Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki és Informatikai Kar. Elektrotechnikai és Elektronikai Intézet. Villamosmérnöki szak. Villamos energetikai szakirány

Átírás

1 Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Elektrotechnikai és Elektronikai Intézet Villamosmérnöki szak Villamos energetikai szakirány Szécsény 132/22 kv-os állomás létesítése és helye a Nógrád megyei 22 kv-os elosztóhálózatban Szakdolgozat Gazdag Gábor EDNTXD 2018

2 Tartalomjegyzék Bevezetés Az ÉMÁSZ elosztóhálózat feszültségszintjeinek bemutatása Rendeltetés Feszültségszint Szabványos feszültségek Alakzat Sugaras hálózat Gyűrűs hálózat Íves hálózat Körvezeték Két végén táplált vezeték Párhuzamos vezeték Hurkolt hálózat Áramnem Frekvencia Nagyfeszültségű hálózatok Főelosztó hálózat Elosztó hálózat kv-os elosztóhálózat kv-os elosztóhálózat kv-os elosztóhálózat kv-os elosztóhálózat Csillagpontkezelés Szigetelt, más néven földeletlen csillagpontú hálózat Szigeteletlen, más néven földelt csillagpontú hálózat Közvetve földelt csillagpontú hálózat Hatásosan földelt hálózat Mereven földelt hálózat Nógrád megye energiaellátása Szécsényi kapcsolóállomás szerepe napjainkban a térség energiaellátásában. 24 2

3 5. A szécsényi 22kV-os kapcsolóállomás jelenlegi ellátási megoldása és annak értékelése Hibák száma a Balassagyarmat-Szécsény 22kV-os hálózaton évente Veszteség a Balassagyarmat-Szécsény 22kV-os jelenlegi hálózaton Érintésvédelem változása és hatása a hálózatok üzemeltetésére Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű erősáramú berendezések Általános szabályok MSZ EN :2011 [2] Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű energetikai létesítmények földelése 29 MSZ EN 50522:2011 [2] Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű szabadvezetékek, általános követelmények, közös előírások. MSZ EN :2013 [2] Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű szabadvezetékek Nemzeti előírások MSZE :2014 [2] Az új szabványok bevezetése és a régiek visszavonása Az MSZ EN 50522:2011 összehasonlítása az MSZ 172/ és 172/3-73 szabványokkal Szakkifejezések és meghatározásuk A szécsényi 22kV-os kapcsolóállomás betáplálásának fejlesztési lehetőségei A betáplálás fejlesztés a jelenlegi vezeték 120mm 2 re való cseréjével Veszteség a Balassagyarmat-Szécsény 22kV-os új hálózaton Betáplálás fejlesztés 132/22 kv-os állomás létesítésével A 132/22 kv-os transzformátor összesített vesztesége Az új 132/22 kv-os szécsényi transzformátor állomás szerepe a térségben, hatása az ellátás minőségére Ellátás minősége Az új 132/22 kv-os szécsényi transzformátor állomás kialakítása és a 22kvos hálózatba illesztése Tervezett transzformátor Tervezett 132kV-os oldal Tervezett 22kV-os oldal Új létesítési és érintésvédelmi szabványok hatása az állomás létesítésére Földzárlat érzékelési módok

4 12.1. FÁNOE (földzárlati áramnövelő olajhűtésű ellenállás) Admittancia változtatás Összefoglalás Summary Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék Mellékletek

5 Rövidítések A szakdolgozat olvasása közben találkozhatunk rövidítésekkel, ezeket a rövidítéseket, kulcsszavakat az alábbiakban szeretném megmagyarázni. Villamosenergia-rendszernek Háztartási méretű kiserőművek Magyar energetikai és Közmű szabályozási hivatal Európai Elektrotechnikai Szabványügyi Bizottság Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság Magyar szabvány Európai Szabványügyi Szervezettel összehangolt szabványok jele Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottsággal összehangolt szabványok: Nemzeti előírás Speciális nemzeti feltétel Távműködtetésű oszlopkapcsoló Földzárlati áramnövelő olaj ellenállás VER HMKE MEKH CENELEC IEC MSZ MSZ EN MSZ IEC NNA snc TMOK FÁNOE 5

6 Bevezetés Napjainkban életünk minden területén nélkülözhetetlenné vált a villamos energia. Jelentőségét csak akkor vesszük észre, ha valamilyen okból rövidebb időre megszűnik. A szakdolgozatomban bemutatom Nógrád megye energiaellátását, a középfeszültségű hálózatok szerepét, feszültségszintjeit és diszpozícióját, a különböző feszültségszintű hálózatok csillagpont kezelési módszereit, Szécsény kapcsolóállomás szerepét jelenleg a térség energia ellátásában, az állomás fejlesztésének indokait, lehetséges műszaki megoldásokat, valamint az érintésvédelem változását és hatását a hálózatok, fejlesztésére, üzemeltetésére. A villamosenergia rendelkezésre állása nemcsak a gazdaság versenyképességének fontos tényezője, hanem a lakosság közérzetének és életszínvonalának is meghatározója. A közérzet szempontjából fontos kérdés az üzembiztonság, üzemfolytonosság, valamint a szolgáltatott villamos energia minősége. Ez is egyik mozgató rugója a Szécsényi kapcsolóállomás transzformátor állomássá fejlesztésének. 6

7 1. Az ÉMÁSZ elosztóhálózat feszültségszintjeinek bemutatása [1]. A villamos energiát hálózatokon keresztül szállítjuk a termelőktől a fogyasztókig. A hálózatok lényegében olyan vezetékek, amelyek csomópontokat kötnek össze, vagy egy fogyasztót látnak el. A hálózatokat gyűjtősínek, szabadvezetékek és kábelek alkotják. A hálózatokat csoportosíthatjuk rendeltetésük, feszültségük és alakzatuk szerint A közcélú villamosenergia szolgáltatás két fő tevékenységre bontható, az egyik a villamosenergia termelése, a másik a villamosenergia szállítása és elosztása. Ezt a rendszert nevezzük összefoglaló néven villamosenergia rendszernek. A villamos energia jelentős részét nagyteljesítményű erőművekben állítjuk elő (vertikális modell). Természetesen az utóbbi időben megjelentek megújuló energiát hasznosító kiserőművek, illetve ún. háztartási méretű kiserőművek (HMKE) is. Ez kissé átalakítja az eddigi villamosenergia rendszert (horizontális modell). 1.1.ábra: Hálózatok kialakítása jelenleg és a jövőben [1] Az 1.1. ábra szerint az eddigi egyirányú energiaáramlást és a passzív fogyasztói viselkedést a jövőben kétirányú energiaáramlás, aktív fogyasztói viselkedés és kaotikusabb irányítási feladatok jellemzik majd. 7

