Jacek WAŃKOWICZ, Mariusz KRUPA
45. Sesja Generalna CIGRE 2014. Działalność CIGRE i PKWSE
Przedstawiono strukturę i organizację CIGRE. Omówiono przebieg 45. Sesji Generalnej CIGRE, jaka odbyła się w Paryżu w dniach 24-29 sierpnia 2014 r. Wzięła w niej udział rekordowa liczba 8500 uczestników z 90 krajów. W konferencji udział wzięło 3235 delegatów. W ciągu sześciu dni odbyło się 196 spotkań Komitetów Studiów i Grup Roboczych. Wystawa techniczna przyciągnęła 240 firm i ponad 4600 gości. W wystawie technicznej wzięła udział firma ZAPEL S.A. z Polski, producent izolatorów ceramicznych i kompozytowych do sieci elektroenergetycznych o światowej renomie. Polska delegacja liczyła 37 osób. W materiałach Sesji opublikowano łącznie 4 referaty przygotowane przez członków PKWSE. Oprócz referatów merytorycznych przygotowano sprawozdanie z działalności PKWSE za okres 2012-2014.
Słowa kluczowe: międzynarodowe organizacje elektryków, CIGRE, Polski Komitet WSE, 45 Sesja Generalna CIGRE
Dariusz GURAZDOWSKI, Aleksander ZIELONKA
Elektryczne maszyny wirujące – Komitet Studiów A1
Omówiono artykuły dotyczące poprawy i rozwoju konstrukcji maszyn wirujących w zakresie projektowania, produkcji, obsługi i konserwacji, a także materiałów izolacyjnych, niezawodności systemów chłodzenia i łożysk. Zwrócono uwagę na zmiany umożliwiające podniesienie mocy znamionowej dużych generatorów. Przedstawiono wpływ specyfikacji klienta i wymagań operatora sieci na konstrukcję i koszty na tle analizy ekonomicznej wpływu wymagań operatora sieci na decyzje związane z modernizacją maszyny, czy też podniesieniem jej mocy. Prezentując analizy awarii maszyn nie tylko określono przyczyny i środki zapobiegawcze, ale także omówiono przeprowadzanie inspekcji z wykorzystaniem specjalistycznych robotów. Zaprezentowano maszyny elektryczne generacji rozproszonej. Poruszono problemy rozwoju konstrukcji o wyższej sprawności ze szczególnym zwróceniem uwagi na koszty wytwarzania i problemy operacyjne, monitorowanie i diagnostykę. Przedstawiono wpływ awarii i zaburzeń sieci na strategie rozwoju konstrukcji i projektowania maszyn.
Słowa kluczowe: maszyny elektryczne, nowoczesne konstrukcje, projektowanie i produkcja, obsługa i konserwacja
Janusz OSADNIK
Transformatory – Komitet Studiów A2
Dokonano przeglądu tematyki transformatorowej podczas sesji CIGRE. Szczególną uwagę zwrócono na zadania i rolę w systemie, jaką odgrywają transformatorowe przesuwniki fazowe (TPF).Omówiono włoskie i brazylijskie doświadczenia w tym obszarze. Dzięki wysokiej niezawodności i relatywnie niskiemu kosztowi transformatorowe przesuwniki fazowe są chętnie używanymi elementami prowadzącymi do poprawy elastyczności (FACTS –Flexible AC Transmission System) przesyłu energii sieciami EHV. Wymagana wysoka moc przy jednoczesnym szerokim kącie regulacji oraz ograniczenia transportowe (skrajnia) ograniczają budowanie konstrukcji jednokadziowych. Niezbędnym okazuje się dzielenie mocy na dwie lub więcej jednostek. Doświadczenie firmy Terna pokazuje, że maksymalna masa transportowa to około 320 ton, co przekłada się na moc znamionową 400-500 MVA. Innym ograniczeniem technologicznym wymagającym uwagi jest maksymalny prąd i moc przełączalna podobciążeniowego przełącznika zaczepów. Gdy wymagany jest duży kąt regulacji, należy zastosować symetryczne TPS, gdzie najlepszym rozwiązaniami są te o konstrukcji dwurdzeniowej i dwukadziowej, zwłaszcza w przypadku dużej mocy przechodniej, co daje niższy ciężar transportowy i niezerową impedancję zwarcia nawet przy zerowym kącie przesunięcia. Punkt połączenia TPF ma kluczowe znaczenie, ponieważ pozwala kontrolować przepływ obciążenia i unika przekroczeń w lokalnej sieci. TPF poprawia niezawodność sieci, współczynnik zwarcia i jakość napięcia w południowych regionach Rio de Janeiro oraz obniża obciążenie transformatorów zainstalowanych w Jacarepaguá i Grajaú - najważniejszych stacjach zasilających Rio de Janeiro. Podnosi możliwości przesyłu energii do Stanu Rio de Janeiro i obniża straty linii przesyłowych.
