|
|
Krajowe sieci dystrybucyjne a bezpieczeństwo zasilania odbiorców
Problemy zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej
Zapewnienie bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej do odbiorców wymaga ze strony przedsiębiorstwa energetycznego bardzo szerokich działań, tak w trakcie eksploatacji sieci, jak i w fazie opracowywania planów rozwoju sieci elektroenergetycznych, czyli budowy nowych elementów, które spowodują zmniejszenie awaryjności układów oraz poprawę jakości (głównie warunków napięciowych). Rozwój sieci ma zapewnić również zmniejszenie strat sieciowych (zwiększenie efektywności energetycznej), a w konsekwencji zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych zmiennych przedsiębiorstwa energetycznego. Podobne oszczędności może uzyskać przedsiębiorstwo przez modernizację elementów sieci, która jest często niezbędna z uwagi na znacznie dłuższy okres ich eksploatacji od okresu amortyzacji i występujące znacznie wyższe koszty zapewnienia poprawnej pracy tych elementów. Złożoność problemu bezpiecznych dostaw energii do odbiorców nie pozwala na całościowe przedstawienie go w prezentowanym artykule. Jednak poniżej zasygnalizowano te zagadnienia, które mają poprawić pewność zasilania głównie drobnego odbiorcy rozproszonego.
Przedsiębiorstwa energetyczne realizują inwestycje w następujących zakresach:
- budowy nowych i modernizacji dotychczas eksploatowanych elementów sieci - jako ogólna strategia zwiększenia majątku sieciowego niezbędnego dla poprawnej pracy sieci,
- przyłączenia nowych odbiorców do sieci,
- budowy sieci dla przyłączania źródeł generacji rozproszonej.
Plany przedsiębiorstw energetycznych powinny zapewnić minimalizację nakładów i kosztów przez nie ponoszonych w celu ograniczenia nadmiernego wzrostu stawek opłat przesyłowych przy zagwarantowaniu dostaw energii o wymaganej jakości. Sporządzenie planów rozwoju przez przedsiębiorstwo energetyczne napotyka często bariery spowodowane brakiem planów zagospodarowania przestrzennego. Plany te powinny być przygotowane przez gminy i stanowić podstawę planowania oraz organizacji zaopatrzenia nie tylko w energię elektryczną, ale również w ciepło i gaz. Innym, bardzo skomplikowanym problemem są trudności w uzyskaniu zgody na zawłaszczenie terenu pod budowę linii elektroenergetycznych, które wydłużają często okres budowy i zwiększają nakłady inwestycyjne. Wybrane zalecenia przy planowaniu rozwoju krajowej sieci dystrybucyjnej średniego i niskiego napięcia można wg [10] określić w sposób następujący:
- dla sieci SN - w obszarach podmiejskich i małych miastach typowym rozwiązaniem powinna być sieć kablowa, a w strefach wiejskich - sieć napowietrzna, z niewielkim udziałem kabli (jako fragmentów sieci napowietrznej),
- dla sieci nN na obszarach wiejskich podstawowym rozwiązaniem powinno być:
-
- przy odbiorcach rozproszonych - sieć przewodów izolowanych zawieszanych na słupach,
- przy zabudowie ciągłej lub zwartej - sieć kabli ziemnych lub mieszana (kable ziemne i przewody izolowane),
- tradycyjne linie z przewodami gołymi powinny być tylko rozwiązaniem uzupełniającym, stosowanym na terenach niezadrzewionych.
Postęp techniczny w budowie sieci spowodował, że coraz powszechniejsze jest stosowanie łączników zdalnie sterowanych (ŁZS), które poprawiają pewność zasilania i umożliwiają stosowanie nowych układów rozległych sieci średniego napięcia. Oddzielnym zagadnieniem jest optymalny wybór liczby i miejsc lokalizacji łączników ŁZS. Analizując rozwiązania konstrukcyjne poszczególnych elementów sieciowych w aspekcie planowania rozwoju wiejskiej sieci elektroenergetycznej średniego i niskiego napięcia należy uwzględniać przede wszystkim linie napowietrzne z przewodami izolowanymi i nowoczesne stacje transformatorowo-rozdzielcze. Linie napowietrzne z przewodami izolowanymi:
- na średnim napięciu - to zarówno linie z przewodami w pełni izolowanymi jak i linie z przewodami w osłonach izolacyjnych,
- na niskim napięciu - to linie z izolowanymi przewodami samonośnymi.
