Ograniczniki przepięć średniego napięcia (SN)

Ograniczniki przepięć średniego napięcia

Niewątpliwie najistotniejszym z perspektywy utrzymania ciągłości dostaw energii w kraju aspektem są zabezpieczenia sieci wysokiego napięcia (WN). Przechodząc jednak do rozważań nad kwestią systemów dystrybucyjnych, ani na moment nie powinno się zapominać o ogranicznikach przepięć dla sieci średniego napięcia (SN). Koniec końców ich linie stanowią ponad 37% długości wszystkich linii energetycznych w Polsce. Przyjrzyjmy się więc, dlaczego ograniczniki przepięć SN są niezbędne w systemach dystrybucyjnych i jak optymalnie je dobierać.

Wprowadzenie do ograniczników przepięć średniego napięcia

Ograniczniki przepięć średniego napięcia (SN) to kluczowe urządzenia ochronne w systemach elektroenergetycznych. Tłumią nagłe skoki napięcia wywołane wyładowaniami atmosferycznymi lub przepięciami łączeniowymi w sieci, ograniczając wartości napięcia w zabezpieczanej instalacji do poziomów bezpiecznych dla podłączonych urządzeń.

Gdy napięcie w systemie przekracza ustalony bezpieczny poziom, ogranicznik przepięć momentalnie przechodzi w stan przewodzenia i obniża swoją rezystancję. W ten sposób działa on jak zawór bezpieczeństwa, odprowadzając nadmiar energii do ziemi.

Oprócz ochrony przed uszkodzeniami komponentów elektrycznych sieci średniego napięcia, zastosowanie ograniczników SN zapewnia również inne, nieco mniej oczywiste korzyści. Zapewniają one również większą stabilność i ciągłość pracy sieci elektroenergetycznej, minimalizując ryzyko poważnych awarii całych systemów spowodowanych niszczącym działaniem przepięć piorunowych.

Nietrudno więc domyślić się, dlaczego w obliczu nieprzewidywalnych zjawisk elektrycznych stanowią one niezbędny element nowoczesnych sieci średniego napięcia.

Zastosowanie ograniczników przepięć w liniach napowietrznych SN

Obecnie w Polsce użytkowanych jest ok. 832 tys. km linii elektroenergetycznych. Z tego aż 311 tys. km to linie średniego napięcia – linie wysokiego napięcia to w przybliżeniu zaledwie 34 tys. km (czyli ok. 4% całości). Porównanie obu tych rodzajów sieci pod względem długości wykorzystywanych w nich linii przesyłowych służy jednak tylko zilustrowaniu skali ich występowania. Spełniają one zupełnie inne role, a długość sieci nie wpływa na większą istotność jednej lub drugiej.

Wpływa ona natomiast częściowo na podatność na wyładowania atmosferyczne sieci. Większa gęstość i rozpowszechnienie oznacza bowiem więcej punktów narażonych na działanie wyładowań. W zależności od tego, w której strefie aktywności burzowej znajduje się dana linia elektroenergetyczna, może ona być narażona na od 11,6 (strefa północna) do nawet 31,3 (strefa południowa) trafień piorunów rocznie.

Tym samym linie napowietrzne SN stanowią szczególnie narażony na przepięcia pochodzenia burzowego kręgosłup lokalnych systemów dystrybucyjnych. Każde uderzenie pioruna w odległości nawet kilku kilometrów od linii może wywołać przepięcie indukowane o wartości przekraczającej wartość roboczą sieci.

Rozwiązaniem są ograniczniki przepięć SN stosowane na liniach i redukujące ryzyko uszkodzeń izolatorów. Zadaniem tego rodzaju zabezpieczeń jest neutralizowanie zarówno bezpośrednich udarów piorunowych (LEMP), jak i przepięć łączeniowych (SEMP).

