Krajowe sieci dystrybucyjne a bezpieczeństwo zasilania odbiorców - STACJE TRANSFORMATOROWE - SIECI ENERGETYCZNE - BEZPIECZEŃSTWO ENERGETYCZNE - DOSTAWY ENERGII - SAMOWYSTARCZALNOŚĆ ENERGETYCZNA - TRANSFORMATORY - ELEKTROENERGETYKA - TRANSFORMATORY ROZDZIELCZE - INFRASTRUKTURA ENERGETYCZNA - SIECI ELEKTROENERGETYCZNE SN I NN
Farnell, An Avnet Company   Przedstawicielstwo Handlowe Paweł Rutkowski   Phoenix Contact Sp. z o.o.  

Energetyka, Automatyka przemysłowa, Elektrotechnika

Dodaj firmę Ogłoszenia Poleć znajomemu Dodaj artykuł Newsletter RSS
strona główna ARTYKUŁY Energetyka Krajowe sieci dystrybucyjne a bezpieczeństwo zasilania odbiorców
drukuj stronę
poleć znajomemu

Krajowe sieci dystrybucyjne a bezpieczeństwo zasilania odbiorców

Zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego (w tym elektroenergetycznego) jest jednym z ważniejszych problemów stojących przed państwami bez względu na obowiązujący w nich system gospodarczy. Pojęcie bezpieczeństwa energetycznego jest określane w różny sposób. Jedna z definicji określa bezpieczeństwo jako stan braku zagrożenia, a dodatek energetycznego oznacza brak zagrożenia w dostawach energii wynikający z samowystarczalności. Samowystarczalność energetyczna rozumiana jest jako stosunek ilości energii pozyskiwanej w kraju do ilości energii zużywanej [1,2].

Pojęcie bezpieczeństwa energetycznego dotyczy dwóch pod­stawowych podmiotów: odbiorcy (czy grupy odbiorców) jako pierwotnego podmiotu oraz dostawcy (zbioru dostawców) jako wtórnego podmiotu. Bezpieczeństwo energetyczne odbiorcy to określony stopień gwarancji korzystania z potrzebnych mu form energii w określonym czasie i w potrzebnej ilości oraz przy dostęp­nej dla niego cenie. Zapewnienie tego bezpieczeństwa stawia odpo­wiednie wymagania dostawcom. Bezpieczeństwo dostaw energii to natomiast gotowość dostawców do pokrycia pełnego zapotrzebo­wania na energię po akceptowalnych społecznie cenach w stanach normalnych i ograniczonego zapotrzebowania energii w stanach awaryjnych.

Poziom bezpieczeństwa energetycznego zależy od wielu czynni­ków. Do najważniejszych z nich można zaliczyć:

  • stopień dywersyfikacji źródeł zaopatrzenia,
  • pochodzenie źródeł zaopatrzenia (krajowe bądź zagraniczne),
  • magazynowanie paliw na terenie kraju,
  • własność przedsiębiorstw sektora energetycznego oraz systemu zaopatrzenia,
  • kondycja systemu zaopatrzenia (wielkość mocy przesyłowych, stan techniczny, niezawodność),
  • nadzór i regulacja systemu sprawowana przez państwo,
  • prognozowanie, planowanie oraz decyzje rozwojowe i inwesty­cyjne,
  • stabilność sytuacji wewnętrznej kraju i sytuacji międzynarodowej.

W kształtowaniu bezpieczeństwa energetycznego wyróżnia się następujące horyzonty czasowe: krótkoterminowe (operacyjne), se­zonowe (taktyczne) oraz długoterminowe (strategiczne).