8 Villamosenergia rendszer alatt a villamosenergia termelő erőműveket, a megtermelt energiát átalakító állomásokat, a szállító és elosztó vezetékeket értjük. Az átvitel feszültségszintjének megválasztása gazdaságossági kérdés A villamosenergiát szállító és elosztó hálózatokat az alábbiak szerint csoportosíthatjuk: Rendeltetés Feszültségszint Alakzat Áramnem Frekvencia 1.1. Rendeltetés A villamos hálózatok rendeltetését a feszültség szint alapján tekinthetjük át. Kisfeszültségű elosztóhálózatok: közvetlenül a lakossági és egyéb, kisebb energiaigényű fogyasztókat látják el villamos energiával. Feszültségük 400/230 V Középfeszültségű elosztóhálózatok: feladata a villamos energia elosztása a főelosztóhálózati transzformátor állomásoktól a fogyasztói transzformátorokig. Az energia elosztása városokban 11 kv-os kábelhálózatokon, vidéki területeken, kisebb városokban 22 kv (ritkábban 35 kv) feszültségen legtöbbször szabadvezetékes hálózatokon történik. Középfeszültségre csatlakoznak a nagyobb energiaigényű ipari fogyasztók is. Az ipartelepek, bányák, erőművek belső hálózatán megtaláljuk a 3 kv és a 6 kv-os feszültségszinteket is Főelosztóhálózat: rendeltetése a villamos energia szállítása az alaphálózati csomópontokból az elosztóhálózat táppontjaihoz. A tápponti állomások általában a fogyasztói súlypontokban helyezkednek el. Napjainkban a 132 kv feszültségű hálózatok látják el ezt a funkciót (korábbiakban a 30 kv, illetve 35 kv-os hálózatok is főelosztó hálózatként működtek) Országos alaphálózat: az ország nagy erőműveit és alaphálózati állomásait köti össze, teszi alkalmassá nagy teljesítmények szállítására. Az itt használt feszültségszintek 220 kv, 400 kv, illetve 750 kv. Nemzetközi kooperációs hálózat: a különböző országok alaphálózatát köti össze egymással. Így az egyes országok villamosenergia-rendszereinek magasabb szintű 8

9 együttműködésével jön létre a nemzetközi kooperációs villamosenergia-rendszer. A feszültségszintek: 220 kv, 400 kv, 750 kv. Az előbbiekben felsorolt különböző rendeltetésű hálózatok elvi kialakítását és kapcsolódásait az 1.2. ábrán vázlatosan mutatjuk be ábra: Különböző feszültségű hálózatok elvi kapcsolata [1] 9

10 1.2. Feszültségszint A villamos energia szállításánál mint minden egyéb energiahordozó szállításánál döntő szerepe van a gazdaságosságnak. A feladat tehát az, hogy az energiahordozó szállítása minél kisebb költséggel valósuljon meg. A villamosenergia szállítás költsége a szállítás során fellépő hálózat veszteség. A villamos energia szállításának gazdaságosságát döntően befolyásolja a feszültség nagysága, amelyen az energia szállítása történik. Ennek értéke függ az átviendő villamos teljesítmény nagyságától és a szállítási távolságtól. Ha egy adott feszültségen egyre nagyobb teljesítményt (S=UI) akarunk átvinni, akkor a növekvő áramerősséggel nő a vezető szükséges keresztmetszete, a vezető hőmérséklete, ezzel pedig a felhasznált vezető súlya, illetve a vezeték belógása. A megnövekedett vezetősúly nagyobb szilárdságú oszlopokat, szigetelőket stb. tesz szükségessé, a nagyobb vezeték belógás pedig magasabb oszlopokat igényel, ami növeli a létesítési költségeket. A megnövekedett áram miatt nő az P=I 2 R teljesítményveszteség, ami az üzemviteli költségeket is növeli. Ha ezt el akarjuk kerülni, növeljük a feszültséget és ezzel az előbbiekben említett nagyobb villamos teljesítmény átvitele a kisebb áramerősség miatt kisebb vezető keresztmetszettel oldható meg. A megnövekedett feszültség miatt viszont megnövekednek a szükséges fázistávolságok, ezzel az oszlopok, szigetelő láncok stb. méretei, ami viszont a létesítési költségek növekedését eredményezi. Ezért biztosan van egy az előbbiekben említett gazdaságos átviteli feszültség, amelynél a legkisebbek a létesítési és az üzemeltetési költségek Szabványos feszültségek A szabványos feszültség értékeit és minőségi jellemzőit az MSZ 1 és az MSZ EN Feszültség minőségi előírások szabvány előírásai tartalmazzák. Magyarországon a Magyar energetikai és Közmű szabályozási hivatal (továbbiakban MEKH) a feszültség tűrési értékeit szigorította a szabványhoz képest [1]. Törpefeszültség: a berendezés akkor törpefeszültségű, ha nincsenek olyan vezetői, amelyek névleges feszültsége egymás közt, vagy a földhöz képest váltakozó áram esetében 50 V-nál, egyenáram esetében 120 V-nál nagyobb. 10

11 Kisfeszültség: a berendezés akkor kisfeszültségű, ha vannak olyan vezetői, amelyek között a névleges feszültség váltakozó áram esetében 50 V-nál nagyobb, de kisebb V-nál. A közcélú kisfeszültségű elosztóhálózat feszültsége 400/230 V. Nagyfeszültségű: a berendezés akkor nagyfeszültségű, ha vannak olyan vezetői, amelyek között a névleges feszültség váltakozó áram esetében V-nál, egyenáram esetében V-nál nagyobb. A gyakorlatban a 35 kv-nál kisebb nagyfeszültséget középfeszültségnek nevezzük. Névleges nagyfeszültségek: kisebb teljesítményű generátorok, nagyobb teljesítményű motorok: 3 kv, 6 kv; városi elosztóhálózatok (kábel), közepes teljesítményű generátorok: 11 kv; vidéki szabadvezetéki elosztóhálózatok: 22 kv, 35 kv; főelosztó hálózatok: 35 kv, 132 kv; alaphálózat, kooperációs vezetékek: 220 kv,400 kv, 750 kv. Ma már léteznek 1000 kv feletti egyenáramú távvezetékek is a nagyteljesítményű összeköttetésekhez. A Magyarországi villamosenergia hálózatok három fő csoportra oszthatók [1]: Alaphálózatok feszültségszintjei 750 kv, 400 kv, 220 kv, néhány 132 kv-os főelosztó hálózat alaphálózati szerepet is betölthet. Főelosztó hálózatok feszültségszintjei 132 kv, korábban Budapesten 30 kv jelentette a főelosztó hálózatot, ma esetenként 35 kv is betölthet főelosztó hálózati szerepet. Elosztó hálózatok feszültségszintjei középfeszültségen 11 kv, 22 kv, 35 kv, kisfeszültségen 400/230 V. Egy ország energia rendszere nemzetközi kapcsolatok nélkül nem tudja biztosítani az üzembiztonság, üzemfolytonosság követelményeit. Ezért a nemzeti energiarendszerek egyesülnek. A rendszeregyesüléseknek előnye, hogy a kisebb rendszer hibák kisegítése egyszerűbb, kisebb tartalékokat kell az egyes szereplőknek biztosítani. 11

12 1.3. Alakzat A villamos energia előállítására, átvitelére, elosztására szolgáló berendezések összességét villamos műveknek, a villamos művek együttműködő rendszerét pedig villamosenergia-rendszernek (VER) nevezzük. A különböző feszültségszintű hálózatok különböző hálózati alakzatban, eltérő üzembiztonsági, üzemfolytonossági szinten biztosítják a villamos energiát a fogyasztók számára Sugaras hálózat Fő jellemzője, hogy a fogyasztó egyetlen vezetéken, egy úton csak egy irányból kaphat villamos energiát. A vastag vonallal rajzolt vezeték a gerinc-, vagy fővezeték ábra: Sugaras hálózat [1] A hálózat előnye: könnyen áttekinthető, a hibás vezetékszakasz meghatározása, leválasztása a legegyszerűbb. Hátránya: a meghibásodás miatt a gerinc- vagy szárnyvezetéken bekövetkezett lekapcsolás miatt a hiba megszüntetésének időtartamára a fogyasztók villamos energiaellátás nélkül maradnak. Emiatt az üzemfolytonossági mutatója a legalacsonyabb Gyűrűs hálózat A sugaras hálózatoknál előforduló esetleges tartós villamosenergia-kimaradás elkerülésére a sugaras vezetékeket úgy alakítják ki, hogy az azonos táppontból kiinduló gerincvezetékek, egy pontban találkozzanak. Az összekötés helyén kapcsolót alkalmaznak. Így a hálózat valamely részén bekövetkezett meghibásodás esetén a gerincvezeték bontásával a fogyasztók egy része a másik irányból kaphat táplálást. 12