Dobieranie ograniczników według zastosowań

Dobór ograniczników przepięć średniego napięcia (SN) jest kluczowy dla zapewnienia skutecznej ochrony izolacji urządzeń. Proces ten wymaga uwzględnienia kilku istotnych czynników. Przede wszystkim należy określić napięcie trwałej pracy (Uc), które musi być większe od napięcia sieciowego mogącego wystąpić na zaciskach ogranicznika. Uc powinno uwzględniać najwyższe napięcie sieci i współczynnik zwarcia doziemnego. Dodatkowo, wytrzymałość na przepięcia wolnozmienne powinna przewyższać spodziewane przepięcia w sieci.

W zależności od zastosowania, dobór ograniczników może się oczywiście różnić.

Inny znamionowy prąd wyładowczy będzie zalecany np. do ochrony transformatorów rozdzielczych w liniach SN, a inny w przypadku instalacji przemysłowych. Ważne jest wybranie ograniczników o odpowiedniej klasie rozładowania, biorąc pod uwagę prąd zwarciowy w miejscu instalacji. Proces doboru powinien również obejmować analizę warunków pracy, takich jak temperatura otoczenia, zanieczyszczenie środowiska oraz wysokość nad poziomem morza.

W praktyce, dobór ograniczników przepięć SN powinien być poprzedzony zebraniem informacji o sieci elektroenergetycznej, w tym napięciu, częstotliwości i współczynniku zwarcia doziemnego. Następnie, należy określić charakterystykę chronionych obiektów i wybrać odpowiednie parametry ogranicznika. Prawidłowy dobór ograniczników przepięć średniego napięcia jest kluczowy dla zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności sieci elektroenergetycznej.

Ograniczniki przepięć PROXAR dla sieci SN

W ofercie Protektel znajdują się rozwiązania dedykowane różnym segmentom sieci SN.

• PROXAR-IN AC

Model PROXAR-IN AC to ogranicznik klasy dystrybucyjnej o napięciu znamionowym 1,2–48 kV, zaprojektowany do ochrony linii napowietrznych oraz transformatorów rozdzielczych. Jest on przeznaczony do pracy zarówno w warunkach napowietrznych, jak i wewnętrznych, a jego konstrukcja pozwala na instalację w pozycjach poziomej, pionowej lub odwróconej.

• PROXAR-IVN AC

Ograniczniki PROXAR-IVN AC w osłonie silikonowej przeznaczone są do zastosowań specjalnych takich jak generatory, duże baterie kondensatorów, zespołów wyłączników generatorowych, rozdzielnic SN oraz systemy trakcji elektrycznej. Chronią one przed wielokrotnymi udarami piorunowymi, łączeniowymi lub dorywczymi.

Wszystkie ograniczniki PROXAR odznaczają się wysoką skutecznością ochrony przeciwprzepięciowej, dużą wytrzymałością energetyczną, odpornością na uszkodzenia oraz łatwym montażem i bezobsługową eksploatacją. Na tle konkurencji nasze rozwiązania wyróżnia zastosowanie opatentowanej technologii oplotu poliamidowego. Oprócz zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej pozwala ona również im spełniać określone parametry techniczne.

Ogranicznik przepięć 1000 V

Ograniczniki PROXAR nadają się również do aplikacji pomocniczych odznaczających się niższym napięciem (od 1000 V) i wysoką zdolnością rozpraszania energii, zapewniając kompleksową ochronę w różnych segmentach rynku.

Podsumowanie

Ograniczniki przepięć SN to fundament niezawodności współczesnych sieci dystrybucyjnych. Jak pokazuje przykład warszawskiej sieci tramwajowej, gdzie po modernizacji systemu ochrony liczba przerw w dostawie prądu znacząco spadła, inwestycja w te urządzenia przekłada się bezpośrednio na koszty eksploatacyjne.

W nadchodzących latach można spodziewać się dalszego rozwoju technologii ograniczników. Już dziś jednak właściwy dobór urządzeń PROXAR pozwala zabezpieczyć infrastrukturę przed przepięciami, minimalizując ryzyko kosztownych przestojów.