Special-Ops.pl

Jak chronić się przed przepięciami w instalacjach?

Jak chronić się przed przepięciami w instalacjach? Jak chronić się przed przepięciami w instalacjach?

Miedź przejmuje kontrolę nad samochodami elektrycznymi »

Miedź przejmuje kontrolę nad samochodami elektrycznymi » Miedź przejmuje kontrolę nad samochodami elektrycznymi »

news Konferencja „Zasilanie budynków oraz samochodów elektrycznych w energię elektryczną”

Konferencja „Zasilanie budynków oraz samochodów elektrycznych w energię elektryczną” Konferencja „Zasilanie budynków oraz samochodów elektrycznych w energię elektryczną”

Zapraszamy Państwa na kolejną konferencję techniczno-szkoleniową organizowaną przez redakcję „elektro.info”, która została poświęcona dwóm problemom: zasilaniu budynków w energię elektryczną w warunkach...

Zapraszamy Państwa na kolejną konferencję techniczno-szkoleniową organizowaną przez redakcję „elektro.info”, która została poświęcona dwóm problemom: zasilaniu budynków w energię elektryczną w warunkach normalnych i w czasie pożaru oraz ładowaniu samochodów elektrycznych. Konferencja odbędzie się 1 kwietnia (to nie prima aprilis!) w Warszawie, Centrum Konferencyjne WEST GATE, Al. Jerozolimskie 92.

Trwały układ uziomowy współczesnych stacji elektroenergetycznych

Na zdjęciu: zgrzeina otrzymana w wyniku zgrzewania egzotermicznego, wykonana dla trwałego połączenia dwóch miedziowanych bednarek StCu w gruncie, niewymagająca dodatkowej ochrony taśmą przed wpływem wilgoci (źródło: CBM Technology sp. z o.o.)
Na zdjęciu: zgrzeina otrzymana w wyniku zgrzewania egzotermicznego, wykonana dla trwałego połączenia dwóch miedziowanych bednarek StCu w gruncie, niewymagająca dodatkowej ochrony taśmą przed wpływem wilgoci (źródło: CBM Technology sp. z o.o.)

W artykule m. in. o tendencjach światowych w zapewnieniu trwałości uziomów stacji elektroenergetycznych, stosowaniu trwałych materiałów na uziomy stacji elektroenergetycznych w Polsce oraz trwałych połączeniach elementów układu uziomowego w gruncie metodą zgrzewania egzotermicznego.

Zobacz także

Użytkowanie energii elektrycznej na placu budowy (część 5.)

Użytkowanie energii elektrycznej na placu budowy (część 5.) Użytkowanie energii elektrycznej na placu budowy (część 5.)

Na placu budowy ochrony przed skutkami wyładowań atmosferycznych oraz przepięć wywołanych czynnościami łączeniowymi w sieci zasilającej wymagają przede wszystkim obiekty zaplecza budowy oraz, w większości...

Na placu budowy ochrony przed skutkami wyładowań atmosferycznych oraz przepięć wywołanych czynnościami łączeniowymi w sieci zasilającej wymagają przede wszystkim obiekty zaplecza budowy oraz, w większości przypadków, także nowo wznoszone obiekty. Rozróżniamy przy tym ochronę zewnętrzną, mającą na celu zminimalizowanie skutków bezpośredniego trafienia pioruna w obiekt, oraz ochronę wewnętrzną, zabezpieczającą czułe elektroniczne urządzenia przed przepięciami powodowanymi przez zjawiska atmosferyczne...

Nowe normy dotyczące ochrony odgromowej obiektów budowlanych

Nowe normy dotyczące ochrony odgromowej obiektów budowlanych Nowe normy dotyczące ochrony odgromowej obiektów budowlanych

Urządzenie piorunochronne powinno przejąć i odprowadzić do ziemi prąd wyładowania piorunowego w sposób bezpieczny dla ludzi oraz eliminujący możliwość uszkodzenia chronionego obiektu budowlanego oraz urządzeń...

Urządzenie piorunochronne powinno przejąć i odprowadzić do ziemi prąd wyładowania piorunowego w sposób bezpieczny dla ludzi oraz eliminujący możliwość uszkodzenia chronionego obiektu budowlanego oraz urządzeń w nim zainstalowanych. Obecnie wprowadzane są cztery nowe normy serii PN-EN 62305, określające zasady ochrony odgromowej obiektów budowlanych. W normach tych szczególną uwagę zwrócono na ochronę przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym, którego oddziaływanie może spowodować uszkodzenie...

Jak chronić obiekty budowlane przed przepięciami i wyładowaniami? (część 1.)

