Wyłączenia, modernizacje, nowe bloki

Niektóre z elektrowni zostaną wyłączone, tak jak na przykład Elektrownia Adamów. Zakład będący częścią Zespołu Elektrowni Pątnów - Adamów - Konin został wycofany z eksploatacji na początku 2018 roku. Elektrownia składająca się z pięciu bloków o mocy 120 MW każdy została wyłączona po ponad 50 latach pracy.

Choć czyniono starania, aby wydłużyć czas pracy tego zakładu do czasu wyczerpania się lokalnych złóż węgla brunatnego, a od 2016 korzystał on z derogacji, tzn. wyłączenia z obowiązku przestrzegania zaleceń dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie emisji przemysłowych (dyrektywa IED), Komisja Europejska ostatecznie zdecydowała o jego zamknięciu.

Część elektrowni zostanie zmodernizowana, w celu dostosowania do nowych wymagań. Chodzi tu głównie o przyjęte wiosną 2017 roku konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (Best Available Techniques, BAT) w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania, które wprowadzają nowe i zaostrzają istniejące przepisy w zakresie emisji szkodliwych substancji. Termin dostosowania się do nich minie w 2021 roku. Powstaną również nowe bloki.

Przedsiębiorstwa energetyczne nie lekceważą wyzwań, jakie przed nimi stoją i prowadzą liczne inwestycje w modernizację działającej i budowę nowej infrastruktury wytwórczej, przesyłowej i dystrybucyjnej. Przykłady przedstawiamy w ramce.

Trendy w budowie transformatorów

Transformatory podwyższają napięcie, aby przesył energii elektrycznej na duże odległości był efektywniejszy albo je obniżają do wartości bezpiecznej dla urządzeń odbiorców. Wyróżnia się transformatory mocy, dużej i średniej, i dystrybucyjne (rozdzielcze).

Z pierwszych korzysta się w elektrowniach i podstacjach, a drugie instaluje się bliżej urządzeń końcowych zasilanych średnim i niskim napięciem. Konstrukcje transformatorów stale się ulepsza, by poprawić ich niezawodność i sprawność energetyczną. Zwiększanie ostatniej narzuca dyrektywa UE 2009/125/WE określająca wartości maksymalnych strat obciążeniowych i w stanie jałowym. Obowiązuje ona od 2015 roku. W 2021 jej wytyczne zostaną jeszcze bardziej zaostrzone.

Większą niezawodność i sprawność energetyczną transformatorów uzyskuje się przez poprawę właściwości rdzenia, uzwojeń, izolacji oraz skuteczności chłodzenia. Jeżeli chodzi o rdzeń, prace prowadzi się w dwóch kierunkach - poszukując nowych materiałów, z których można go wykonać oraz ulepszając metody produkcji i obróbki tych już używanych, i modyfikując konstrukcję rdzenia.

Od czego zależą straty anomalne?

Popularny materiał to elektrotechniczne blachy krzemowe o ziarnie zorientowanym. Ich stratność to wypadkowa strat na histerezę i prądy wirowe, których składnikiem są straty dodatkowe (anomalne). W miarę ulepszania procesu produkcji wkład strat na histerezę malał, dlatego obecnie największym składnikiem, z udziałem nawet 70%, jest stratność anomalna. Jest tym większa, im więcej energii jest w czasie magnesowania traconej na ruch ścianek domenowych. Zależy w związku z tym od struktury domen magnetycznych, a zwłaszcza ich szerokości. Im są one szersze, tym większe są straty w rdzeniu.

Domeny poszerzają się pod wpływem naprężeń powstających w czasie walcowania i powlekania blach. Aby efekt ten zniwelować powierzchnię zarysowuje się (zwykle korzystając z lasera) poprzecznie do kierunku walcowania, co powoduje rozdrobnienie domen magnetycznych. Można w ten sposób zmniejszyć stratność rdzenia nawet o kilkanaście procent.

Technika ta jednak wciąż wymaga udoskonalania, gdyż zdarza się, że osiąga się efekt odwrotny od pożądanego i stratność wzrasta albo powierzchnia blachy zostaje nadmiernie uszkodzona. Prace prowadzi się przede wszystkim pod kątem doboru optymalnych nastaw lasera - poziomu mocy i szerokości wiązki.

Materiały amorficzne

Obniżenie stratności rdzeni transformatorów mają również zapewnić materiały amorficzne, czyli o strukturze niekrystalicznej, jak w szkle. Stosując je ogranicza się straty na histerezę oraz prądy wirowe, dzięki czemu stratność wypadkowa jest mniejsza nawet o kilkadziesiąt procent, niż w rdzeniach z blach o strukturze krystalicznej.

Uzyskuje się to, ponieważ blachy amorficzne mają nieuporządkowaną strukturę ziaren, a więc i domen magnetycznych. Charakteryzuje je w efekcie większa przenikalność magnetyczna i węższa pętla histerezy w porównaniu z blachami o ziarnie zorientowanym. Stratność na prądy wirowe zmniejsza się natomiast dzięki dużej rezystywności materiałów amorficznych oraz możliwości wykonania z nich bardzo cienkich blach, o grubości nawet kilka razy mniejszej, niż blach o ziarnie zorientowanym.

Są jednak droższe. Wciąż także trzeba udoskonalać techniki produkcji takich blach, w związku z dużą łamliwością materiałów amorficznych oraz ograniczoną szerokością wykonywanych z nich taśm.

Jakie są zalety przewodów CTC?

Podobnie w uzwojeniach transformatorów zmiany w konstrukcji uzupełniają nowe materiały. Przykład to stopy miedzi ze srebrem. Przy zawartości tego dodatku od 0,03% do 0,1% granica plastyczności materiału ma wartość, przy której w temperaturach do jakich mogą się nagrzewać uzwojenia nie zmienia się ich wytrzymałość, inaczej niż w przypadku uzwojeń z samej z miedzi.

Dodatek srebra zwiększa więc wytrzymałość zwarciową transformatora. W dziedzinie nowych konstrukcji popularne stają się uzwojenia CTC (Continuously Transposed Conductor), czyli z przewodami z ciągłą transpozycją żył. Ich główne zalety to: małe straty dodatkowe, precyzja wykonania oraz duża wytrzymałość na promieniowe i osiowe siły zwarciowe. Ostatnią cechę uzyskuje się dzięki zastosowaniu wysokotemperaturowego kleju epoksydowego nakładanego między warstwami żył albo na całą wiązkę.

Trendy w obszarze izolacji

W dziedzinie izolacji papierowej pracuje się nad materiałami o wyższej temperaturze pracy oraz wytrzymałości. Jeżeli chodzi o ciecze, to choć wciąż najpopularniejszy jest olej mineralny od lat rośnie zainteresowanie alternatywami, jak estry syntetyczne i naturalne.

W porównaniu do oleju mineralnego mają one zalety ważne w eksploatacji i ochronie środowiska: wysoką temperaturę zapłonu, nietoksyczność i biodegradowalność. Estry syntetyczne są czasem stosowane razem z izolacją z papieru wytrzymałego na wysokie temperatury, na przykład papieru aramidowego.

Ponieważ jednak właściwości estrów nie zostały jeszcze dobrze zbadane, nie są używane powszechnie głównie z obaw o bezpieczeństwo w razie wytworzenia się gazów na skutek wyładowań albo przegrzania. Analiza takich zjawisk jest ważnym kierunkiem badań nad zastosowaniem estrów jako cieczy elektroizolacyjnych.

Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów
Dowiedz się więcej
Przejdź do kompendium