Słowa kluczowe: transformatory w systemie elektroenergetycznym, eksploatacja, nowe układy elektroizolacyjne, wyposażenie transformatorów
Sławomir SAMEK
Aparatura elektroenergetyczna wysokiego napięcia – Komitet Studiów A3
Omówiono problemy aparatury wysokiego napięcia spełniającej zmieniające się wymagania systemu elektroenergetycznego, zarządzanie czasem życia i starzenie się aparatury wysokiego napięcia, a także wpływu ekstremalnych warunków pracy na aparaturę wysokiego napięcia. Sesja CIGRE 2014 przyniosła wiele ciekawych i całkowicie nowych informacji dotyczących bieżącego stanu rozwoju aparatury wysokiego napięcia. Zanim te rozwiązania pojawią się w naszym systemie elektroenergetycznym upłynie zapewne jeszcze nieco czasu, niemniej jednak, patrząc na dokonujący się w ostatnich latach bardzo szybki rozwój sieci przesyłowych i dystrybucyjnych warto już obecnie zainteresować się nowościami, aby umieć w niedalekiej przyszłości z powodzeniem je stosować. W najbliższym czasie należy się spodziewać opublikowania przez Komitet Studiów A3 Aparatura wysokiego napięcia, rezultatów prac dotyczących między innymi następujących zagadnień: symulacje łuku wewnętrznego i testy obciążalności prądowej, aparatura próżniowa wysokiego napięcia, starzenie się aparatury wysokiego napięcia i techniki hamujące ten proces, wpływ przeciążeń na aparaturę wysokiego napięcia, niekonwencjonalne przekładniki wysokiego napięcia z wyjściem cyfrowym, praktyki odbiorcze instalacji z kontrolowanym łączeniem i doświadczenia z przypadkami opozycji faz.
Słowa kluczowe: system elektroenergetyczny, aparatura wysokiego napięcia, zarządzanie czasem życia urządzeń
Sławomir NOSKE
Kable – Komitet Studiów B1
Działalność Komitetu Studiów B1 (SC B1) obejmuje wszystkie aspekty zagadnień dotyczących lądowych i morskich systemów kablowych AC i DC. W zakres prac SC B1 wchodzą m.in. zagadnienia teoretyczne i praktyczne związane z budową i badaniami kabli i osprzętu kablowego oraz tematy związane z budową, instalacją i eksploatacją linii kablowych. W zakres prac wchodzą również zagadnienia badań i oceny oraz prognozowania żywotności linii kablowych wysokich napięć. Tematami wiodącymi, w ramach których przyjmowane były referaty na Sesję Generalną CIGRE 2014, były: nowo instalowane lub modernizowane systemy kablowe, trendy w rozwoju nowoczesnych systemów oceny, badania i monitorowania linii kablowych, linie kablowe w sieciach przyszłości.