13 1.4. ábra: Gyűrűs hálózat [1] Íves hálózat Kialakítása lényegében azonos a gyűrűs hálózatokéval, csak egymástól független táppontokból indulnak ki a gerincvezetékek, melyek azután egy kapcsolón keresztül kapcsolódnak össze ívet alkotva ábra: Íves hálózat [1] Körvezeték Azonos táppontból táplált olyan vezeték alakzat, amely a táppontból kiindulva az összes fogyasztókat ellátva villamos energiával ismét visszatér a táppontba. A fogyasztók gyűjtősínről ágaznak le ábra: Körvezeték [1] 13

14 Előnye, hogy bármelyik fogyasztó üzemszerűen két oldalról kaphat táplálást. Az íves hálózat esetén csak egy fogyasztó számára biztosítható a kétirányú ellátás, a körvezeték esetében ez valamennyi fogyasztó számára biztosítható. Ezt az elvet nevezhetjük n-1 hibaelvnek, azaz egy elem kiesése nem okoz fogyasztói kiesést Két végén táplált vezeték Kialakítása lényegében azonos az íves hálózatókéval, de a fogyasztók folyamatosan kapcsolódnak mindkét táppontra, azaz az ív nincs középen bontva, így az energiaellátás biztonsága nagyobb ábra: Két végén táplált vezeték [1] Párhuzamos vezeték A villamosenergia-ellátásban fontos csomópontok összekötésére, vagy nagyobb üzemi fogyasztók üzembiztos energiaellátására szolgáló hálózat. Előnye, hogy egy vezeték kisesése estén is ellátható a fogyasztó ábra: Párhuzamos vezetékek [1] Normál üzemben természetesen csökkenti a hálózat veszteséget is, hiszen az energia a két vezeték között megoszlik Hurkolt hálózat A hálózat egyidejűleg több tápponton keresztül látja el villamos energiával az egymással is több vezetékkel összekapcsolt fogyasztókat. 14

15 1.9. ábra: Hurkolt hálózat [1] Előnye az előbbiekben megismert villamoshálózati alakzatokkal szemben, hogy a fogyasztók villamos energiával való ellátásának biztonsága a legnagyobb és a villamosenergia szolgáltatás minőségi jellemzői is a legjobbak. Hátránya, hogy bonyolultsága miatt létesítési költségei igen nagyok Áramnem Régi vita, hogy a villamosenergia ellátás egyen-, vagy váltakozó feszültségen történjen. Ma ez a kérés újra felmerül, hiszen a fogyasztók jelentős része egyen feszültségű energiát igényel vagy egyen feszültségről is működni tud. Ilyenek lehetnek pl. a LED lámpák, a különböző elektronikai eszközök, de ide sorolhatjuk a különböző villamos fűtő eszközöket is. Ennek megfelelően beszélhetünk egyenfeszültségű és váltakozó feszültségű villamos hálózatokról. A villamos energiának nagy távolságra történő szállítását, valamint a különböző energiarendszerek szabályozott összekapcsolását üzembiztosan és gazdaságosan egyenfeszültségű összekötésekkel lehet megoldani. A váltakozó feszültségű energiaszállítást a transzformátor megjelenése tette lehetővé. A váltakozó feszültségű villamos energiánál a feszültség növelése majd csökkentése olcsó, jó hatásfokú transzformátorok segítségével igen egyszerűen végezhető el. Ez a magyarázata annak, hogy a villamosenergia-átvitelben és elosztásban a váltakozó áram korábban kiszorította az egyenáramot. 15

16 1.5. Frekvencia A váltakozó feszültségű villamos energiának a feszültség mellett másik fontos minőségi jellemzője a periódusszáma, a frekvenciája. Ennek értéke szintén egységesítésre került. Európában. a frekvencia 50 Hz, míg más földrészeken előfordul a 60 Hz is. Esetenként pl. a nagyvasúti villamos vontatásban a 16 2/3 Hz is szokásos periódusszám. A frekvencia az aszinkron és a szinkron motorok fordulatszámánál meghatározó jellegű Nagyfeszültségű hálózatok A hálózat gerince a nagyfeszültségű, hurkolt átviteli hálózat vagy régebbi nevén alaphálózat, amelynek feszültségszintjei: 750 kv, 400 kv, 220 kv és kis részben 132 kv. A 132 kv olyan esetekben szerepelhet alaphálózatként, ahol nem elég erős a magasabb feszültségű alaphálózat, pl. nincs kettős ellátás, nem biztosítható az (n-1) hibaelv. A nagyfeszültségű hálózatok feladata, az erőművekben termelt villamos energiának az elszállítása nagyobb távolságokra. Nagyfeszültségű hálózatokkal valósítják meg az erőművek együttműködését és a termelt villamos energiának országon belüli elosztását, valamint az egyes országok villamosenergia rendszerei közötti kapcsolatot, együttműködést (kooperációt). Az erőművek és a különböző nagyfeszültségű vezetékek általában alaphálózati transzformátor állomásokon keresztül kapcsolódnak össze. Az alaphálózati transzformátor állomások 750/400, 400/220/132, illetve 220/132 kv-os áttételűek. Az átadási pont az átviteli hálózat és az főelosztó hálózat között a 400/132 és 220/132 kv feszültségszintek közötti transzformátorok 132 kv-os oldali gyűjtősínjénél van. Az alaphálózati állomások általában kétgyűjtősínes kialakításúak. A nagyfeszültségű távvezetékek két csoportja: alapés főelosztóhálózat. Az alaphálózat feszültségszintjét az átviendő teljesítmény határozza meg. A szállítandó teljesítmény a feszültségszint mellett meghatározza a távvezeték sodrony keresztmetszetét. Néhány 132 kv-os vezeték alaphálózati szerepet is betölthet. A következő ábra Magyarország alaphálózatát mutatja be. Az alap- és főelosztóhálózatok általában többszörösen hurkolt diszpozíciójúak. A lila szín a 750 kv-os, a piros vonal a 400 kv-os hálózatot, a zöld szín a 220 kv-ot ábrázolja. Szaggatott vonal jelzi azokat a kapcsolatokat, amelyek jelenleg tervezési fázisban vannak. 16

