Statystyki awarii w eksploatowanych systemach elektroenergetycznych wykazują, że znaczna większość zwarć łukowych w rozdzielnicach jest spowodowana przez nieprawidłowe działania człowieka lub starzenie urządzeń instalacyjnych. Jednym ze sposobów na zmniejszenie zagrożeń związanych z czynnikiem ludzkim lub sprzętowym jest koncentracja inwestycji na rozwiązaniach technicznych służących ulepszeniu środowiska pracy.
Podstawowe działania niezbędne dla systemu zabezpieczenia przed zwarciem łukowym w rozdzielnicy można oszacować z punktu widzenia prawdopodobieństwa wystąpienia zwarć łukowych lub z punktu widzenia ich szkodliwych skutków.
Wpływ zwarć łukowych w systemie elektroenergetycznym
Łuki elektryczne mogą powodować błyskawiczne i poważne oparzenia u osób przebywających w ich pobliżu. Przyczyną wypadków z łukiem elektrycznym jest zazwyczaj nieprawidłowe działanie rozdzielnicy.
Wyładowanie łukowe może z łatwością spowodować pożar, który poza natychmiastowymi szkodami emituje także gazy spalinowe i powoduje wtórne szkody wywołane działaniem dymu i osadów. Gazy powstające przy spalaniu urządzeń elektrycznych są szczególnie niebezpieczne dla ludzi przebywających w strefie zdarzenia.
Podatność urządzeń na uszkodzenia — funkcja czasu
Efektywny czas eksploatacji urządzeń sieci rozdzielczej wynosi zwykle kilkadziesiąt lat. Dystrybutorzy energii elektrycznej oraz przedsiębiorstwa przemysłowe dążą do maksymalizacji czasu eksploatacji posiadanych urządzeń i uzyskania przez to korzyści finansowych.
Czas eksploatacji urządzeń elektrycznych rozciąga się na kilka dekad, co oznacza, że pracują one w stopniowo zmieniającym się otoczeniu oraz obsługują zmieniającą się bazę odbiorców. Obowiązujące prawo i przepisy także mogą ulegać zmianom w trakcie okresu eksploatacji urządzeń.
Na przykład, system rozdzielnicy, który pierwotnie był przeznaczony do zasilania miejscowości o niewielkiej liczbie mieszkańców, może później być obciążony zasilaniem dużego centrum handlowego obsługującego tysiące klientów przez siedem dni w tygodniu. Rola spełniana przez system rozdzielnicy może także stać się znacznie ważniejsza. Ewentualne przerwy w dostawie energii elektrycznej mogą powodować poważne straty ekonomiczne u odbiorców.
Ponadto wzrastające obciążenie rozdzielnicy wymusza zamontowanie drugiego transformatora mocy podłączonego równolegle do pierwszego. W sytuacjach obciążenia szczytowego transformatory mogą pracować równolegle, co powoduje wzrost mocy zwarciowej. Wraz z tym rośnie energia zwarcia łukowego i skala szkód wynikających z jego wystąpienia.
Zmiana metod pracy stwarza zagrożenia
W systemach elektroenergetycznych wymagania konserwacyjne podstawowych urządzeń systemowych są generalnie niewielkie. Dlatego odstępy między przeglądami serwisowymi stają się dość długie. Istnieje też ograniczona potrzeba przeprowadzania kontroli na miejscu takich elementów, jak wyłączniki i przełączniki. W takich warunkach pracownicy nie będą mieli możliwości zdobycia niezbędnego doświadczenia do pracy przy elementach systemu elektroenergetycznego. Brak doświadczenia pracowników stwarza zwiększone ryzyko popełniania błędów w trakcie przeprowadzania prac konserwacyjnych i usuwania przyczyn zwarć.
Prawdopodobieństwo wypadku z wystąpieniem zwarcia łukowego rośnie wraz z rotacją pracowników firmy energetycznej. Wraz z odchodzeniem pracowników przedsiębiorstw dystrybucji energii elektrycznej na emeryturę spada średni poziom wiedzy brygad pracowniczych, ponieważ nowe osoby przyjmowane w ich miejsce nie mają odpowiedniego doświadczenia. Oprócz tego potrzeba zlecania prac konserwacyjnych firmom zewnętrznym przez operatorów sieci energetycznych jeszcze bardziej przyczynia się do wzrostu ryzyka błędu ludzkiego.