Słowa kluczowe: linie kablowe, budowa kabli i osprzętu, instalacja i eksploatacja linii kablowych
Piotr WOJCIECHOWSKI
Linie napowietrzne – Komitet Studiów B2
Omówiono referaty poświęcone tematyce linii napowietrznych pod kątem zwiększenia ich: akceptowalności, zdolności przesyłowych, niezawodności i dostępności. Przedstawiono możliwości wpływania na minimalizację szkodliwych oddziaływań linii podczas projektowania (trasowanie linii i wizualna ich akceptacja), budowy i eksploatacji (spełnienie wymogów ekologii, ograniczenie wpływu na wegetację i zarządzanie przyrodą). Zwrócono uwagę na doświadczenia z kablowaniem linii oraz wpływ różnych projektów na początkowe koszty i koszty eksploatacji linii, a także wpływ kosztów związanych ze: środowiskiem, regulacjami prawnymi i opinią publiczną na całkowite koszty budowy linii. Omówiono wreszcie szeroką problematykę dotyczącą przewodów, w tym ich montażu i długoterminowej sprawności, kosztów i metod wymiany przewodów pod napięciem, czy zachowań mechanicznych nowych konfiguracji wiązek przewodów, jak również opanowania zjawisk pełzania i zmęczenia w nowych typach przewodów.
Słowa kluczowe: elektryczne linie napowietrzne, akceptowalność społeczna linii napowietrznych, zdolności przesyłowe linii
Michał KOSMECKI
Układy prądu stałego wysokiego napięcia i urządzeń energoelektronicznych – Komitet Studiów B4
Znamionowe parametry układów systematycznie rosną, przykładowo w prowadzonych projektach układów przesyłowych prądu stałego na duże moce i duże odległości, napięcie stałe rzędu ±600 kV lub ±800 kV stało się już standardem, a w kontekście przyszłych projektów myśli się nawet o napięciu ±1100 kV. Wśród pozostałych referatów dominowały dwa wzajemnie powiązane tematy – sieci i wyłączniki prądu stałego. W obu tych grupach konstruowane i testowane są pierwsze instalacje demonstracyjne, co świadczy o wysokim zainteresowaniu i oczekiwaniach względem tych rozwiązań. Duża część sesji została poświęcona problematyce sieci prądu stałego, których celem jest przyłączenie morskich farm wiatrowych do systemu elektroenergetycznego. Omówiono ocenę ryzyka inwestycji budowy morskich farm wiatrowych, przy czym skoncentrowano się na finansowo-niezawodnościowych aspektach projektu. Opisane zadanie polegało na analizie trzech różnych topologii sieci łączącej morskie farmy wiatrowe z siecią na lądzie. Omówiono także modelowanie modułowe przekształtników napięciowych typu VSC MMC w programach symulacyjnych odwzorowujących przebieg stanów elektromechanicznych dla składowej zgodnej.
Słowa kluczowe: układy przesyłowe prądu stałego, sieci i wyłączniki prądu stałego, modelowanie przekształtników napięciowych
Marcin LIZER
Zabezpieczenia i automatyka – Komitet Studiów B5
Zainteresowania Komitetu Studiów B5 CIGRE skupiają się na problemach związanych z implementacją standardu IEC 61850 w energetyce. Standard ten jest już obecny od ponad 10 lat i zaczyna on odgrywać coraz większą rolę. W omawianych referatach Autorzy dzielą się swoimi doświadczeniami i spostrzeżeniami powstałymi na podstawie realizacji układów pilotażowych, badań laboratoryjnych i rzeczywistych wdrożeń w sieci. Duża cześć referatów poświęcona jest zastosowaniu urządzeń PMU w energetyce – referaty przedstawiają koncepcje systemów zabezpieczeń rezerwowych opartych na tego typu rozwiązaniach. Systemy takie mogą służyć w szczególności do wykrywania utraty synchronizmu, wydzielenia się wysp obciążeń, a także do realizacji autonomicznych systemów zapewniających lokalizację zakłócenia, odizolowanie go oraz zbilansowaną rekonfigurację sieci po zlikwidowaniu zakłócenia. Wiele uwagi zostało poświęcone problemowi współdziałania urządzeń IED różnych producentów w ramach jednego systemu automatyki, sterowania i zabezpieczeń zrealizowanego zgodnie z IEC 61850. Obecnie zapewnienie pełnego współdziałania jest trudne, co wynika ze zbyt dużej dowolności interpretacji standardu przez producentów. Autorzy wskazują, że standard daje zbyt dużo swobody w odniesieniu do tworzenia profili funkcjonalnych węzłów logicznych urządzeń IED, co prowadzi do zbyt dużych różnic pomiędzy urządzeniami IED różnych producentów. Osiągniecie lepszego współdziałania będzie możliwe przez doprecyzowanie standardu oraz wypracowanie zunifikowanych profili funkcjonalnych i narzędzi do konfiguracji urządzeń, a więc poprzez wyraźne odcięcie funkcji IED od sprzętu, poprzez który są one realizowane.
