2014/ JOUrNAL OF THE HUNGARIAN ELECTROTECHNICAL ASSOCIATION FOUNDed: Vándorgyűlés, Konferencia és Kiállítás

Átírás

1 A magyar elektrotechnikai egyesület hivatalos lapja Alapítva: 1908 JOUrNAL OF THE HUNGARIAN ELECTROTECHNICAL ASSOCIATION FOUNDed: MEE Vándorgyűlés, Konferencia és Kiállítás Debrecen, Kölcsey Központ A hazai villamosenergia-ellátás forrásoldala az európai fejlődés tükrében Korrozív kén jelenség az olaj-papír szigetelésű transzformátorokban Többszintű inverterek Az energiatárolás általános kérdései II. Ólomakkumulátorok 1. rész Az Érintésvédelmi Munkabizottság ülése, ICOLIM 2014 A megérinthető energia Jubilál Magyarországon a mobiltelefon(mán)ia 107. évfolyam 2014/

2 Túlfeszültség- és villámvédelmi rendszerek Hatékony védelem a túlfeszültség-impulzusokkal és villámcsapásokkal szemben Óvja villamos hálózatát és eszközeit! Túlfeszültség- és villámvédelmi rendszereink megvédik berendezéseit a közvetlen villámcsapások és túlfeszültség okozta károktól és üzemzavaroktól. Ismerje meg termék-rendszereinket az interneten vagy forduljon szakembereinkhez. Túlfeszültség-védelem az energiaellátó rendszerekhez Túlfeszültség-védelem napelemes rendszerekhez Túlfeszültség-védelem adatátviteli és informatikai rendszerekhez Elszigetelt villámvédelem és OBO iscon -rendszer OBO Bettermann Kft. H-2347 Bugyi, Alsóráda 2. Telefon: /

3 Tartalomjegyzék 2014/07-08 CONTENTS 07-08/2014 Felelős kiadó: Haddad Richárd Főszerkesztő: Tóth Péterné Szerkesztőbizottság elnöke: Dr. Bencze János Tagok: Dr. Berta István, Béres József, Günthner Attila, Haddad Richárd, Hatvani György, Dr. Horváth Tibor, Dr. Jeszenszky Sándor, Dr. Madarász György, Orlay Imre, Dr. Vajk István, Dr. Varjú György, Vinkovits András Szerkesztőségi titkár: Szeli Viktória Témafelelősök: Automatizálás és számítástechnika: Farkas András Energetika, atomenergia: Hárfás Zsolt, Energetikai informatika: Woynarovich András Energetikai hírek: Dr. Bencze János Lapszemle: dr. Kiss László Iván Oktatás: Dr. Szandtner Károly Szabványosítás: Somorjai Lajos Szakmai jog: Arató Csaba Technikatörténet: Dr. Antal Ildikó Világítástechnika: Némethné Dr. Vidovszky Ágnes Villamos fogyasztóberendezések: Dési Albert Villamos gépek: Jakabfalvy Gyula Tudósítók: Arany László, Horváth Zoltán, Kovács Gábor, Lieli György Korrektor: Tóth-Berta Anikó Grafika: Kőszegi Zsolt Nyomda: Innovariant Nyomdaipari Kft. Szeged Szerkesztőség és kiadó: 1075, Budapest, Madách Imre u. 5. III. e. Telephely: 1075, Budapest, Madách Imre u. 5. III. e. Telefon: Telefax: Honlap: Kiadja és terjeszti: Magyar Elektrotechnikai Egyesület Adóigazgatási szám: Előfizethető: A Magyar Elektrotechnikai Egyesületnél Előfizetési díj egész évre: Ft + ÁFA Kéziratokat nem őrzünk meg, és nem küldünk vissza. A szerkesztőség a hirdetések, és a PR-cikkek tartalmáért felelősséget nem vállal. Index: HUISSN: Hirdetőink / Advertisers enersys kft. finder hungária kft. METsys kft. obo bettermann kft. schneider electric zrt. Kovács András Zoltán: Beköszöntő... 4 ENERGETIKA Dr. Stróbl Alajos: A hazai villamosenergia-ellátás forrásoldala az európai fejlődés tükrében... 