Jak chronić obiekty budowlane przed przepięciami i wyładowaniami? (część 1.) Jak chronić obiekty budowlane przed przepięciami i wyładowaniami? (część 1.)

Projekt ochrony odgromowej obiektu budowlanego należy wykonywać zgodnie z wymaganiami normy PN-xx/E 05003 Instalacje odgromowe obiektów budowlanych lub zgodnie z normą PN-IEC 60124 Instalacje odgromowe....

Projekt ochrony odgromowej obiektu budowlanego należy wykonywać zgodnie z wymaganiami normy PN-xx/E 05003 Instalacje odgromowe obiektów budowlanych lub zgodnie z normą PN-IEC 60124 Instalacje odgromowe. Żadna z tych norm nie obejmuje jednak wszystkich zagadnień związanych z ochroną odgromową. Wręcz przeciwnie, w normach tych występuje różne podejście do oceny zagrożenia piorunowego, które stanowi podstawę do przyjęcia określonego poziomu ochrony odgromowej.

W artykule:

• Tendencje światowe w zapewnieniu trwałości uziomów stacji elektroenergetycznych
• Stosowanie trwałych materiałów na uziomy stacji elektroenergetycznych w Polsce
• Trwałe połączenia elementów układu uzimowego w gruncie metodą zgrzewania egzotermicznego
• Trwałe połączenia przewodów uziemiających w gruncie i nad powierzchnią gruntu

Układ uziomowy stacji elektroenergetycznych to jeden z podstawowych środków zapewnienia ich bezpiecznego użytkowania, którego najistotniejsze funkcje to:

a) redukowanie zagrożenia porażeniowego związanego z dotykiem pośrednim:

  • sterowanie rozkładem potencjału na powierzchni gruntu,
  • ograniczenie napięć rażeniowych (krokowych, dotykowych),

b) zapewnienie działania środkom ochrony dodatkowej przy uszkodzeniu przewodu PEN,

c) ograniczenie napięć przy przepływie prądów bezpośrednich wyładowań piorunowych, prądów przepięć piorunowych i łączeniowych oraz prądów zakłóceniowych, występujących w wyniku uszkodzenia izolacji roboczej.

Trwałość układu uziomowego – to zdolność jego wszystkich elementów, w całym okresie ich eksploatacji, do przewodzenia prądów zwarciowych i udarowych (piorunowych), o wartościach przyjętych do obliczeń na etapie projektowania instalacji uziemiającej, a wynikających z miejsca lokalizacji uziomu w sieci elektroenergetycznej oraz spodziewanego poziomu zagrożenia piorunowego, bez zmiany jego wymaganych parametrów elektrycznych i mechanicznych w czasie.

Stabilność w czasie elektrycznych parametrów układu uziomowego stacji elektroenergetycznych ma fundamentalne znaczenie dla jej poprawnego funkcjonowania oraz dla bezpieczeństwa personelu obsługującego, ale również osób postronnych i zwierząt, jeśli znajdą się w bezpośredniej bliskości ogrodzenia stacji. Mając przy tym na uwadze zakładany, zwykle kilkudziesięcioletni okres użytkowania stacji, należy zaznaczyć, że zapewnienie adekwatnej trwałości uziomu stanowi poważne wyzwanie projektowe.

Z długim okresem eksploatacji stacji elektroenergetycznych dobrze komponuje się coraz częstsze stosowanie urządzeń stacyjnych wykonanych w technologii GIS (izolowanych gazem SF6), których trwałość określana jest na 50 lat.

Czynników wpływających na trwałość i warunki eksploatacji układów uziomowych stacji elektroenergetycznych SN/nn jest wiele.

Część z nich wynika z warunków fizykochemicznych lokalnego gruntu i materiału stosowanego na uziomy, a część – z konstrukcji układu uziomowego i sposobu jego eksploatacji [18].

Z uwagi na fakt, iż układ uziomowy jest pogrążony w ziemi, bardzo trudno jest na bieżąco kontrolować jego rzeczywisty stan techniczny.

W praktyce okresowe pomiary rezystancji uziemienia pozwalają jedynie na wykrycie zaistniałego uszkodzenia dopiero wtedy, gdy ze względu na korozję lub uszkodzenie mechaniczne nastąpi przerwanie ciągłości układu uziomowego w określonym, zazwyczaj w jego najsłabszym miejscu. Może wtedy nastąpić odłączenie fragmentu układu uziomowego, co zazwyczaj uwidacznia się znaczącym wzrostem wartości rezystancji uziemienia w stosunku do wyników wcześniej przeprowadzanych pomiarów.