17 1.10. ábra: Magyarország alaphálózata [1] Főelosztó hálózat Az ÉMÁSZ hálózatrendszerének a legmagasabb feszültségszintje 132 kv, amely az erőművek, vagy alaphálózati csomópontokból szállítja a villamos energiát az alacsonyabb feszültségű elosztóhálózatokba. Itt is előfordul, hogy az (n-1) hiánya miatt más, pl. 35 kvos hálózat is betölthet főelosztó hálózati szerepet. Budapesten régebben ilyen szerepet töltött be a 30 kv-os hálózat. A 132 kv-os hálózat túlnyomó része szabadvezeték hálózat. Az ÉMÁSZ Hálózati Kft - a december 31.-i adatok szerint 1 475km rendszerhosszúságú 132 kv-os szabadvezeték hálózatot és mindössze 700 m kábelt üzemeltet. A 132kV-os hálózati alakzat néhány kivételtől eltekintve hurkolt hálózat [7, 10] Elosztó hálózat Az ÉMÁSZ elosztóhálózatát a 35, 22, 11 és 0.4 kv-os szabadvezeték, illetve kábelhálózat alkotja, melynek feladata a 132 kv/közép feszültségű (továbbiakban KÖF) transzformátorokon keresztül a nagyfogyasztók valamint a kommunális területek ellátása. A 132 kv/köf transzformátorok két- vagy három tekercselésűek, teljesítményük pedig 16, 25 vagy 40 MVA. A transzformátorállomásokon 2 vagy 3 transzformátor kerül beépítésre. A transzformátor szám meghatározásánál figyelembe kell venni az ellátási terület nagyságát, a fogyasztói terhelést, az állomás feszültségszintjeit és az egyszeres hiba elvét [7, 10] kv-os elosztóhálózat A 35 kv-os hálózatnak korábban fontos szerepe volt, bizonyos helyeken főelosztóhálózati szerepet is betöltött. A 35 kv-os hálózat hossza 404,1 km, amelyből 17

18 362,8 km szabadvezetéki hálózat és 41,3 km kábelhálózat. A hálózat sugaras kialakítású, a nagyobb üzembiztonság miatt több helyen bontási és összekapcsolási lehetőséggel. A kábelhálózat nagy része Miskolc város főelosztó hálózatában játszott szerepet. Az elmúlt 5-10 évben újabb 35 kv-os kábelhálózat létesült a Miskolc környéki nagyobb fogyasztók miatt. (BOCH, SINVA, TESCO, METRO, stb.) A stratégiai terveknek megfelelően a 35 kv-os feszültségszintű hálózat folyamatos leépítésre került [7, 10]. A döntés legfőbb okai: az energiaigény csökkenése, a feszültségszintek számának csökkentése, európai szabványos feszültségszintek használata, a térségben üzembe lépett 132/22 kv-os transzformátor állomás, a hálózat az állapota miatt rekonstrukciót igényelt volna. Ennek eredménye, hogy Miskolc Központi állomás transzformátor áttétele a 35/11 kv-ról 22/11 kv-ra változott, illetve több korábbi 35/22 kv-os transzformátor állomás egyszerű 22 kv-os kapcsolóállomássá alakult kv-os elosztóhálózat Az ÉMÁSZ által üzemeltetett 22 kv-os szabadvezeték hálózat általában csupaszvezetős, az ÉMÁSZ területén ennek hossza majdnem eléri a km-t, elrendezését tekintve pedig háromszög-, illetve egysíkú elrendezésű. A fázisforgatás elhagyása az aszimmetria kezelésében gondot okozott, a fázisforgatás kiváltására bevezetett egyéb eszközök pedig üzemzavari forrást jelentenek, ezért a fázisforgatás kérdésének felülvizsgálata javasolt. A távvezeték hálózat fa-, beton-, és vas tartószerkezetű. A kábelhálózat hosszúsága 246 km. A kábelhálózat számottevő része a kisebb városokat látja el villamos energiával, mint például: Mezőkövesd, Hatvan, Balassagyarmat, Ózd, Jászberény, Sárospatak, kisebb része pedig alállomási kicsatlakozás. A szabadvezeték hálózat kb. fele 40 évnél idősebb, ezért fizikai állapotuk miatt ezeken a szakaszokon rendszeres felújításra van szükség. A leggyakoribb üzemzavari okok a vezetékek, a szigetelők és az oszlopkapcsolók sérülései, amelyeket legtöbbször természeti jelenségek (szél, zúzmara, jegesedés, villámcsapás) okoznak. Az üzemzavarok helyének megkeresését oszlopkapcsolók segítik. A gyors behatárolás érdekében az oszlopkapcsolók, egy részét távműködtethető oszlopkapcsolóra (TMOK), recloserre cseréltek ki. Alkalmaznak FAM áramkötéseket, illetve zárlati irányjelző készülékeket. Földzárlatos 18

19 üzemvitel esetén pedig TUNGILOC eszköz segíti az üzemzavar helyének gyors megkeresését. Madárvédelmi szempontból alkalmaznak ún. burkolt vezetéket, illetve néhány helyen ún. univerzális kábelt is tartóoszlopokon [7, 10] kv-os elosztóhálózat Az ÉMÁSZ által üzemeltetett 11 kv-os kábelhálózat hossza körülbelül 560 km. A kábelhálózat nagy része olajos papírszigetelésű, kisebb része ROUNDAL kábel, az újabb kábelek esetén pedig térhálósított, XLPE kábel. A 11 kv-os kábelhálózat jellemzően a nagyobb városok belvárosi részében biztosítja az energiaellátását. Ilyen városok például: Miskolc, Tiszaújváros, Eger, Sátoraljaújhely, Kazincbarcika, Gyöngyös, Salgótarján). Ugyanezen városok peremterületeinek energiaellátása ma is 22 kv-os szabadvezetékű hálózatról történik. Így a kisebb városok esetében célszerű lenne a belterületek kábelhálózatánál is ezt a feszültségszintet alkalmazni, úgy ahogyan ezt alkalmazzák Mezőkövesd, Balassagyarmat és más városok esetében is. Ezzel egyszerűbb, rövidebb és költséghatékonyabb hálózatokat kapnánk. Ezért felül kell vizsgálni a kisebb városok esetében a 11 kv-os kábelhálózat létjogosultságát, ezzel felesleges transzformációt hagyhatunk el, illetve csökkenthető a hálózati veszteség [7, 10] kv-os elosztóhálózat A kisfeszültségű elosztóhálózat feszültségszintje 400/230 V. Jellemzően a lakossági és a kisebb kommunális végfelhasználóknak biztosítja a villamos energiát, éppen ezért lakott területen belül alkalmazzák. A kisfeszültségű hálózat lehet szabadvezetékes vagy kábeles kialakítású. A kisfeszültségű szabadvezeték számottevő része AL sodrony, kisebb része pedig kötegelt szigetelt vezetéksodrony. Többnyire sugarasan üzemel, de előfordul az úgynevezett lazán hurkolt megoldás is, amelynél két sugarasan üzemelő vezetéket biztosítóval kapcsolnak össze, növelve ezzel az ellátási biztonságot. Túláramok, zárlatok fellépése esetén ez a biztosító kiolvad, ezzel a hálózat sugarassá válik. A kisfeszültségű transzformátorok jellemzően 22 kv-os és 11 kv-os feszültségszintre kapcsolódnak. A 0,4 kv-os feszültségszinten jelentős betáplálás ma még nem jellemző. A HMKE elterjedésével azonban ez a helyzet megváltozik és komolyabb feszültségszabályozási kérdésekkel kell szembenéznünk [7, 10]. 19