Zagwarantowanie bezpieczeństwa długoterminowego wymaga strategicznych decyzji rozwojowych w energetyce. W przypadku elektroenergetyki decyzje dotyczyć będą rozwoju sektora wytwór­czego, czyli elektrowni oraz sektora przesyłu energii sieciami o róż­nych poziomach napięć. Problem bezpieczeństwa energetycznego w naszym kraju jest dostrzegany od wielu lat, o czym świadczą zapisy w głównych dokumentach prawnych dotyczących energety­ki. Jako pierwszy należy wymienić Prawo energetyczne, w którym zawarte jest sformułowanie: Bezpieczeństwo energetyczne to stan gospodarki umożliwiający pobycie bieżącego i perspektywicznego zapotrzebowania odbiorców na paliwa i energię w sposób technicz­nie i ekonomicznie uzasadniony, przy zachowaniu wymagań ochro­ny środowiska. Drugim dokumentem jest „Polityka energetyczna Polski do 2030 roku”, w którym zawarta jest bardziej precyzyjna definicja: (...) bezpieczeństwo dostaw paliw i energii jest to zapew­nienie stabilnych dostaw paliw i energii na poziomie gwarantują­cym zaspokojenie potrzeb krajowych i po akceptowalnych przez gospodarkę i społeczeństwo cenach, przy założeniu optymalnego wykorzystania krajowych zasobów surowców energetycznych oraz poprzez dywersyfikację źródeł i kierunków dostaw ropy naftowej, paliw ciekłych i gazowych.

Pewne dostawy energii elektrycznej do odbiorców o różnym za­potrzebowaniu wymagają (poza źródłami wytwórczymi) dobrze rozbudowanej sieci elektroenergetycznej, pozwalającej na transport energii od wytwórców do odbiorców. Struktura polskiej sieci o róż­nych poziomach napięć stwarza niejednokrotnie problemy w prze­syłaniu energii do odbiorcy, szczególnie do drobnego odbiorcy roz­proszonego (inaczej wiejskiego). Z uwagi na powyższe w artykule przedstawiono charakterystykę sieciowej infrastruktury średniego i niskiego napięcia w rozbiciu na sieć miejską i wiejską, omówiono aktualne wskaźniki zawodności elementów sieci oraz podano kie­runki działań dla zwiększenia pewności zasilania odbiorców.

Infrastruktura krajowej sieci elektroenergetycznej średniego i niskiego napięcia 

Aktualne dane o krajowej infrastrukturze sieciowej zawierają roczniki Agencji Rynku Energii Statystyka Elektroenergetyki Pol­skiej [3]. Wykorzystując dane zawarte w rocznikachz lat2002-2012 w tab. I zestawiono w ujęciu historycznym długość linii średniego i niskiego napięcia krajowej sieci elektroenergetycznej, a w tab. II liczbę stacji transformatorowo-rozdzielczych SN/ńN i moc zainsta­lowanych w nich transformatorów.

TABELA I. Długość krajowych linii SN i nN w latach 2002-2012:

Rok

Linie SN [tys. km]

Linie nN [tys. km]

napowietrzne

kablowe

napowietrzne

kablowe

2002223,756,2283,5110,6
2003224,257,0285,7114,2
2004233,961,8287,4122,1
2005233,962,0287,0125,8
2006234,163,0288,1128,6
2007234,365,4288,2130,6
2008234,266,3289,7134,2
2009234,467,6290,4137,7
2010234,769,0290,0140,3
2011234,770,8291,7144,3
2012234,772,9320,0148,3
Średni roczny wskaźnik zmian
dla lat 2002-2012 [%]
0,482,641,222,98
Średni roczny wskaźnik zmian
dla lat 2002-2007 [%]
0,933,080,333,38
Średni roczny wskaźnik zmian
dla lat 2007-2012 [%]
0,032,192,112,57

Pełna charakterystyka infrastruktury sieci elektroenergetycznej powinna obejmować stan sieci na terenach miejskich i wiejskich. Roczniki [3] nie zamieszczają danych szczegółowych rozróżniają­cych sieci na terenach miejskich i wiejskich. Publikacje wyników prac studialnych [4, 5] pozwoliły autorom określić trendy zmian wystających w infrastrukturze sieci elektroenergetycznej średnie­go i niskiego napięcia na terenach miejskich i wiejskich. W tab. M podano liczbę stacji transformatorowo-rozdzielczych SN/nN oraz moce zainstalowanych w nich transformatorów w rozbiciu na sieci miejskie i wiejskie, natomiast w tab. IV i V zestawiono długości linii elektroenergetycznych średniego i niskiego napięcia z rozróż­nieniem sposobu ich wykonania - napowietrzne i kablowe - rów­nież w rozbiciu na sieci miejskie i wiejskie. Z uwagi na fakt, że dysponowano ograniczoną bazą danych statystycznych, w tab. ni-V zamieszczono dane tylko z lat 2002-2005 oraz 2007 r., obliczając jednocześnie średnioroczne wskaźniki zmian poszczególnych elementów sieci w analizowanym okresie tzn. dla lat 2002-2007. Aby umożliwić wnioskowanie, w tab. I i II podano także obliczone warto­ści średniorocznych wskaźników zmian poszczególnych elementów sieci odpowiednio dla lat 2002-2012,2002-2007 oraz 2007-2012.