Słowa kluczowe: systemy elektroenergetyczne, zabezpieczenia i automatyka, automatyzacja stacji
Wojciech LUBICKI, Maksymilian PRZYGRODZKI
Rozwój i ekonomika systemu elektroenergetycznego – Komitet Studiów C1
Zwrócono uwagę, że kluczowym elementem w procesie planowania rozwoju sieci przesyłowej stają się źródła odnawialne, a to ze względu na powszechne dążenie do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych [29]. Dostępny potencjał źródeł odnawialnych jest wystarczająco duży do spełnienia postawionych celów udziału w produkcji energii elektrycznej, jednakże źródła te są zwykle zlokalizowane w dużej odległości od centrów odbiorczych. Z tego też powodu powstają pomysły integracji źródeł z wielu regionów, w tym też poprzez tworzenie stałoprądowych sieci podmorskich, przyłączonych do różnych systemów kontynentalnych. Odrębnym zagadnieniem jest instalacja w istniejących systemach elektroenergetycznych magazynów energii elektrycznej, układów monitoringu i regulacji (np. przesuwniki fazowe, FACTS, D-FACTS). W przypadku przesuwników fazowych zwraca się uwagę na potrzebę koordynacji doboru ich parametrów pracy w ramach całego połączonego systemu europejskiego. Podstawowym wyzwaniem, przed którym obecnie stają operatorzy systemów przesyłowych to integracja źródeł odnawialnych z siecią w taki sposób, aby uniknąć potrzeby intensywnego rozwoju infrastruktury sieciowej z czasem wykorzystania liczonym w godzinach w ciągu roku. Taka rozbudowa nie jest racjonalna, i nie jest również akceptowana przez urzędy regulacji, inwestorów oraz odbiorców energii elektrycznej. W zakresie metodyk planowania rozwoju standardem są symulacje rynkowe dla określenia przyszłej generacji oraz analizy sieciowe wykonywane z wykorzystaniem rozpływu stałoprądowego. W zakresie oceny efektywności ekonomicznej wykorzystywane są alternatywnie miary typu nadwyżka rynkowa, koszt wytwarzania, koszt wyłączeń/ograniczeń, koszt niedostarczonej energii itd. Są one zwykle liczone w procesach symulacyjnych z uwzględnieniem prawdopodobieństwa wystąpienia danego stanu. Procesy symulacyjne są głównie wykorzystywane w analizach rynkowych, gdzie w zależności od perspektywy czasowej albo rynek odzwierciedlany jest w sposób przybliżony (długoterminowe analizy strategiczne), albo w sposób szczegółowy (dla okresów kilku lat w przód). Ciekawym rozwiązaniem są inicjatywy związane z połączeniem systemu europejskiego z sieciami krajów północnej Afryki oraz Środkowego Wschodu. Korzyści z takiego połączenia byłyby obopólne ze względu na różną strukturę oraz koszt wytwarzania, olbrzymi potencjał źródeł odnawialnych oraz przesunięcie szczytów obciążenia. Realizacja takiego połączenia jest fizycznie możliwa, ale wymagająca bardzo dużych nakładów inwestycyjnych. Ich podział na inwestorów jest sprawą otwartą, jak również sposób zarządzania tymi połączeniami i podział potencjalnych korzyści.
Słowa kluczowe: rozwój systemów elektroenergetycznych, magazynowanie energii, ekonomika systemu
Krzysztof MADAJEWSKI
Sterowanie i prowadzenie ruchu systemu elektroenergetycznego – Komitet Studiów C2
Omówiono referaty, których treścią są nowe problemy, jakie pojawiły się w obszarze planowania i prowadzenia ruchu systemu elektroenergetycznego w czasie rzeczywistym oraz sposoby ich rozwiązania, do jakich należą: analizy, monitorowanie i sterowanie (w tym regulacja napięcia, regulacja częstotliwości, stabilność kątowa), a także wykorzystanie dynamicznej obciążalności linii czy usługi systemowe, w tym rezerwa operacyjna. Druga grupa zagadnień to interakcje między przesyłem a dystrybucją w procesie prowadzenia ruchu, a więc interfejsy: przesył, dystrybucja, odbiór, czy też prowadzenie ruchu, rynek. Do interakcji tych zalicza się również: szkolenia i treningi operatorów, świadomość zaistnienia problemów ruchowych, potrzeby w zakresie modelowania i wymiany danych, sterowalność generacji rozproszonej, zarządzanie mocą zwarciową czy odpowiedź popytu.