Zastosowanie przewodów izolowanych praktycznie całkowicie eliminuje awarie linii spowodowane przez wiatr i burze, śnieg i sadź na przewodach i drzewach [10]. Zastosowanie przewodów izolowanych znacznie zmniejsza nakłady na okresowe wycinki drzew rosnących wzdłuż linii, a w przypadku linii niskiego napięcia nie wymaga stosowania poprzeczników z izolatorami i pozwala na stosowanie slupów drewnianych. Wybór rozwiązania konstrukcyjnego stacji transformatorowo-rozdzielczej SN/nN uzależniony będzie od występującego charakteru zabudowy. Dla tzw. odbiorców rozproszonych wskazane jest stosowanie stacji słupowych (dupy z żerdzi strunobetonowych wirowanych) z transformatorem o mocy znamionowej do 400 kVA, zasilanych po stronie SN linią napowietrzną i wyprowadzeniami obwodów nN liniami napowietrznymi albo kablami ziemnymi.
Spore korzyści przynosi instalowanie małogabarytowych stacji transformatorowo-rozdzielczych SN/nN o mocach znamionowych transformatorów od 250 do 630 kVA zapewniających wysoki poziom bezpieczeństwa i komfort obsługi stacji, zwartą budowę, niewielkie wymiary i wagę, łatwy transport oraz szybki montaż w terenie, mały zakres prac konserwacyjnych, estetyczny wygląd stacji umożliwiający dopasowanie wystrojem zewnętrznym do otoczenia (stacja nie stanowi dysonansu architektonicznego).
Bardzo ważnym zadaniem, które muszą rozwiązywać przedsiębiorstwa energetyczne jest przyłączenie źródeł generacji rozproszonej, z reguły o niewielkich jednostkowych mocach wytwórczych, dostarczających energię w pobliżu jej zapotrzebowania. Źródła te są istotnym elementem poprawy bezpieczeństwa energetycznego, a dodatkową korzyściąjest wykorzystanie lokalnych źródeł energii. Podstawowymi problemami, jakie występują przy włączaniu tych źródeł do sieci elektroenergetycznej, wg [11] są:
- chimeryczność źródeł, tzn. nieoznaczoność ilości i czasu wprowadzenia wytworzonej energii do sieci, a w konsekwencji konieczność utrzymywania kosztownych rezerw mocy,
- odchylenia od poziomu lokalnych napięć poza granice normy,
- wpływy źródeł na straty mocy czynnej i biernej w sieci. Przyłączenie źródła rozproszonego do węda systemu elektroenergetycznego pociąga za sobą zmianę stanu pracy tego systemu. Można stwierdzić, że źródła te powodują wiele problemów technicznych, które skutkują konkretnymi ograniczeniami i muszą być na bieżąco rozwiązywane. Można wg [11] zaliczyć do nich:
- dwukierunkowy rozpływ mocy,
- potencjalny wzrost wskaźników termicznych wyposażenia,
- obniżone możliwości regulacji napięcia - odchylenia i wahania napięcia mogą przekraczać wartości dopuszczalne w tym zakresie,
- podwyższone poziomy mocy zwarciowych w miejscu przyłączenia źródła,
- zmniejszenie skuteczności zabezpieczeń i mechanizmów koordynacji.
Tendencja do wprowadzania coraz większej liczby źródeł generacji rozproszonej będzie skutkowała nowym podejściem do pracy układów sieciowych. Współpraca tych źródeł będzie zależała w dużym stopniu od tego, jakie zadania będą miały do spełnienia. Źródła rozproszone mogą być stosowane do specjalnych celów, np. dostawy mocy do konkretnego odbiorcy charakteryzującego się wysokimi wymaganiami w zakresie pewności zasilania. Źródła te mogą powoli stawać się głównymi źródłami energii elektrycznej. W takim przypadku obecna sieć będzie przekształcać się w tzw. mikrosieci, w skład których będą wchodzić grupy odbiorców, nowoczesne urządzenia generujące o małej mocy oraz nowoczesne systemy zabezpieczeń i monitoringu. Te mikrosieci będą mogły współpracować ze sobą, np. wymieniając nadwyżki wytwarzanej mocy i energii.