TABELA II. Stacje transformatorowo-rozdzielcze SN/nN w latach 2002-2012:

Rok

Liczba stacji
[tys. sztuk]

Moc zainstalowanych
transformatorów [GVA]

2002224,038,6
2003226,339,0
2004234,140,4
2005236,140,9
2006237,841,6
2007239,942,1
2008242,142,6
2009244,443,3
2010246,644,1
2011249,045,0
2012252,046,0
Średni roczny wskaźnik zmian 
dla lat 2002-2012 [%]
1,191,77
Średni roczny wskaźnik zmian 
dla lat 2002-2007 [%]
1,381,75
Średni roczny wskaźnik zmian 
dla lat 2007-2012 [%]
0,991,79

Analizując zestawione w tab. I-V wartości można sformułować następujące wnioski dotyczące rocznych wskaźników zmian iloś­ciowych poszczególnych elementów sieci:

  • przyrosty liczby stacji transformatorowych SN/nN w ostatnich pięciu latach (od 2007 r.) są niższe niż dla okresu lat 2002-2007,
  • przyrost mocy instalowanych transformatorów SN/nN utrzymuje się praktycznie na stałym poziomie z zauważalną przewagą wzrostu mocy jednostek na terenach wiejskich - dla lat 2002-2007 wskaźnik ten przekroczył wartość 2%,
  • przyrosty długości linii napowietrznych średniego napięcia są procentowo bardzo małe,
  • dla linii napowietrznych niskiego napięcia na obszarze miast za­uważalna jest nawet tendencja malejąca,
  • procentowe przyrosty długości linii kablowych we wszystkich analizowanych przypadkach są większe niż linii napowietrznych, przyrosty długości linii kablowych na terenach wiejskich są znacz­nie wyższe niż na obszarach miast (należy mieć jednak na uwadze fakt, że ich bezwzględne długości są znacznie niższe).

Udział liczby stacji transformatorowo-rozdzielczych SN/nN na te­renach wiejskich był w 2007 r. (tab. ID) na poziomie 67,7% ogólnej liczby stacji SN/nN, przy znacznie niższym udziale zainstalowanych mocy znamionowych transformatorów - 40,3% i trzykrotnie mniej­szej średniej mocy transformatora-104 kVA w sieci wiejskiej w po­równaniu z 323 kVA w sieci miejskiej. W tab. VI zestawiono średnie długości linii SN i nN przypadające na jedną stację SN/nN. Z po­równania podanych wartości wynika, że występuje ustabilizowanie się średnich długości linii w latach 2002-2007, a jedynie w stosunku do roku 1995 [6] nastąpiły pewne zmiany - zmalała średnia długość linii SN i nN, przypadająca na jedną stację na terenach wiejskich i wzrosła średnia długość linii nN przypadająca na jedną stację na obszarach miejskich.

TABELA III. Stacje transformatorowo-rozdzielcze SN/nN:

Rok

Liczba stacji 
[tys. sztuk]

Moc zainstalowanych 
transformatorów [GVA]

miasto

wieś

miasto

wieś

200270,4148,523,214,9
200370,9150,223,415,1
200471,6151,123,715,2
200572,2152,223,915,4
200775,6158,224,416,6
Średni roczny wskaźnik zmian [%]1,441,271,012,6
Średnia moc transformatora w stacji: miasto - 323 kVA, wieś -104 kVA (dla roku 2007).