Słowa kluczowe: system elektroenergetyczny, prowadzenie ruchu w czasie rzeczywistym, usługi systemowe, interakcje przesył dystrybucja
Maksymilian PRZYGRODZKI
Zagadnienia techniczne systemu – Komitet Studiów C4
Poruszane w artykule zagadnienia techniczne systemu elektroenergetycznego dotyczą warunków, parametrów i zachowań pracy systemu elektroenergetycznego w stanach ustalonych i nieustalonych. Wśród prezentowanych metod i narzędzi analitycznych poruszane są również bieżące zagadnienia oddziaływania nowych technologii, począwszy od układów przesyłowych, dystrybucyjnych, a skończywszy na technologiach rozproszonych i źródłach odnawialnych. Rozważane problemy skupiają się wokół interakcji pomiędzy systemem elektroenergetycznym a podsystemami i urządzeniami, a także przypadkami narażeń na oddziaływania zewnętrzne. Problemy te są często wspólne dla operatorów systemów, nie tylko w Europie, ale również w państwach pozaeuropejskich. Ciągły rozwój urządzeń, instalacji i technologii wytwórczych wyznacza nowe potrzeby i wyzwania dla przyszłych struktur systemów elektroenergetycznych. Prezentowane treści są więc wyznacznikami przyszłych kierunków badań.
Słowa kluczowe: systemy elektroenergetyczne, metody i narzędzia analityczne, stany dynamiczne i przejściowe
Małgorzata BOBROWSKA-RAFAŁ, Grzegorz TOMASIK
Rynki energii elektrycznej i regulacja – Komitet Studiów C5
O rynkach energii elektrycznej decydują obecnie w największym stopniu dwa czynniki. Jeden to gwałtowny rozwój nowych technologii, w szczególności odnawialnych źródeł energii (OZE) i magazynów energii, a drugi to wdrażanie mechanizmów zarządzania popytem (ang. DSR – Demand Side Respose). Stwarzają one nowe możliwości biznesowe, ale i wprowadzają znaczące zmiany w istocie samych rynków energii elektrycznej. Omawiane artykuły odnoszą się do takich głównych tendencji, jak: zarządzanie rynkiem energii (modele rynkowe i rozwój), integracja pomiędzy popytem i podażą energii elektrycznej a rozwojem rynku energii oraz integracja odnawialnych źródeł energii z punktu widzenia rynku energii. Okres rozkwitu OZE jeszcze się nie skończył. Wciąż powstają nowe instalacje, które znacząco oddziałują nie tylko na zasady działania sieci elektroenergetycznej, ale i na oblicza rynków energii. Decydująca o powodzeniu wielu OZE technologia magazynów energii nie jest na tyle dojrzała, aby można ją wprowadzać jako standard do systemu elektroenergetycznego. Ciągle trwają prace nad udoskonaleniem technologii, a także nad zwiększeniem jej opłacalności, co warunkuje powodzenie tych nowych zasad rynku.