W miarę upływu lat stan urządzeń energetycznych ulega pogorszeniu. Starzenie się i degradacja elementów ochronnych oraz wyposażenia pomocniczego powoduje narażenie urządzeń na działanie kurzu, wilgoci, zmian temperatury i... gryzoni. Stan systemów rozdzielnicy podlega także szkodliwemu działaniu takich czynników, jak naprężenia i przeciążenia, które mogą powodować rozluźnianie złączy i degenerację przepustów.
Ocena ryzyka
Wybór właściwego zabezpieczenia przed zwarciem łukowym zwykle zaczyna się od rozpoznania zagrożeń, co z jednej strony wymaga oszacowania prawdopodobieństwa wystąpienia zwarcia łukowego, a z drugiej — skutków takiego zdarzenia.
Zakres i rodzaj wymaganych inwestycji zwiększających bezpieczeństwo i pewność działania systemu elektroenergetycznego oraz niezawodności dostaw energii elektrycznej do odbiorców można zbadać przeprowadzając analizę czynników ryzyka.
W procesie wyboru rozwiązania służącego zabezpieczeniu przed zwarciem łukowym w rozdzielnicy duże znaczenie ma przewidywany czas eksploatacji tej instalacji. Można w tym zakresie zastosować jedną z dwóch strategii. Jedną z nich jest możliwość przedłużenia czasu eksploatacji systemu rozdzielnicy przez dokonanie dodatkowych inwestycji, a drugą odnowienie całej instalacji rozdzielnicy.
W nowoczesnych systemach rozdzielnic prawdopodobieństwo uszkodzenia z powodu zwarcia łukowego jest relatywnie niskie. Pomimo to, może być uzasadnione, ze względów technicznych i montażowych, wyposażenie panelu sterowania rozdzielnicy w całościowe rozwiązanie nadzoru służące przez cały czas eksploatacji instalacji rozdzielnicy.
Prosimy o kontakt z lokalnym biurem handlowym ABB w celu przeprowadzenia rozpoznania ryzyka dla przypadku wystąpienia wyładowania łukowego w instalacji elektroenergetycznej eksploatowanej w danej firmie. Należy wybrać kraj — dane kontaktowe będą widoczne w dolnej części tej strony.
Rozwiązanie ABB do każdego zastosowania
Produkowane przez ABB systemy zabezpieczenia przed zwarciem łukowym dostarczają właściwych rozwiązań zarówno dla nowych projektów, jak i modernizacji. Z kompleksowego i kompatybilnego asortymentu dostępnych systemów zabezpieczeń przed zwarciem łukowym klienci mogą wybrać najbardziej odpowiadające im rozwiązania.
Istniejące schematy podstawowych zabezpieczeń można uzupełnić o niezależny system ochrony przed zwarciem łukowym lub zmodernizować je poprzez zastosowanie przekaźników zabezpieczeniowych posiadających w standardzie wbudowane funkcje ochrony przed zwarciem łukowym. Systemy zabezpieczeń przed zwarciem łukowym produkcji ABB realizują wykrywanie i izolowanie zwarć łukowych zaczynających się od zwarcia doziemnego lub zwarcia między obwodami instalacji.
Narzędzie wdrażania zabezpieczenia przed zwarciem łukowym przedstawia schemat wyboru produktów dla różnego rodzaju strategii i rozwiązań.
Inwestując w urządzenia do zabezpieczenia przed zwarciem łukowym, można zwiększyć bezpieczeństwo i pewność działania systemu rozdzielnicy. Inwestycje w urządzenia zabezpieczające przyczynią się także do wydłużenia czasu eksploatacji rozdzielnicy i pozwolą odłożyć na później inwestycję w nową rozdzielnicę lub nawet całą stację elektroenergetyczną.