20 2. Csillagpontkezelés [5, 6] Egy adott hálózat csillagpontjai és a föld közötti kapcsolat módjait csillagpont kezelésnek nevezzük. A csillagpont földelésének módja hatással van a hálózat üzemének megannyi paraméterére, mint például az egyfázisú földzárlatokkor fellépő zárlati áram nagyságára. Egy adott hálózat csillagpont földelési módszerének kiválasztásakor rengeteg tényezőt kell egyszerre figyelembe venni. A csillagpontkezelés szempontjából alapvetően a hálózatokat két csoportra oszthatjuk, földelt csillagpontú és földeletlen csillagpontú hálózatokra Szigetelt, más néven földeletlen csillagpontú hálózat Ezeknek a hálózatoknak egyetlen pontja sincs üzemszerűen a földhöz rögzítve. A szigetelt csillagpont kezelésű hálózatot a 2.1 ábra mutatja be. Az ábrán a transzformátor fázistekercseit a tekercsek jelölik, tőlük jobbra a H betű jelöli a hálózatot. A transzformátor csillagpontját az n betű, a földpotenciált az f betű, míg a c betűk a hálózat egyfázisú földkapacitását jelölik. A Z f földelő impedancia értéke a földpont és a transzformátor csillagpontja közötti szakadás miatt végtelen nagyságú ábra: Szigetelt csillagpontú hálózat [5] 2.2. Szigeteletlen, más néven földelt csillagpontú hálózat Földelt csillagpontú a hálózat ha, legalább egy pontja közvetve vagy közvetlenül rögzítve van a földhöz. Mereven földelt csillagpontú a hálózat, ha minimum egy transzformátorának csillagpontja fémes kapcsolatban áll a földdel ábra: Szigeteletlen csillagpontú hálózat [5] 20

21 A Z f földelő impedancia értéke ebben az esetben 0 értékű. Emiatt jelentkezhet olyan eset is, hogy az egyfázisú földrövidzárlati áram nagysága meghaladja a háromfázisú rövidzárlati áram értékét. A hibamentes fázisok feszültségemelkedése azonban az ilyen hálózatokon a legalacsonyabb. A hazai hálózatok mereven földelt csillagponttal működnek a 132 kv-os és az annál magasabb feszültségszintű hálózatokon valamint a 0,4 kv-os kisfeszültségű elosztóhálózatokon Közvetve földelt csillagpontú hálózat Közvetve földelt csillagpontú a hálózat, ha legalább egy csillagpontja ellenálláson vagy fojtótekercsen keresztül rögzítve van a földhöz ábra: Közvetve földelt csillagpontú hálózat [5] Tehát a Z f földelőimpedancia egy meghatározott értékű ohmos ellenállás abban az esetben, ha a hálózat csillagpontja egy ellenálláson keresztül van földelve. A fojtótekercsen keresztül földelt csillagpontú hálózat esetében viszont a Z f földelőimpedancia lényegében tisztán reaktív jellegű fojtótekercs. A mereven földelt csillagpontú hálózatokhoz képest ez a két csillagpont kezelési mód az egyfázisú földzárlati áramok nagyságát hatékonyan csökkenti és a csillagpont potenciálja is kellőképpen rögzített. A csillagpont rögzítése reaktancián keresztül megoldja az ún. ívelő földzárlatok kioltását, ugyanis a földelő reaktancia induktív jellegű árama kompenzálja a hibahelyen folyó kapacitív jellegű földzárlati áramot. Ezért hívjuk kompenzált hálózatnak a fojtótekercsen keresztül földelt csillagpontú hálózatokat. Magát a módszert kompenzálásnak nevezik. A hazai hálózatok közül a 11 kv-os kábelhálózatoknak a csillagpontját ellenálláson keresztül földelik, ún. hosszú földelt hálózatok, míg a 22 kv-os illetve a 35 kv-os szabadvezeték hálózatok csillagpontját kompenzáltan földelik [4, 5, 6]. 21

22 A hálózatoknak a csillagpont kezelési módszere jelentős hatást gyakorol az ún. belső túlfeszültségek értékének nagyságára. A belső túlfeszültségek az üzemelő hálózatok bizonyos készülékeiben, berendezéseiben végbemenő folyamatok által jönnek létre. Keletkezésük alapján ezek lehetnek: üzemi frekvenciájú túlfeszültségek, kapcsolási túlfeszültségek és rezonanciás túlfeszültségek Hatásosan földelt hálózat Hatásosan van földelve a hálózat, ha a hálózaton akárhol jelentkező egyfázisú földzárlat alkalmával a hibamentes fázisok fázisfeszültsége nem nagyobb, mint a hálózat névleges vonali feszültségének 80 %-a. A hálózat csillagponti földelése akkor lesz a leghatásosabb, ha valamennyi transzformátorának csillagpontját közvetlenül földelik. Ez a követelmény olyan hálózatoknál áll fenn, ahol: 0 X 0 /X 1 < 3 és 0 R 0 /X 1 < 1. Ahol: X 0 a zérus sorrendű reaktancia; X 1 a pozitív sorrendű reaktancia; R 0 a zérus sorrendű ellenállás Mereven földelt hálózat Mereven földelt a hálózat ha X 0 /X 1 < 1 Ekkor az egyfázisú földzárlati áram meghaladja a háromfázisú zárlati áramot. Ez több szempontból is kedvezőtlen, ezért ilyenkor lazítani" kell a csillagponti földeléseket. Ez megoldható úgy, hogy nem földelik mindegyik transzformátor csillagpontját vagy pedig reaktancián át földelik. 22

23 3. Nógrád megye energiaellátása A térségben két nagyobb erőmű található. Egyik a Lőrinci Gázturbinás Erőmű, a másik a Mátrai Erőmű. A Mátrai erőmű alaperőmű szerepet tölt be. Két évvel ezelőtt egy 18,6 MW-os naperőmű is létesült a Mátrai erőmű mellett a zagytéren. Nógrád megye energiaellátásának alapja a megyében működő 132/22 kv-os illetve 132/22/11 kv-os transzformátorállomások, amelyek középfeszültségen biztosítják a villamosenergia ellátást a térségben. Jelenleg öt 132/22 kv-os transzformátorállomás üzemel Nógrád megyében a Mátrai erőműben, Rétság, Balassagyarmat, Nagybátony, Nógrádkövesd településeken, Salgótarjánban pedig 132/22/11 kv-os. A transzformátor állomás 11 kv-os tekercselése a város 11 kv-os kábelhálózatát táplálja. Az állomások 22 kv-os gyűjtősínjeiről induló 22 kv-os vezetékek íveket képeznek az állomások között [7]. 23

24 4. Szécsényi kapcsolóállomás szerepe napjainkban a térség energiaellátásában Szécsényben az ÉMÁSZ 22kV-os kapcsoló állomása a város déli részén található. A kapcsolóállomás jelenleg telemechanizált egy-gyűjtősínes, egy kondenzátormezővel és két sínbontóval van ellátva. A Szécsény energiaellátása jelenleg Balassagyarmat, Karancskeszi és Nógrádkövesd irányából 22kV-os vezetéken van biztosítva. Karancskesziben korábban 35/22 kv-os transzformátor állomás üzemelt. A 35 kv visszafejlesztésével itt is megszűnt a 35 kv-os feszültségszint és ezzel a transzformátor állomás. Ma a Karancskeszi 22 kv-os kapcsoló állomás gyakorlatilag bontáspontként üzemel Salgótarján és Szécsény között lévő 22 kv-os vezetéken. Ha megvizsgáljuk a térség 22 kv-os hálóztok bontáspontjait, akkor kijelenthető, hogy az ma nem optimális. Karancskeszi térségének terhelési súlypontja Szécsény irányába tolódott. A nagy távolságokba történő energiaszállítás miatt veszteségi és ellátás biztonsági szempontból ideális fejlesztés lehet a Szécsényi kapcsolóállomás 132/22 kv-os fejelése. Ennek a lehetősége adott, ugyanis a Nagybátony-Balassagyarmat 132 kv-os távvezetéken már elő van készítve a 91. és 92. sz. Boglár OVSF+0 típusú végfeszítő oszlopokkal a lecsatlakozás [14]. A 22 kv-os kapcsoló állomás egyvonalas vázlatát mutatja a következő ábra. Az ábrából látható, hogy jelenleg nyolc 22 kv-os vezeték csatlakozik az állomás gyűjtősínjéhez ábra: A szécsényi kapcsolóállomás jelenlegi kialakítása [9] 24