Słowa kluczowe: rynki energii elektrycznej, technologie OZE, sterowanie popytem
Andrzej KĄKOL
Systemy rozdzielcze i wytwarzanie rozproszone – Komitet Studiów C6
Przedstawiono grupę referatów poświęconych problematyce planowania rozwoju i pracy oraz zarządzania pracą sieci dystrybucyjnej z dużym nasyceniem generacji rozproszonej. Założono przy tym, że źródła generacji rozproszonej będą traktowane jak obiekty aktywne z możliwością regulacji mocy biernej, natomiast możliwość regulacji mocy czynnej będzie ograniczona z powodu źródła energii pierwotnej w postaci wiatru i słońca. Niewykorzystana energia wiatru i słońca jest bezpowrotnie tracona. Zdolności źródeł rozproszonych do regulacji mocy czynnej mogą być rozszerzone przy założeniu instalacji magazynów energii, których bieżący tryb pracy (ładowanie i rozładowanie) może być dostosowany do warunków panujących w sieci. Przy zastosowaniu stosownych algorytmów sterowania, magazyn energii może być wykorzystany do realizacji funkcji niedostępnych źródłom rozproszonym. Cześć referatów porusza temat samochodów elektrycznych, traktując je jako nowy typ odbioru, który cechuje się zmiennością zarówno w czasie jak i w przestrzeni. Autorzy proponują wykorzystanie samochodów elektrycznych jako źródła energii elektrycznej w tych stanach sieci, w których jest to niezbędne, przy uwzględnieniu stochastycznych zachowań użytkowników aut. Zaobserwowano zmniejszenie udziału generacji konwencjonalnej w bilansie elektroenergetycznym systemu z powodu pracującej generacji rozproszonej. W rezultacie ulegają ograniczeniu zdolności do świadczenia usług systemowych przez generację konwencjonalną. Wobec rozwoju generacji rozproszonej jest konieczne wykorzystanie jej źródeł do świadczenia usług systemowych.
Słowa kluczowe: sieci dystrybucyjne średnich napięć, generacja rozproszona, samochody elektryczne
Marek FLORKOWSKI
Materiały i nowoczesne techniki badawcze – Komitet Studiów D1
Omówiono referaty poświęcone zagadnieniom oceny i monitorowania rozwoju nowych materiałów elektrotechnicznych i nowoczesnych technik badawczych ich właściwości eksploatacyjnych. Problemy te dotyczą zarówno materiałów izolacyjnych jak i przewodzących. Oprócz właściwości materiałów elektrotechnicznych omówiono problemy dotyczące ładunku przestrzennego i powierzchniowego oraz rozkładu potencjału i testów narażeń eksploatacyjnych. Przedstawiono także nowoczesne techniki badawcze i narzędzia diagnostyczne oraz metody analizy i interpretacji wyników badań procesów przemian w ich strukturach przy narażeniach elektrycznych, cieplnych, środowiskowych i innych. Szczególnym zainteresowaniem objęte są nowe techniki badawcze mające zastosowanie do oceny stanu obiektów w elektroenergetyce. Wiele miejsca poświęcono również właściwościom i zastosowaniom nowych materiałów, w tym nadprzewodzących, przyjaznych środowisku, a także materiałom do kształtowania pola elektrycznego.
Słowa kluczowe: techniki badawcze, narzędzia diagnostyczne, nowe materiały elektrotechniczne
Tomasz SZUDEJKO
Systemy informatyczne i telekomunikacja – Komitet Studiów D2
Omówiono referaty dotyczące systemów teleinformatycznych i telekomunikacyjnych w sektorze elektroenergetycznym. Przedstawiono proces tworzenia aktywnego systemu ochrony przed zagrożeniami bezpieczeństwa w sieci, którego kluczowym elementem jest ocena stanu bezpieczeństwa (CSSE – cybersecurity situation evaluation). CSSE obejmuje głównie funkcje ostrzegania (CSSAw), oceny (CSSAs) i prognozowania potencjalnych zagrożeń (CSSF). System został zbudowany z wykorzystaniem algorytmu Ada-boosting. Zaprezentowano wymagania zapewniające poprawną integrację rozproszonych źródeł energii z siecią dystrybucyjną, w szczególności siecią niskich napięć. Przedstawiono charakterystykę sieci niskich napięć jako medium telekomunikacyjnego. Zwrócono uwagę na znaczenie poprawnie funkcjonujących systemów IT w aspekcie automatyki zabezpieczeniowej i prowadzenia ruchu systemu elektroenergetycznego. Właściwie zarządzana teleinformatyka powinna zwiększać niezawodność działania całego systemu elektroenergetycznego.
Słowa kluczowe: systemy informatyczne i telekomunikacja, nowe technologie, bezpieczeństwo teleinformatyczne