 

TABELA IV. Długość linii elektroenergetycznych średniego napięcia (SN):

Rok

Linie napowietrzne
[tys. km]

Linie kablowe 
[tys. km]

miasto

wieś

miasto

wieś

200222,3194,548,97,17
200322,2197,849,27,46
200422,3198,050,07,61
200522,3198,150,58,00
200723,0200,950,29,59
Średni roczny wskaźnik zmian [%]0,620,650,535,99

 

TABELA V. Długość linii elektroenergetycznych niskiego napięcia (nN):

Rok

Linie napowietrzne
[tys. km]

Linie kablowe 
[tys. km]

miasto

wieś

miasto

wieś

200252,2229,090,019,9
200352,6230,390,722,0
200452,2231,592,422,6
200552,0232,493,524,2
200750,1233,794,628,5
Średni roczny wskaźnik zmian [%]-0,820,411,007,45

 

TABELA VI. Powiązania linii SN i nN ze stacjami transformatorowymi SN/nN:

Rok

Średnia długość linii na stację transformatorową SN/nN [km/stacja]

LSN(w)

LnN(w)

LSN(m)

LnN(m)

19951,401,841,071,74
20021,361,670,961,99
20031,361,670,971,94
20041,351,670,971,93
20051,351,691,012,02
20071,331,660,971,91

 LSN(w)średnia długość linii SN na jedną stację SN/nN na terenach wiejskich,
 
LnN(w) - średnia długość linii nN na jedną stację SN/nN na terenach wiejskich,

 LSN(m) -  średnia długość linii SN na jedną stację SN/nN na terenach miejskich,

 LnN(m) - średnia długość linii nN na jedną stację SN/nN na terenach miejskich.

Niezawodność elementów sieci elektroenergetycznej średniego i niskiego napięcia 

Przez wiele lat trudno było realnie ocenić zawodność układów za­silania energią elektryczną z uwagi na brak wiarygodnych danych statystycznych. Wykorzystywano głównie dane literaturowe, które były efektem badań prowadzonych w latach 60. i 70. ub.w. i można stwierdzić, że obecnie są one mało aktualne. Ostatnio coraz więk­szą uwagę zwraca się na zagadnienie ciągłości zasilania odbiorców energią elektryczną, stanowiącą jeden z elementów bezpieczeństwa energetycznego. Odzwierciedleniem tego stwierdzenia jest m.in. rozszerzenie (od roku 2002) zakresu danych opracowywanych w przedsiębiorstwach energetycznych i zestawianych w arkuszach statystycznych G-10.5 o wartości wskaźników charakteryzujących awaryjność elementów sieci elektroenergetycznej średniego i ni­skiego napięcia oraz zamieszczenie w rocznikach Statystyki Elek­troenergetyki Polskiej [3] średnich wartości tych wskaźników dla polskich sieci elektroenergetycznych.

 Dla przeprowadzenia kompleksowej analizy awaryjności sieci (łącznie z kosztami strat wynikającymi z niedostarczonej energii elektrycznej) wprowadzono pojęcie współczynnika awaryjności q -    nazywanego również w literaturze [7, 8] współczynnikiem za­wodności lub współczynnikiem niezdatności, który uwzględnia nie tylko liczbę awarii elementów sieci zaliczanych do danej grupy (li­nie, transformatory), ale również czas przerwy w dostawach energii elektrycznej, który obejmuje czas trwania awarii i czas jej usunięcia. Dla odbiorcy bowiem niezmiernie ważną sprawą jest czas, w któ­rym nie może korzystać z energii elektrycznej i straty jakie ponosi w wyniku przerw w zasilaniu.

 Uwzględniana w analizach ekonomicznych ilość energii elek­trycznej niedostarczonej w danym roku w wyniku awarii obiektu sieciowego wyznaczana jest z wykorzystaniem współczynnika awa­ryjności danego elementu lub układu sieci elektroenergetycznej. Współczynnik awaryjności wynika z przeciętnej liczby awarii da­nego elementu lub układu sieciowego w ciągu roku oraz średniego czasu trwania awarii, a te dane podawane są obecnie w rocznikach Statystyki Elektroenergetyki Polskiej [3]. W celu oceny obecnego stanu sieci elektroenergetycznej w zakresie awaryjności w tab. VII zestawiono wartości współczynników awaryjności q spotykane w li­teraturze [7, 8] i wartości obliczone na podstawie danych z [3] dla lat 2002-2012.