5 Németh Bálint Laczkó Zsolt Csépes Gusztáv: Korrozív kén jelenség az olaj-papír szigetelésű transzformátorokban VILLAMOS BERENDEZÉSEK ÉS VÉDELMEK Farkas Balázs Dr. Veszprémi Károly: Többszintű inverterek Dr. Kárpáti Attila Mosonyi Károly Novák Mátyás Vörös Miklós: Az energiatárolás általános kérdései II. Ólomakkumulátorok 1. rész BIZTONSÁGTECHNIKA Dr. Novothny Ferenc Kádár Aba Arató Csaba: Az Érintésvédelmi Munkabizottság ülése, TECHNIKATÖRTÉNET Dr. Jeszenszky Sándor: Emlékezés dr. Horváth Árpád technikatörténész íróra Lieli György: Gödöllői látogatás Dési Albert: Jubilál Magyarországon a mobiltelefon(mán)ia HÍREK Németh Bálint: ICOLIM 2014 A megérinthető energia Dr. Bencze János: Energetikai hírek Hárfás Zsolt: Indulásra kész az új orosz BN-800 típusú gyorsneutronos reaktor EGYESÜLETI ÉLET Lieli György: Villamos hajtások - Szakmai nap Dr. Kádár Péter: Szakmai látogatás Németországban Takács Antal: Két országon át Szakmai tanulmányúton Arany László: Hírek Szegedről NEKROLÓG FELADVÁNY András Kovács Zoltán: Greetings ENERGETICS Dr. Alajos Stróbl: Hungarian electricity generation in view of the European development Bálint Németh Zsolt Laczkó Csépes Gusztáv: Corrosive sulphur phenomenon in transformers with oil-paper insulation ELECTRICAL EQUIPMENTS AND PROTECTIONS Balázs Farkas Dr. Károly Veszprémi: Multilevel inverters Dr. Attila Kárpáti Károly Mosonyi Mátyás Novák Miklós Vörös: General questions about energy storage, II. Lead acid batteries, Part 1. SAFETY OF ELECTRICITY Dr. Ferenc Novothny Aba Kádár Csaba Arató: Meeting of the Committee on Protection against Electric Shock held on HISTORY OF TECHNOLOGY Dr. Sándor Jeszenszky: Remembering dr. Árpád Horváth historiography writer of science György Lieli: Visit Gödöllő Albert Dési: Anniversary of mobile phones (as an obsession) in Hungary NEWS Bálint Németh: ICOLIM 2014 The touchable energy Dr. János Bencze: News of Energetics Zsolt Hárfás: Ready to Start - The new Russian s BN-800 fast neutron reactor SOCIETY ACTIVITIES György Lieli: Electrical drives -Workshop Dr. Péter Kádár: Technical tour to Germany Antal Takács: Technical trip through two countries László Arany: News from Szeged OBITUARY PUZZLE

4 Kedves Olvasók! Lehetőséget kaptam itt az Elektrotechnika hasábjain, hogy kifejezhessem köszönetemet két - közelmúltban kapott elismerésért. Ezek az elismerések szorosan kapcsolódnak ahhoz a civil - szakmai munkához, amelyet itt az Elektrotechnikai Egyesületen belül végezhettem és amelyre - remélem - még sokáig lesz lehetőségem. Elismerést kapni általában nagy örömöt okoz, nem mindegy azonban, ki és miért adja azt elismerést. Az elismerések és az adományozók szempontjából is szerencsés vagyok. Életem során eddig csak személyes teljesítményemhez köthető díjakban részesültem, ezek a díjak bizonyára kiállják az idő próbáját is. Hat évig lehettem a 100 évnél is régebben alapított egyesület főtitkára. Büszkeséggel töltött el és ma is szívesen gondolok vissza, hogy én is bekerülhettem a nagy elődök sorába. Tettem a dolgom. A hat év alatt sikerült átvinni az egyesületet a 21. századba, miközben meg tudtuk óvni nemes hagyományainkat. Természetesen nem sajátíthatom ki azt a csapatmunkát, kitartást és erőfeszítéseket, amellyel az Elnökség és a Titkárság közösen elérte mindazt, amit a mai Elektrotechnikai Egyesületnek mondhatunk ban Dervarics Attila elnök úrral átadtuk a stafétát a jelenlegi Elnökségnek. Az idei Küldöttgyűlésen ért a meglepetés, amikor a díjak átadása után nem ért véget a köszöntések sorozata, hanem egy különleges meglepetéssel szolgált az Elnökség. Egy emlékplakettet vehettünk át - mint az előző periódus elnöke és főtitkára - amelyen