25 5. A szécsényi 22kV-os kapcsolóállomás jelenlegi ellátási megoldása és annak értékelése A kapcsolóállomás jelenleg telemechanizált egy-gyűjtősínes, egy kondenzátormezővel és két sínbontóval van ellátva, mely kapcsolási funkciót lát el a Balassagyarmat-Nógrádkövesd-Salgótarján alállomásokból táplált elosztóhálózaton és biztosítja Szécsény város ellátását. A szécsényi 22 kv-os kapcsoló állomás ellátása jelenleg a balassagyarmati 132/22 kv-os állomásból történik. A betápláló vezeték hossza 21 km, keresztmetszete pedig 95 mm 2, induló terhelése 93 A. De például a Karancskeszi kapcsolóállomásból induló Szécsény vonal 22 kv-os cellájának hibája esetén a teljes terület terhelése a Balassagyarmati állomásra kerül át. Ebben az esetben a vonal terhelése 147 A lesz, a vezeték hossza 102 km, amiből a gerincvezeték 59,3 km. Normál üzemállapotban az átvitt teljesítmény 3,5 MW körül van. Ezekből a számokból is látszik, hogy az ellátás 22kV-on nem túl gazdaságos még hibamentes esetben sem [9]. Az állomás rekonstrukcióra szorul, az igen rossz műszaki állapota miatt. A régi olajos primer készülékek átlagéletkora 45 év. A szekunder rendszer átlagéletkora 26 év, de 45 éves készülékek is találhatóak közöttük. Az állomás kapcsolóépülettel nem rendelkezik, jelenleg csak néhány konténer helység található a területen. A szabadtéren tömeges oszlopkapcsoló rendszer található. [9, 14] A szécsényi kapcsolóállomás besorolását az ÉMÁSZ állomások között a berendezések átlagéletkora szerint az alábbi diagram mutatja: 5.1. ábra: ÉMÁSZ állomások átlagéletkor szerinti besorolása [9] 25

26 A jelenlegi kapcsolóállomás: 5.2. ábra: A jelenlegi állomás [9] A 22 kv-os szabadvezeték hálózaton átlagosan és 100 km-enként 3540 hiba keletkezésével lehet számolni évente. Az önműködő háromfázisú visszakapcsolás első, gyors ciklusa ennek kb %-át, a lassú ciklusa további 10%-át hárítja el tartósan áramszünet keletkezése nélkül [15]. A Balassagyarmat-Szécsény 22kV-os jelenlegi vezeték paraméterei: Vezeték típusa: Vezeték hossza: Ötvözött (AASC) alumínium szabadvezeték sodrony L= 21 km Vezeték keresztmetszete: A= 95 mm 2 Vezeték villamosenergiaellenállása 20 o C-on Induló terhelés: R= 0,361 Ω/km I= 93 A 5.1. táblázat: A Balassagyarmat- Szécsény 22kV-os jelenlegi vezeték paraméterei 26

27 5.1. Hibák száma a Balassagyarmat-Szécsény 22kV-os hálózaton évente 5.2. Veszteség a Balassagyarmat-Szécsény 22kV-os jelenlegi hálózaton A hálózat ellenállása fázisonként: A hálózat vesztesége fázisonként: A hálózat vesztesége a 3 fázisra: A hálózat veszteség 1 év alatt: A hálózat éves vesztesége 1 MWh-t forintnak számolva: A jelentős mértékű veszteség, az állomás műszaki állapota és az ellátás biztonsága miatt az állomás rekonstrukciója rövidtávon szükséges lenne, de mivel a jelenlegi sztenderdeknek az elrendezés, a primer és szekunder készülékek technológiai megoldásai és építészete már nem felelnek meg, ezért a teljes kapcsolóállomás bontását és új alállomás építése a javasolt. 27

28 6. Érintésvédelem változása és hatása a hálózatok üzemeltetésére Az utóbbi években az 1 kv-nál nagyobb feszültségű váltakozó áramú létesítményekre vonatkozóan a következő három átfogó jellegű nemzetközi (IEC ill. EN) szabvány jelent meg [2]: MSZ EN :2011, 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű erősáramú berendezések létesítése, MSZ EN 50522:2011, 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű energetikai létesítmények földelése, MSZ EN :2013, 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű szabadvezetékek létesítése. Ez utóbbi kiegészítéseként, a hazai előírások meghatározására jelent meg a MSZE :2014, 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű szabadvezetékek létesítése szabvány. Az első három szabvány EN, azaz európai normaként jelent meg, amelyet kötelezően kellett bevezetni MSZ EN szabványként. A szabványok ma már rendelkezésre állnak magyar nyelven is. Az MSZ EN 50522:2011 és az MSZ EN :2013 szabványokat együttesen célszerű használni, a két szabványban a földelésekkel, érintési feszültségekkel kapcsolatos alapvető követelmények nagy része azonos, az MSZ EN 50522: db definiált szakkifejezéséből 39 db az MSZ EN :2013 szabványban is szerepel, tulajdonképpen onnan van átvéve. A szabványok átvételének következménye, hogy bevezetésükkel egyidőben érvényét vesztette a korábban alkalmazott MSZ 172/2 és az MSZ 172/3, szabvány, az MSZ 151 szabvány 1, 2 és 3 lapja, valamint az MSZ 1610 szabvány. A szabványok megjelenését a következő okok indokolhatták [2]: Nemzeti szabványok előírásainak egységesítése. A földelőrendszerek méretezésére a megszűnő szabványok egyszerű ökölszabályokat, rövid egyenleteket közöltek. Az EU tagországok az áramütés elleni védekezés részletesebb szabályozását tartották szükségesnek. 28

29 A 132 kv-os és nagyobb feszültségű hálózatok zárlati áramai az utóbbi évtizedekben megnőttek, NAF/KÖF állomások lakóterületek közelében létesülnek, körül öleli a város. Nő az áramütés veszélye. A hálózatok igénybevétele az időjárás változás miatt jelentősen megváltozott Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű erősáramú berendezések Általános szabályok MSZ EN :2011 [2]. Alkalmazási terület: A szabvány általános szabályokat ad meg 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű és 60 Hz-ig bezárólag terjedő névleges frekvenciájú erősáramú létesítmény tervezésére és létesítésére vonatkozóan a biztonságos és megfelelő működés biztosítására A szabvány értelmezése szerint az alábbiak egyike tekintendő erősáramú létesítménynek: alállomás, beleértve a vasúti villamos energiaellátás céljára szolgáló alállomás, oszlopokon vagy tornyokban elhelyezett villamos szerkezetek, elzárt villamos kezelőtéren kívül elhelyezett kapcsolóberendezések és/vagy transzformátorok, egy felhasználási területen elhelyezett egy (vagy több) erőmű. A különböző területeken elhelyezett villamos erőművek, alállomások közötti kapcsolatok ki vannak zárva. A szabvány meghatározza többek között a villamos- és mechanikai követelményeket, az éghajlati és környezeti feltételeket, a személyzet biztonságát. Részletesen foglalkozik a kapcsolókészülékek, erőátviteli transzformátorok és fojtótekercsek, illetve egyéb készülékek követelményeivel Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű energetikai létesítmények földelése MSZ EN 50522:2011 [2]. Az MSZ EN 50522:2011 szabvány alkalmazási területe: Az 1 kv-nál nagyobb névleges feszültségű és maximum 60 Hz frekvenciájú váltakozó áramú villamos létesítmények földelő rendszereinek tervezésére és létesítésére vonatkozó követelmények meghatározása. A szabvány értelmében többek közt villamos energetikai létesítménynek számít: alállomás, beleértve a vasúti táplálás alállomását is, egytörzsű oszlopon vagy rácsos oszlopon elhelyezett villamos szerkezetek, zárt villamos kezelőtereken kívül elhelyezett kapcsolóberendezés és/vagy transzformátorok, egyetlen telephelyen lévő egy (vagy több) erőmű. A létesítmény magában foglalja a transzformátorokat és a 29