Niestety, może wystąpić również sytuacja, w której nawet bardzo skorodowany uziom wciąż zachowuje ciągłość galwaniczną, co może pozostać niewykryte w czasie okresowych pomiarów rezystancji uziemienia. Natomiast w przypadku przepływu przez takie miejsce doziemnych prądów zwarciowych lub częściowych prądów pioruna skorodowany układ nie będzie w stanie odprowadzić wydzielanej w takim miejscu energii cieplnej, zbyt dużej dla radykalnie zmniejszonego przekroju przewodu uziomowego. Skutkuje to jego przerwaniem i może doprowadzić do poważnych konsekwencji.

Tendencje światowe w zapewnieniu trwałości uziomów stacji elektroenergetycznych – trwałe materiały na uziomy

Utrzymanie stabilności elektrycznych parametrów układu uziomowego stacji elektroenergetycznych w długim czasie ich eksploatacji wiąże się z koniecznością zastosowania odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych oraz odpowiednio trwałych materiałów na elementy uziemiające i ich wzajemne połączenia.

Obserwując stosowane na świecie rozwiązania zmierzające do uzyskania bezobsługowych układów uziomowych można zauważyć tendencję do coraz bardziej powszechnego stosowania materiałów o wysokiej odporności na korozję, takich jak miedź (Cu) i stal miedziowana (StCu), niekorodujące w szerokim zakresie warunków gruntowych.

Stal nierdzewna (StSt) i stal cynkowana (StZn) używane są zazwyczaj tylko wtedy, gdy warunki glebowe są szkodliwe dla miedzi [1].

Stal cynkowana, powszechnie stosowana w Polsce ze względu na niską cenę, jest coraz mniej popularna ze względu na stosunkowo krótki okres jej eksploatacji.

Uważa się również, że stosowanie stali cynkowanej i stali nierdzewnej jest typowym rozwiązaniem dla stalowych układów uziomów w połączeniu z ochroną katodową [1], co dodatkowo nie stanowi zachęty do wyboru stali StZn na uziomy tam, gdzie nie jest to niezbędne (rys. 1).

b trwaly uklad uziomowy rys1
Rys. 1. Silnie skorodowany płaskownik StZn – poziomy element układu uziomów rozdzielni 220 kV wykazuje ciągłość podczas badań napięć rażeniowych, jednak stanowi potencjalne zagrożenie występujące po przerwaniu jego ciągłości w wyniku przepływu przez takie osłabione miejsce doziemnych prądów zwarciowych lub częściowych prądów pioruna (źródło: RST sp.j.)

Właściwości korozyjne materiałów dopuszczanych do stosowania na uziomy przedstawiono w tab. 1. na podstawie zaleceń zawartych w normie odgromowej PN-EN 62305-3 [4]. Możemy w niej zauważyć, iż miedź i stal miedziowana elektrolitycznie to materiały dobre w wielu środowiskach.

Stal nierdzewna, charakteryzująca się najwyższą odpornością na korozję, nie jest zalecana do stosowania w glebach zawierających dużą zawartość chlorków, a miedź i stal miedziowana nie powinny być stosowane w glebach zawierających związki siarki.

b trwaly uklad uziomowy tab1
a: Stal cynkowana może korodować w gruncie gliniastym lub wilgotnym.
b: Stal cynkowana nie powinna przechodzić z betonu do ziemi z powodu możliwej korozji stali tuż na zewnątrz betonu.
c: W rejonach przybrzeżnych, w których w wodzie gruntowej może występować sól, nie zaleca się stosowania stali cynkowanej stykającej się ze stalą zbrojenia w betonie.
d: Stal nierdzewna w warunkach beztlenowych (np. w glinie) będzie korodować niemal tak szybko jak stal miękka.

Tab. 1. Właściwości korozyjne materiałów na uziomy (na podstawie PN-EN 62305-3 [4]

Z kolei stal cynkowana (przy czym tylko na gorąco) dopuszczona jest do stosowania jedynie w gruntach łagodnych i tylko tam, gdzie miedź i stal miedziowana nie powinny być stosowane (w glebach zawierających związki siarki).

Ponadto coraz szerzej podkreślane jest negatywne zjawisko korozji elektrochemicznej występującej w przypadku łączenia uziomów sztucznych ze stali cynkowanej z uziomem fundamentowym, co w znacznym stopniu ogranicza stosowanie stali cynkowanej wszędzie tam, gdzie stosuje się fundamenty (prefabrykowane betonowe stacje kontenerowe, budynki stacyjne, betonowe słupy z przewodem uziemiającym podłączonym do prętów zbrojeniowych, betonowe stopy fundamentowe słupów).