ez áll: Elismerésül a időszakban nyújtott kiemelkedő és példamutató MEE elnök-főtitkári teljesítményért." Igazán szép és egyben megható is, hogy követőink mindezt a munkát elismerésre méltónak tartották. Köszönöm. Az Elektrotechnikai Egyesület szervezetének és szervezeti életének fejlesztése mellett egy tisztségviselőnek - szerintem - kötelessége szakmai munkát is végezni és ezzel példát mutatni a kartársaknak és főként a fiatal szakembereknek. Lehetőség pedig akad, tengernyi. A Vándorgyűlések szervezése, előadások készítése és az Elektrotechnika szerkesztőség vezetése mellett szakmai munkámat a MEE egyik legfontosabb missziójának, a villamos szakemberek képzése területén végeztem. Az erőműi FAM-képzéshez és a nagyfeszültségű kén-hexafluorid szigetelésű kapcsolóberendezések szerelői számára irányításommal készültek képzési programok és jegyzetek. A pályám során kifejtett szakmai tevékenységért a Magyar Műszaki Értelmiség napja alkalmából Eötvös Loránd elismerő oklevelet vehettem át dr. Czomba Sándor államtitkártól. Nem számítottam ilyen kivételes elismerésre, amely számomra azért értékes különösen, mert a műszaki értelmiség - ahová tartozónak érzem magam - ünnepe alkalmából vehettem át. Köszönöm az egyesület vezetésének, hogy javaslatukkal támogattak. A díjak köteleznek. Az elektrotechnika és ezen belül kedvenc területem az energetika viharos napokat él át. Csak néhány neuralgikus pontot említsek: a hazai erőműpark korszerűtlen technológiája és a nagy erőművek kiöregedése; az 1990 előtti villamosenergia-import szintjét is meghaladó adatok, nem is beszélve az atomerőműkapacitás fenntartásának programja körüli vitáról. Az Európai Unió mint sok minden másban, az energetika területén is számos bonyolult, csak a témával közvetlenül foglalkozó szakemberek számára áttekinthető szabályozást dogozott ki. A korábbi műszaki követelményrendszerre több rétegű jogi és közgazdasági rendszer épül, egységesen szabályozva az összes résztvevő szerepét. Minderről tájékoztatnunk kell a MEE tagságát, hogy értsék mi és miért történik körülöttünk, hogy tudjanak segíteni környezetük számára eligazodni a médiában megjelenő - gyakran téves - információk között. Nem feladatunk energiapolitikát csinálni" és megmutatni az egyetlen helyes utat, mint azt sokan próbálják tenni. A tagságot áttekinthető ismeretekkel kell ellátni, a hitelesség mindennél fontosabb. Az olvasók majd kialakítják véleményüket, köszönhetően a hiteles információnak, a vitákban érdemben lesznek képesek megszólalni. A közelmúltban kapott elismerések erre az ismeretterjesztő feladatra ösztönöznek és ezen a területen szeretném folytatni a munkát. Kérem ehhez az egyesület segítségét és remélem, a Kedves Olvasók sem csalódnak majd. Kovács András A Magyar Elektrotechnikai Egyesület kiemelt támogatói:

5 Energetika Dr. Stróbl Alajos A hazai villamosenergiaellátás forrásoldala az európai fejlődés tükrében A hazai erőműpark helyzetét és az irányzatok alapján várható jövőjét célszerű európai összehasonlításban szemlélni. Európa szervezettebb részén 2013-ra kialakult erőmű-összetétel és annak várható változása ösztönzőleg hathat a nálunk kialakult energiastratégia esetleges pontosítására. E folyóiratban 2014/05 lapszámában bemutatott hazai villamosenergia-ellátási kép csak az európai összehasonlítással válhat teljessé. Az erőműveket elég öt csoportra osztani: az atomerőművek