30 generátorokat a hozzátartozó kapcsoló-berendezésekkel és a villamos segédüzemi rendszerekkel. Bármely gyár, ipari üzem vagy más ipari, mezőgazdasági, kereskedelmi vagy közcélú épületek villamos rendszere Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű szabadvezetékek, általános követelmények, közös előírások. MSZ EN :2013 [2]. Az MSZ EN :2013 szabvány mind az elosztó, mind az átviteli hálózatokra vonatkozik. Minden CENELEC (az illetékes európai szabványosítási szervezet) tagtestületekre, a közös, betartandó szabályokat tartalmazza. Számos nemzeti előírás (NNA) és speciális nemzeti feltétel (snc) létezik, melynek indoka a nemzeti jellegzetességek, éghajlati viszonyok, talaj fajlagos ellenállásának, stb. eltéréseinek figyelembe vétele a tervezés során. Ez a szabvány az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű és 100 Hz-nél kisebb névleges frekvenciájú új szabadvezetékekre vonatkozik. Az egyes országokban e szabvány alkalmazásának a kiterjesztését a meglévő szabadvezetékekre, az arra az országra alkalmazható NNA-k határozzák meg (Magyarországon az MSZE :2014). Az új, vagy jelentős mértékben átalakított szabadvezeték jelentése, kiterjedése az NNA-kban van meghatározva. Ennek legalább két pont, A és B közötti teljesen új szabadvezeték-vonalat kell jelentenie. A szabványokban villamos szempontból a legfontosabb előírások az ún. transzfer potenciál figyelembevétele, illetve az érintési feszültség megengedett értékének meghatározása, a szükséges földelési ellenállás értékének számítása, a földelések anyagának meghatározása. Az új Szécsényi 132/22 kv-os transzformátor állomás létesítésénél ezeket a szabványokat maradéktalanul be kell tartani. Az érintési feszültség betartása érdekében változtatni kell a jelenlegi földzárlatos vonal kiválasztási védelmi megoldáson (FÁNOE ellenállás), mivel a jelenlegi megoldás hosszabb védelmi időt eredményez. Ezért helyette egy gyorsabb, szelektív védelmi kiválasztást kell alkalmazni, ami pl. lehet az ún. admittancia elvű védelem Az 1 kv-nál nagyobb váltakozó feszültségű szabadvezetékek Nemzeti előírások MSZE :2014 [2]. Ez az előszabvány az MSZ EN :2013 követelményeit kiegészítő, módosító nemzeti előírásokat (NNA-kat) tartalmazza. A főrész adott fejezetére, szakaszára 30

31 vonatkozó kiegészítő nemzeti előírások számozása a HU előtaggal bővül. A főrész fejezet-, illetve szakaszszámozásában lévő hiányok azt jelentik, hogy a főrész szerinti vonatkozó általános követelményeket kell alkalmazni. A szabvány tárgya az 1 kv-nál nagyobb névleges feszültségű, villamos energetikai szabadvezeték, valamint e vezeték tartozékai, beleértve a szabadvezeték tartószerkezeteire szerelt bármilyen más vezetéket is Az új szabványok bevezetése és a régiek visszavonása Ezek a kötelezően bevezetendő szabványok a magyar gyakorlatban hosszú ideje alkalmazott szabványoknak, mint pl. a közép- és nagyfeszültségű hálózatokra vonatkozó MSZ 1610 szabványsorozat, az MSZ 172/2 ill. 172/3 érintésvédelmi szabványok, valamint az MSZ 151 szabadvezeték létesítési szabványok visszavonásával és az újakkal való felváltásával járnak. Az új szabványok egymásra épülnek, gyakori kereszthivatkozásokat tartalmaznak [2]. A jelenleg hatályos főbb, középfeszültségű hálózatokra érvényes szabványokat az 1. melléklet tartalmazza, a visszavont középfeszültséget érintő jelentősebb szabványok pedig a 2. mellékletben találhatóak Az MSZ EN 50522:2011 összehasonlítása az MSZ 172/ és 172/3-73 szabványokkal A szabványok első látásra szembetűnő különbsége a megjelenésük közötti év. Az új szabvány sokkal részletesebb, a legújabb tudományos eredmények felhasználásával, ábrák, diagramok segítségével nyújt méretezési előírásokat, mérési módszereket a tervezőknek és egyéb felhasználóknak [3]. Tudni kell, hogy 2001 óta a szabványok alkalmazása már nem kötelező, de a különböző jogszabályok és az IEC illetve CENELEC szabványok hiányában az alkalmazóknak gyakorlatilag nem sok választásuk maradt. Ezért kialakult egy ún. mértékadó nemzeti szabvány fogalma, amelyeket vagy jogszabállyal, vagy a szerződő felek egymás között tettek kötelezővé. Ezek a hazai előírások lényegében elméleti megfontolások és magyarázatok nélkül könnyen alkalmazható, különösebb ismeretek nélkül ellenőrizhető gyakorlati előírásokat tartalmaztak. Mindazonáltal szakirodalom és a legújabb tárgyi szabványok ismeretében megállapítható: a szabványok alkotói minden 31

32 szakmai ismeret birtokában voltak, így az akkori Magyarország jogi és műszaki környezetében hatóságilag is kezelhető előírásokat alkottak Szakkifejezések és meghatározásuk Az MSZ 172 szabványsorozat meglehetősen szegényes fogalmi rendszerrel dolgozott, ellentétben az MSZ EN fogalomtárával. A földelő elektróda és földelővezető pontos megkülönböztetése sok félreértést előzhet meg. A fogalmak csoportosítása segíti az alkalmazást. A kivitt (transzfer) potenciál fogalmának bevezetése, a világos áttekintést adó ábrák itt is nagyban elősegítik a megértést, a pontos fogalmazást. A meghatározások precízek, érthetőek. 32

33 7. A szécsényi 22kV-os kapcsolóállomás betáplálásának fejlesztési lehetőségei A fejlesztési lehetőségek között két alternatívát vizsgáltam. Az egyik a jelenlegi 22 kv-os betáplálás megerősítése, a terhelhetőségének növelése, a másik a jelenlegi kapcsolóállomás 132 kv-os fejelése A betáplálás fejlesztés a jelenlegi vezeték 120mm 2 re való cseréjével A jelenlegi 22 kv-os betáplálás egyik fejlesztési lehetőség lehet a jelenlegi 95mm 2 -es vezeték cseréje 120mm 2 -es keresztmetszetre. Ez a fejlesztés maga után von néhány járulékos munkát is mivel a vezeték cseréje az új MSZ EN szabvány szerint új létesítésnek minősül, így a szabvány szigorúbb előírásait figyelembe kell venni (tartószerkezet felújítása, szigetelők cseréje stb.) Ebben az esetben csak a hálózat veszteségét tudjuk csökkenteni, a hibák száma (db/100 km mutató) közel azonos marad és a térség ellátási biztonsága és minősége sem javul. A Balassagyarmat- Szécsény 22kV-os új vezeték paraméterei: Vezeték típusa: Ötvözött (AASC) alumínium szabadvezeték sodrony Vezeték hossza: L= 21 km Vezeték keresztmetszete: A= 120 mm 2 Vezeték vill. ellenállása 20C o -on R= 0,287 Ω/km Induló terhelés: I= 93 A 7.1. táblázat: A Balassagyarmat- Szécsény 22kV-os új vezeték paraméterei Veszteség a Balassagyarmat-Szécsény 22kV-os új hálózaton A hálózat ellenállása fázisonként: A hálózat vesztesége fázisonként: A hálózat vesztesége a 3 fázisra: 33