Obecnie takie rozwiązanie, gdy do fundamentu wykorzystanego jako uziom łączy się zewnętrzne elementy układów uziomów ze stali StZn uznaje się za niezgodne ze sztuką inżynierską, gdyż informację na ten temat możemy znaleźć w podstawowych dokumentach normalizacyjnych odnoszących się do projektowania i montażu instalacji niskiego napięcia [3] oraz urządzeń piorunochronnych [4].

Więcej wiadomości na ten temat można znaleźć na przykład w publikacjach [16, 17].

Mając na uwadze wyjątkowo długi okres trwałości uziomów miedzianych (ponad 50 lat) i miedziowanych (30–40 lat) w stosunku do uziomów ze stali cynkowanej (do kilkunastu lat) w rozwiązaniach światowych spotyka się głównie elementy uziomów wykonane z miedzi bądź stali miedziowanej.

Stal nierdzewna (trwałość szacowana na 40 lat) z uwagi na jej wysoką rezystywność oraz cenę w stosunku do uziomów miedziowanych nie znajduje tak szerokiego zastosowania.

Literatura

  1. PN-EN 50522:2011: Uziemienie instalacji elektroenergetycznych prądu przemiennego o napięciu wyższym od 1 kV
  2. IEEE Std 80-2013: IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding
  3. PN-HD 60365-5-54:2011: Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Uziemienia, przewody ochronne i przewody połączeń ochronnych
  4. PN-EN 62305-3:2011: Ochrona odgromowa. Część 3: Uszkodzenia fizyczne obiektów i zagrożenie życia
  5. PN-EN 62561-1:2017-07E: Elementy urządzenia piorunochronnego (LPSC). Część 1: Wymagania dotyczące elementów połączeniowych
  6. PN-EN 62561-2:2012E: Elementy urządzenia piorunochronnego (LPSC). Część 2: Wymagania dotyczące przewodów i uziomów
  7. PN-EN 62561-7:2018-04E: Elementy urządzenia piorunochronnego (LPCS). Część 7: Wymagania dotyczące substancji poprawiających jakość uziemień
  8. Standardowa Specyfikacja Funkcjonalna PSE: 2014-02 – Linia napowietrzna 400 kV. Uziemienia (zatwierdzono do stosowania 28.02.2014 r.)
  9. Standardowa Specyfikacja Funkcjonalna PSE: 2014-02 – Uziemienia dla istniejących linii NN (zatwierdzono do stosowania 28.02.2014 r.)
  10. Standardowa Specyfikacja Funkcjonalna PSE: 2014-02 – Stacje elektroenergetyczne NN (zatwierdzono do stosowania 07.12.2015 r.)
  11. Standard w sieci dystrybucyjnej ENEA Operator sp. z o.o.: Elektroenergetyczne linie napowietrzne i kablowe 110 kV. Wersja 05.2017. (obowiązuje od 01.07.2017 r.)
  12. Standard w sieci dystrybucyjnej ENEA Operator sp. z o.o.: Stacje elektroenergetyczne 110 kV. Zeszyt 1. Stacje dwutransformatorowe 110 kV/SN. Wersja 08.2017. (obowiązuje od 01.10.2017 r.)
  13. Specyfikacja techniczna: Uziomy pionowe i poziome. ENERGA-OPERATOR SA. Wersja: 02. Data wydania: 05.02.2015 r.
  14. Wytyczne do budowy systemów elektroenergetycznych w PGE Dystrybucja SA: Tom 01 - linie 110 kV (obowiązuje od 30.01.2018 r.)
  15. Standard techniczny nr 6/DTS/2015 budowy układów uziomowych w sieci dystrybucyjnej TAURON Dystrybucja S.A. (obowiązuje od 29.05.2015 r.)
  16. Maksimowicz T., Zielenkiewicz M.: Zalecenia norm dotyczące materiałów stosowanych na uziomy sztuczne łączone z uziomem fundamentowym, elektro.info, nr 4/2013
  17. Zielenkiewicz, M., Maksimowicz, T., Marciniak, R.: Instalacje uziemiające – zalecenia norm, Miesięcznik SEP INPE „Informacje o normach i przepisach elektrycznych”, nr 184-185, s. 67-87, styczeń 2015
  18. Zielenkiewicz, M. : Czynniki wpływające na trwałość i warunki eksploatacji układów uziomowych stacji elektroenergetycznych SN/nn, Miesięcznik SEP INPE „Informacje o normach i przepisach elektrycznych”, nr 220-221, s. 23-34, styczeń-luty 2018
  19. System Galmarweld – zgrzewanie egzotermiczne. Broszura CBM Technology.
Aby przeczytać pełną wersję artykułu należy wykupić prenumeratę i zalogować się.

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.