej:

Do zalet linii na słupach rurowych należą niewielkie rozmiary słupów jak i fundamentów, a co za tym idzie łatwiejsze uzyskiwanie zgody od właścicieli terenu na ich posadowienie. Znika problem kradzieży kątowników ze słupów doskwierający chyba każdemu zakładowi energetycznemu.

Linia może powstawać tam gdzie nie ma możliwości, czy to technicznej czy prawnej, na zlokalizowanie klasycznej linii na słupach kratowych.

Wady linii :

Do wad można zaliczyć problemy transportowe, gdyż pojedyncza część słupa ma do 17m długości i należy przewieźć ją w całości. Nie ma możliwości konserwacji wewnętrznej części słupa. W przypadku uszkodzenia należy wymienić całą część (dolną lub górną rurę), co w przypadku słupa kratowego jest zawsze tańsze. Możliwe jest także delikatne wygięcie całego słupa a to wpływa niekorzystnie na wizualną ocenę linii.

Mimo to jest to bardzo ciekawe rozwiązanie techniczne linii 110kV i możliwe że zacznie się coraz częściej pojawiać w miastach, gdzie coraz ciężej jest o pozyskanie gruntu pod nowo projektowane linie.

Model słupa rurowego na Stacji Campus UJ.

III. Budowa stacji wnętrzowej 110/15 kV Campus.

Stacja wnętrzowa 110/15kV Campus.

Cała stacja 110/15kV wykonana jest w izolacji SF6. Dzięki temu mieści się w budynku na małym terenie.

Właściwości SF6 jako środka izolującego i gaszącego łuk elektryczny :

- SF6 to gaz bezwonny , bezbarwny , bez smaku , niepalny , chemicznie bardzo stabilny do temperatury 500 C , nie podlega stężeniu

- ma wytrzymałość 2,5 - 3 krotnie większą od powietrza przy takim samym ciśnieniu

- posiada bardzo dobre właściwości gaszenia łuku elektrycznego poprzez bardzo dobre odprowadzenie ciepła

Rozdzielnie gazowe buduje się jako wnętrzowe i napowietrzne. Są głównie budowane w dużych miastach , centrach przemysłowych gdzie brakuje miejsca oraz duża role odgrywają względy architektoniczne.

W rozdzielni gazowej szyny zbiorcze i wszystkie urządzenia rozdzielcze są umieszczone w hermetycznych rurach i zbiornikach wypełnionych SF6 które są wykorzystywane również jako konstrukcje nośne.

Rozdzielnica powinna być tak zbudowana i eksploatowana , aby przy niskich temperaturach nie doszło do skroplenia gazu.

Osłony wykonuje się najczęściej ze stali , ze względu na łatwość uzyskania niezbędnej szczelności , dużą wytrzymałość mechaniczną oraz odporność na działanie łuku.

Przy dużych prądach znamionowych następuje jednak silne nagrzewanie się osłon pod wpływem strat spowodowanych prądami wirowymi i zjawiskiem histerezy. Aby tego uniknąć stosuje się osłony z materiałów nie magnetycznych (stopów aluminium i innych). Osłony wykonuje się w kształtów walców i rur w celu uzyskania jednorodnego pola elektrycznego.

Osłony rozdzielni sa dzielone na szczelne komory zawierające jedno lub kilka urządzeń.

Podział na szczelne komory ma umożliwić łatwe wykonywanie prac konserwacyjnych i remontowych , oraz możliwość budowy rozdzielni o dowolnym układzie szyn zbiorczych , oraz dowolnym wyposażeniu pól.

Aparatura łączeniowa i inne urządzenia w rozdzielniach SF6 różnią się od tradycyjnych wykonań. Posiadają one mniejsze wymiary , wagę i są przystosowane tylko do tego typu rozdzielni. Napędy wszystkich łączników umieszczone są na zewnątrz obudowy w sposób aby zapewnić łatwy dostęp konserwacji.

W rozdzielniach są stosowane wyłączniki gazowe jednociśnieniowe w których przy wyłączaniu wraz z stykiem ruchomym porusza się cylinder sprężający gaz.

Gaz przepływając przez dysze wyłącznika gasi łuk elektryczny.

Odłączniki są wyposażone w napędy maszynowe. Posiadają one wzierniki umożliwiające obserwację stanu położenia styków (bezpieczeństwo obsługi).

W rozdzielniach gazowych przyjęto zasade stosowania miedzy wszystkimi odłącznikami i wyłącznikami uziemniki. Liczba ich jest większa niż w rozdzielnich konwencjonalnej spowodowane jest to nie możnością zakładania uziemniaczy przenośnych.

W rozdzielniach tradycyjnych głównym celem ochrony przepięciowej jest ochrona izolacji transformatora natomiast w rozdzielni SF6 należy chronic tez izolacje samej rozdzielni.

Rozdzielnice gazowe musza być montowane w fabryce w nienagannej czystości ze wzgledu na duże naprężenia w dielektryku.

Rozdzielnica jest poddawana szerokim badaniom elektrycznym w fabryce następnie jest dzielona na bloki przeznaczone do transportu napełnione azotem o podwyższonym ciśnieniu w celu zabezpieczenia przed wilgocią. Na stacji docelowej usuwa się z poszczególnych przedziałów azot i napełnia SF6 . Po montażu dokonuje się prób elektrycznych i szczelności.

W Stacji „Campus” pracują :

- wyprodukowana przez firmę "Siemens" modułowa rozdzielnica wnętrzowa "GIS" 110 kV

- dwusystemowa rozdzielnica 15 kV firmy "ALSTOM".

Rozwiązania zastosowane w jej wnętrzu jak i na słupie końcowym są bardzo ciekawe i nowatorskie.

Na słupie końcowym izolacja w całości wykonana jest w technice gum silikonowych tzn. zarówno izolatory, ograniczniki przepięć i głowice są w izolacji kompozytowej. Ciekawostką jest, iż każdy z tych elementów ma inny kolor: izolatory są niebieskie, ograniczniki szare a głowice brązowe.

Stacja Campus zasila docelowo tereny przeznaczone dla rozwoju nowoczesnych technologii: III Kampus Uniwersytetu Jagiellońskiego, Centrum Badawcze Polskiej Akademii Nauk, Papieską Akademię Teologiczną, Park Technologiczny w Pychowicach oraz nowo powstałe w tej części miasta osiedla mieszkaniowe.

Zalety stacji z SF6 :

- duza niezawodność rozdzielnic gazowych

- łatwa i bezpieczna rozbudowa

- dużę bezpieczeństwo obsługi

- mała kubatura rozdzielni

- wymiary umożliwiają instalowanie rozdzielni w dużych miastach i wysoko zurbanizowanej powierzchni

- dzięki szczelnej obudowie pracuja nie zaleznie od czynników atmosferycznych

- zuzycie materiału jest wielokrotnie mniejsze niż w przypadku rozdzielni konwencjonalnej

- czas montażu krótszy

- niski poziom przepięc łączeniowych

- spełnienie wymogów ochrony środowiska

Wady stacji z SF6 :

- duzy koszt rozdzielni gazowych

- czas remontów jest dłuższy i bardziej skomplikowany niż w stacjach konwencjonalnych

- niewielki ubytek gazu w rozdzielniach gazowych.

    

Pomimo dużych kosztów rozdzielni gazowych udział tych rozdzielni w krajach wysokorozwiniętych jest bardzo duży sięgający 35 - 40 % i wystepuje tendencja do budowy wszystkich nowych rozdzielni WN jako rozdzielni gazowych.

---