termelése csökken, de 25-26%-os részarányuk elég nagy; a hőerőművek vannak többségben, de részarányuk szintén egyre kisebb (48%-ról 44%-ra változott négy év alatt). A megújuló forrásokat felhasználó erőműveket ma már két csoportra osztják: vízerőművekre és új megújulókra (szél, nap, bio, geo). Előbbiek alig fejlődnek már földrészünkön, bár 17% körüli arányuk jelentős, mégis az utóbbiakban van igazán fejlődés az elmúlt időszakban. A 8%-ról 13%-ra való növekedés ellenére szerepük még mindig kicsi. The situation of the domestic power-plants and the possible trends expedient seen in comparison in the European one. The structured part of Europe in 2013 established the plant composition and the expected change in incentive to clarify the potential development in our energy strategy. In this Paper (05/2014) recently introduced the picture of the domestic electricity supply those can be completed only in comparison with the European ones. BEVEZETÉS A földrészünk energetikájáról és ezen belül a villamosenergiaellátásáról sok nemzetközi szervezet állít össze számsorokat, hogy statisztikai adatokkal támogassa a fejlesztési terveket és megbízható értesüléseket adjon minden téma iránt érdeklő embernek vagy szervezetnek. Az ENTSO-E legutóbbi, egyelőre még előzetesnek tekinthető statisztikája 35 ország villamosenergia-ellátásának évi adatairól nyújt összehasonlítható képet. Az Európai Unió hasonló adatokat természetesen csak 28 országból gyűjt össze. Európában azonban jelenleg 52 állam jegyezhető fel, és teljes kép így nem tárható az olvasó elé. Röviden kitérek azért Oroszország villamos energetikájára, erőműparkjának összetételére és fejlődésére. Földrészünk nyolc törpeállamának adatai általában benne vannak az ENTSO-E adataiban, ezért ez a statisztikai gyűjtemény kínál a legkiterjedtebb tájékozódást. A jövőkép általában évre előretekintve adhat viszonylag valóságosnak látszó módosulást a jelenhez képest, de ha arra gondolunk, hogy az ugyanilyen hosszúságú közelmúltban mennyi újdonság adódott, akkor még az a nem túl távoli jövő is ködösnek tekinthető. Erről a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) szokott azonban ködoszlató" szakértői véleményeket adatokkal rögzíteni. 1. ábra Villamosenergia-termelés az ENTSO-E tagországaiban Mielőtt az erőműtípusok részleteibe mennék, jeleznem kell, hogyan álltunk mi tavaly a nettó erőműves termelésünkkel (2. ábra) a többiek között. Az országunk lélekszámát tekintve a 16.-ak vagyunk Európában, de erőműves termelésünkkel az ENTSO-E-ben, azaz földrészünknek az egyik részén csak a 21.-ek. Nem olyan sok ez a mintegy 27,1 TWh, hiszen Szlovákia is majdnem ennyit termelt, Dánia pedig sokkal többet. VILLAMOSENERGIA-IGÉNYEK Az ENTSO-E-ben a nettó villamosenergia-termelés 1 (1. ábra) tavaly ismét csökkent, miután az előző évtized végére már behoztuk a évi pénzügyi válság következményeit, de 2013-ban összességében mégis kevesebbet termelt ez a 35 ország, mint 2010-ben. Ez elsősorban az energetikai hatékonyság következménye, de szerepe van az enyhébb téli és nyári időjárásoknak is. 1 Nemzetközi összehasonlításban általában nettó értékekkel számolnak az erőműveknél, tehát a hálózatra kiadott értékekkel. Nálunk a bruttó termelés a szokásos statisztikai adat. 2. ábra Nettó villamosenergia-termelések, ENTSO-E, 2013-ban A helyzet az, hogy mi sokat importálunk, és a villamos energia évi importszaldója tekintetében nagyon elöl állunk (3. ábra). Nettóban számolva már 30% felett voltunk tavaly. Nem biztató, hogy a behozatali többletünk idén, az első félévben tovább növekedett, mintegy egyharmaddal több volt, mint az előző év azonos időszakában. 5 Elektrotechnika 2014/07-08

