Ekologiczne aspekty eksploatacji transformatorów energetycznych

Ochrona gruntu

Transformator energetyczny jest wypełniony mineralnym olejem izolacyjnym. Z punktu widzenia ochrony środowiska najlepiej byłoby unikać jakichkolwiek wycieków oleju. Objętości oleju wahają się od kilku do kilkudziesięciu metrów sześciennych, w zależności od mocy transformatora. W przypadku awarii wyciekający olej stanowi źródło skażenia gruntu, a w konsekwencji skażenia zbiorników i cieków wodnych.

Zapobieganie takim skażeniom polega na budowaniu szczelnych mis olejowych pod transformatorami (rys. 3). Misy te zbierają wody opadowe i olej wyciekający z kadzi (w przypadku awarii lub nieszczelności). Ścieki są kierowane do separatorów, w których dokonuje się rozdziału oleju i wody. Olej po separacji można zebrać i wywieźć, natomiast woda jest kierowana do kanalizacji deszczowej, rowów czy zbiorników naturalnych.

Stanowiska transformatorów zbudowane w czasach, gdy nie było wymagań dotyczących konieczności budowy zabezpieczeń przed wylaniem się oleju, powinny być przebudowane tak, aby spełniały warunki ekologiczne zapobiegające zanieczyszczeniu gruntu i wody olejem (np. jak na rys. 4).

Hałas i wibracje

Obowiązujące normy poziomu hałasu dopuszczają dla terenów przemysłowych hałas w granicach od 40 do 65 dB(A) w dzień i od 30 do 50 dB(A) w nocy. Transformator jest źródłem hałasu głównie z dwóch przyczyn: magnetostrykcji rdzenia i pracy wentylatorów przy chłodzeniu wymuszonym. Problem ten winien być dostrzegany już na etapie projektowania transformatora, gdyż rejestrowane poziomy hałasu generowanego przez transformatory najwyższych napięć i mocy mogą przekraczać 80 dB(A).

Stosowanie nowych gatunków blach transformatorowych i zmniejszanie indukcji w nowoczesnych rozwiązaniach przyczyniło się do zmniejszenia poziomu hałasu poniżej 70 dB(A) [4]. Głoszone są nawet poglądy, że hałas powodowany przepływem prądu (od strat obciążeniowych), wskutek ograniczenia hałasu powodowanego magnetostrykcją rdzenia, może stać się problemem pierwszoplanowym.

Budowa wentylatorów o zmniejszonym poziomie hałasu pozwoli ograniczyć tę część hałasu (6 do 8 dB(A)), za którą odpowiada układ chłodzenia. Takie specjalne wentylatory zaprojektowano i zbudowano w Japonii już na początku lat dziewięćdziesiątych, z przeznaczeniem do transformatorów chłodzonych i izolowanych sześciofluorkiem siarki [10].

W celu ograniczenia wpływu hałasu transformatora na otoczenie, w warunkach konkretnej stacji elektroenergetycznej, można:

• lokalizować transformator centralnie na terenie stacji, tak aby odległości do ogrodzenia były jak największe,
• lokalizować transformator w miejscu maksymalnie odległym od istniejących lub przewidywanych budynków mieszkalnych,
• stosować ekrany akustyczne w postaci szpalerów drzew wzdłuż ogrodzenia stacji,
• budować ekrany akustyczne w postaci betonowych ścian (ściana o grubości 5 cm może ograniczyć hałas o 10 do 25 dB(A), zależnie od jej wymiarów i usytuowania,
• obudować transformator budynkiem tłumiącym hałas.

Oddziaływania elektromagnetyczne

Przy częstotliwości 50 Hz (gdzie zawsze jesteśmy w tzw. polu bliskim) można oddzielnie rozpatrywać obie składowe: magnetyczną i elektryczną pola elektromagnetycznego. Składowa elektryczna jest ekranowana przez kadź transformatora i może pochodzić jedynie od wyprowadzeń, w przypadku gdy transformator jest podłączony do linii napowietrznej. Składowa magnetyczna pochodzi od strumienia rozproszenia (strumień główny zamyka się w rdzeniu) i ma niewielką wartość, rejestrowaną bezpośrednio na powierzchni kadzi.

Na rysunku 5 pokazano wyniki badań własnych. Jak widać, rejestrowane wartości są znacznie poniżej ekspozycji społecznych dopuszczalnych na poziomie 1 kV/m dla składowej elektrycznej i 75 μT (60 A/m) dla składowej magnetycznej.