Biorąc to pod uwagę trzeba zdawać sobie sprawę z tego, że przyszła struktura sieci i ich eksploatacja może być dostosowana do innych wymagań. Zawsze jednak nadrzędnym jej zadaniem będzie transport energii wysokiej jakości od wytwórcy do odbiorcy. Tradycyjna sieć dystrybucyjna może również stanowić niezbędne rezerwowe zasilanie.
Podsumowanie
W artykule przedstawiono ogólną charakterystykę aktualnego stanu elektroenergetycznych sieci rozdzielczych średniego i niskiego napięcia oraz wybrane problemy rozwoju tych sieci. Można powiedzieć, że przedsiębiorstwa energetyczne dążą do właściwego rozwoju i optymalnej eksploatacji sieci, co gwarantuje pewne dostawy energii odbiorcom. Występuje jednak jeszcze jeden poważny problem - poza wymienionymi wcześniej - a mianowicie problem finansowania rozwoju i modernizacji sieci. Polska sieć dystrybucyjna jest siecią, w której pracują elementy wyeksploatowane, wymagające wymiany lub modernizacji. Potrzeby kapitałowe w tym zakresie są niejednokrotnie większe od możliwości finansowych przedsiębiorstw. Ponadto poważną przeszkodą w przyłączaniu nowych odbiorców do sieci - szczególnie na obszarach z odbiorcami rozproszonymi - jest mała lub wręcz ujemna opłacalność inwestycji przyłączeniowych dla dystrybucyjnych przedsiębiorstw energetycznych. Pomimo wymienionych problemów można oczekiwać, że prowadzone inwestycje w ramach rozwoju i modernizacji sieci - nierzadko w okrojonym zakresie z uwagi na ograniczenia kapitałowe - doprowadzą do instalowania elementów sieciowych wysokiej jakości, a tym samym poprawią bezpieczeństwo energetyczne przez wyższą pewność dostaw energii elektrycznej do odbiorców.
Artykuł prezentowano na XVI Sympozjum OP SEP z cyklu „Współczesne urządzenia oraz usługi elektroenergetyczne, telekomunikacyjne i informatyczne - bezpieczeństwo pracy i eksploatacji sieci oraz instalacji” (20-21 listopada 2013 r., Poznań).
LITERATURA:
[1] Bojarski W.: Bezpieczeństwo energetyczne. Wokół Eneregtyfa 2004
[2] www.węglowodory.pl
[3] Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2002-2012. Wyd. Agencja Rynku Energii, Warszawa 2003-2013
[4] Kulczycki J., Niewiedział E., Niewiedział R.: Wybrane problemy rozwoju wiejskich sieci elektroenergetycznych. INPE 2009 nr 122-123
[5] Strożyk K.: Aktualny stan potrzeb odnowy i modernizacji wiejskich sieci elektroenergetycznych. INPE 2009 nr 122-123
[6] Begier R: Potrzeby restrukturyzacji sieci wiejskich. Konferencja Naukowo-Techniczna „Wiejskie sieci elektroenergetyczne”, Miętne 1996
[7] Sozański J.: Niezawodność zasilania energią elektryczną. WNT, Warszawa 1982
[8] Elektroenergetyczne sieci rozdzielcze, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 1994
[9] Niewiedział E., Niewiedział R.: Koszty nie dostarczonej energii jako składnik kryterium opłacalności inwestycji elektroenergetycznej. XIII Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Aktualne problemy w elektroenergetyce”. Gdańsk-Jurata 2007
[10] Marzecki J.: Terenowe sieci elektroenergetyczne. Wyd. ITE, Warszawa 2007
[11] Kowalska A., Wilczyński A.: Źródła rozproszone w systemie elektroenergetycznym. Wyd. KAPRINT, Lublin 2007
|
|
wstecz
| REKLAMA |
|
|
| REKLAMA |
|
|