Z przedstawionych danych w tab. VII wynika, że zdecydowana poprawa niezawodności pracy wystąpiła dla dwóch elementów sie­ciowych, tzn. dla transformatorów SN/nN, dla których współczyn­nik awaryjności zmalał praktycznie o dwa rzędy wartości i dla linii kablowych średniego napięcia, dla których współczynnik awaryj­ności zmalał praktycznie o rząd wartości. Uzasadnieniem tego jest zdecydowanie wyższa jakość stosowanych elementów sieci (trans­formatory hermetyczne bezobsługowe i kable o izolacji z polietylenu sieciowanego) oraz znacznie krótszy czas likwidacji uszkodzenia.

Tabela VII. Wartości współczynników awaryjności:

Rok

SN-LN

SN-LK

TR

nN-LN

nN-LK

(dane wg [7,8])4,00E-053,01E-041,60E-046,85E-058,22E-05
20025,45E-056,22E-055,43E-063,93E-048.10E-05
2003238E-054,39E-052,68E-063,41E-048.71E-05
20044,17E-053,70E-053,49E-064,20E-049,64E-05
20053,60E-053.60E-053,84E-063,63E-047.38E-05
20063.38E-053,49E-054,87E-063,09E-046,99E-05
20076.11E-053,65E-055.11E-063,68E-047.38E-05
20084,47E-053,68E-053.25E-063,29E-045,41E-05
20095,25E-053.24E-053,77E-062,98E-045,77E-05
20107,05E-053,81E-055,75E-062,77E-046,91E-05
20115,51E-0,53,49E-055,48E-063,32E-047,49E-05
20123.95E-053,12E-054,87E-062,42E-045,05E-05
Średnia z lat 2002-20124,67E-053,85E-054,41E-063,34E-047,17E-05
 SN - średnie napięcie, nN - niskie napięcie, LN - linie napowietrzne, LK - linie kablowe, TR - transformatory.


Nieznaczną poprawę niezawodności pracy zauważa się również w przypadku linii kablowych niskiego napięcia. Natomiast niepo­kojącą sprawą jest wzrost średnich wartości współczynnika awaryj­ności linii napowietrznych - tak średniego, a szczególnie niskiego napięcia - w porównaniu z danymi literaturowymi sprzed wielu lat. Wskazywać to może na zły stan techniczny tych elementów, co skut­kować będzie z reguły większą od normatywnej liczbą uszkodzeń, a jednocześnie pociągać będzie za sobą również zwiększone straty u odbiorców w wyniku przerw w zasilaniu. Pewien wpływ na te wyniki (zwłaszcza dla linii SN) mają również bardzo niekorzystne warunki atmosferyczne, które wystąpiły w ostatnich latach. Na pod­kreślenie zasługuje fakt, że wartości współczynników awaryjności q dla roku 2012 dla wszystkich rodzajów linii elektroenergetycz­nych są niższe niż wartości średnie z dziesięciolecia 2002-2012.

REKLAMA

Otrzymuj wiadomości z rynku elektrotechniki i informacje o nowościach produktowych bezpośrednio na swój adres e-mail.

Zapisz się
Administratorem danych osobowych jest Media Pakiet Sp. z o.o. z siedzibą w Białymstoku, adres: 15-617 Białystok ul. Nowosielska 50, @: biuro@elektroonline.pl. W Polityce Prywatności Administrator informuje o celu, okresie i podstawach prawnych przetwarzania danych osobowych, a także o prawach jakie przysługują osobom, których przetwarzane dane osobowe dotyczą, podmiotom którym Administrator może powierzyć do przetwarzania dane osobowe, oraz o zasadach zautomatyzowanego przetwarzania danych osobowych.
Komentarze (0)
Dodaj komentarz:  
Twój pseudonim: Zaloguj
Twój komentarz:
dodaj komentarz
$nbsp;
REKLAMA
Nasze serwisy:
elektrykapradnietyka.com
przegladelektryczny.pl
rynekelektroniki.pl
automatykairobotyka.pl
budowainfo.pl