34 A hálózat veszteség 1 év alatt: A hálózat éves vesztesége 1 MWh-t forintnak számolva: A vezeték cseréjével éves szinten mintegy 6 millió forintot lehet megtakarítani, ezzel szemben a beruházás költsége kilométerenként 10 MFt ami a teljes szakaszra 210 MFt-os költséget jelentene. Így ez a vezeték csere költség szinte a vezeték teljes élettartama alatt sem térül meg és nem biztosított a város terhelés növekedése sem Betáplálás fejlesztés 132/22 kv-os állomás létesítésével A másik fejlesztési lehetőség a város közelében futó Nagybátony-Balassagyarmat 132 kv-os szabadvezeték csatlakoztatása és egy új 132/22 kv-os állomás építése a jelenlegi kapcsolóállomás mellé. Ez a fejlesztés minden szempontból előnyösebb lenne. Ezek a szempontok például: több 22 kv-os táppont látná el a Balassagyarmat Nagybátony Nógrádkövesd - Salgótarján alállomásokból megtáplált elosztóhálózatot, a térség energiaellátását biztosító hosszú vonalakon fellépő veszteségek is csökkennének, a táppontok leterhelhetősége és a KÖF hálózat kapacitása növekedne, a 22 kv-os hálózat rövidítésével csökkenne az egy vonalra eső fogyasztói szám. Ezzel javulnának az üzembiztonsági, üzemfolytonossági mutatók (MEH1 és MEH2 mutató). Az épülő 132 kv-os vezeték rövidsége miatt a hibák előfordulása és a szakasz vesztesége is elhanyagolható. Tehát a jelenlegi betáplálási veszteség szinte teljes mértékben megtakarítható. Az állomás tervezett költsége a kezdeti egy transzformátoros üzemben 760 MFt, a második transzformátor beépítése pedig további 120 MFt. Nézzük meg ezek után hogyan alakulnának a hálózatveszteségek a transzformátor állomás üzembehelyezésével. A jelenlegi 22 kv-os betáplálás veszteségét már korábban 34

35 bemutattam. Most azt vizsgálom, hogy mekkora lesz a 132/22 kv-os transzformátor vesztesége. A beépítendő 25 MVA-es 132/22 kv-os transzformátor üresjárási vesztesége (vasveszteség) állandó ü = 95 kw, míg a rövidzárási veszteség (tekercsveszteség) az árammal arányosan változik, ennek maximális értéke = 12 kw. A transzformátor terhelése kezdetben 6-7 MW lenne, ez azt jelenti, hogy a transzformátor hozzávetőleg a névleges teljesítmény negyedével fog üzemelni. Tehát a névleges áram negyede hozza majd létre a rövidzárási veszteséget. A rövidzárási veszteség a következőképpen alakul 6,25MW os terhelés esetén: Látszik, hogy ha a transzformátort a névleges teljesítmény negyedével terheljük, akkor a rövidzárási veszteség az egy/tizenhatoda lesz a maximális értéknek A 132/22 kv-os transzformátor összesített vesztesége A transzformátor veszteség 1 év alatt: A transzformátor éves vesztesége 1 MWh-t forintnak számolva: 35

36 8. Az új 132/22 kv-os szécsényi transzformátor állomás szerepe a térségben, hatása az ellátás minőségére A 132 kv-os bővítés legfontosabb célja a 22 kv-os hálózat tartalékolása lenne, de a város mellett lévő ipari park néhány MW-os esetleges többlet energiaigényét is kiszolgálja, azaz lehetőséget biztosít a térség fejlődéséhez. Szécsény város terhelése jelenleg kb. 3 MW körül van. A térséget ellátó négy állomásból megtáplált szécsényi kapcsoló berendezésen keresztül egymást tartalékoló öt 22 kv-os vonal terhelése összesen a szécsényi 3 MW-on felül 6,5-7 MW. Ennek a terhelésnek a felét lehetne gazdaságosan átterhelni az új szécsényi 132/22 kv-os állomásra, aminek terhelése így induláskor összesen 6-7 MW lenne. Az állomás megépítésével továbbá megszüntethetővé válna az amúgy is rekonstrukcióra szoruló Karancskeszi 22 kv-os kapcsolóállomás, ahol a feszültségtartási problémák kiküszöbölésére egy 22/22 kv-os szabályozós transzformátor van fenntartva. Az állomás kiváltható lenne néhány távműködtetésű oszlopkapcsoló, illetve recloser (továbbiakban TMOK) felszerelésével a hálózat bonthatósága miatt. Ez utóbbi felszerelése esetén automatikus bontási lehetőség lenne biztosítva, elkerülve, hogy az üzemirányítók felkészültsége határozza meg, hogy hiba esetén képesek e 3 percen belül kapcsolni [14,17]. 36

37 9. Ellátás minősége A szolgáltatott villamos energia minősége a fogyasztói érzetet nagyban befolyásolja. A szolgáltatásban a legfontosabbak a következők [16]: Feszültség minősége Üzemfolytonosság, üzembiztonság Szolgáltatási garanciák Ezek a tényezők nem egyformán érintik a fogyasztókat, de mégis a szolgáltatás minőségét szabványosítani kellett. Az egységes szempontokat, elvárt minőséget rendeletek, szabványok és a MEKH (Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal) előírások, ajánlások rögzítik. A mutatószámok betartásáért az engedélyesek felelősek. A paraméterek eltérése esetén bírságot, kötbért kötelesek a hivatal vagy a fogyasztók részére fizetni. A követelményszintek meghatározásánál fontos szempont volt az engedélyesek motiválása, hogy a fejlettebb európai színvonalhoz közelítsék a fogyasztók megbízható és folytonos villamos energia ellátását. Ezek a követelmények évről évre szigorodnak. A mutatók mind a tervezett és a nem tervezett ellátás megszakadásra külön vannak meghatározva. Az esetleges bírság vagy kötbér fizetése csak a nem tervezettre mutatókra vonatkozik. A teljesítést az elvárt értékhez képest az adott év és az azt megelőző két év paramétereinek átlaga alapján vizsgálja a MEKH. A szolgáltatás minőségének fenntartásához és javításához szükséges: Hálózati paraméterek ismerete Fejlesztések, intézkedések, műszaki megoldások kidolgozása Források hozzárendelése az egyes intézkedésekhez Fontosság-kockázatelemzés, a hálózati objektumok kijelölése, amelyeken a leghatékonyabban elvégezhetők a beavatkozások A hálózati beavatkozások legfontosabb célja, hogy a hálózat minősége feleljen meg a fogyasztók számára megfizethető elvárásoknak és a szabályozó hatóság előírásainak. A hálózat és a szolgáltatás minősége folyamatosan javuljon a legköltséghatékonyabb módon. Ehhez megbízható információk szükségesek a hálózatról. A hálózat állapotára vonatkozó adatokat hálózat bejárások, diagnosztikai mérések során tudjuk gyűjteni. 37