6 Olaszországban kevesebb villamos energiát fogyasztottak tavaly, bár van ellenpélda is: Franciaországban és Belgiumban többet. Nehéz ebből megítélni a további fejlődést. Van még egy terület, ahol országunk jól áll: az atomerőműves villamosenergia-termelés részarányát tekintve az összes hazai termelésből (5. ábra). Ezen a területen már jóval 50% felett vagyunk, azaz egy nagyerőműben termeljük a villamos energiának több mint a felét. A tizenöt ország közül a harmadik helyre kerültünk, bár egyes statisztikák (Nemzetközi Atomenergia-ügynökség) szerint Belgium még előttünk van. Az átlagos 35% kedvező, de ez csak az atomerőműves országokra vonatkozik. Németországban még nagy az arány, de 2022-től ez már nullára csökken. 3. ábra Az importszaldó aránya a teljes villamosenergiafogyasztásban Az természetes, hogy Luxemburg és a többi kis állam nem törekszik önellátásra, na de mi? Háromszor annyit importálunk, mint Ausztria. Már Macedóniát is megelőztük. Nem feltétlenül ez az út vezet a függetlenségünk felé, de még változhat a helyzet a következő évtizedben. Nem az tűnik gondnak, hogy kihasználjuk a térségi adottságokat, és a kereskedőink a lehető legolcsóbb helyről szerzik be a szükséges energiát, hanem az, hogy az olcsó helyek külföldön vannak. Nézzük meg inkább a fejlődésünket, azaz növeljük-e a bruttó villamosenergia-fogyasztásunkat a többi európai országhoz képest! Tavaly az ENTSO-E statisztikája szerint 0,3%-kal növekedett az országunk bruttó villamosenergia-fogyasztása (a nettó termelés és az importszaldó összegeként) 2. Az egész ENTSO-E fogyasztása viszont 0,5%-kal csökkent (4. ábra), azaz a többség inkább takarékoskodott. Előtérbe kerül szinte mindenütt a hatékonyság: kevesebb energiával több értéket kell termelni. Sőt, az is kezd formálódni, hogy olcsóbb a fogyasztást csökkenteni, mint a termelést növelni. Az energia már ilyen, különösen a villamos energia. A Cseh Köztársaság, Bulgária már követi a nagyok példáját, Németországban, Nagy-Britanniában, 5. ábra Az atomerőműves termelés részaránya a hazai termelésből, ábra Az új megújulókból termelt villamos energia az ENTSO-E-ben 4. ábra A bruttó villamosenergia-fogyasztás egyévi változása, ENTSO-E 2 A készülő magyar villamosenergia-ipari statisztika szerint csak 0,19%-kal nőtt a bruttó fogyasztásunk. Érdekesebb lehet ennél az új megújulós termelés aránya: egyrészt az egész változás az ENTSO-E-ben (6. ábra) és az országonkénti változás (7. ábra). A vízenergia itt nem szerepel, a geotermikus energia hasznosítása pedig csak néhány országban (Izland, Olaszország, Portugália) jellemző. Elég csak a szélre, a napra és a biomasszára gondolni. Természetes, hogy az új megújulók fejlődnek a legjobban az ENTSO-E-ben, és a szélerőművek szerepe a legnagyobb (54-55%). Leggyorsabban azonban a naperőműves (napelemes) termelés növekedik, míg a biomasszaarány alig változik. Az új megújulók területén az 5,2%-os részarányunk nem túl kedvező. Előttünk vannak vízerőben gazdag országok (pl. Ausztria, Bulgária), bár ilyenek mögöttünk is vannak Elektrotechnika 2014/

7 Energetika 9. ábra A villamosenergia-termelés fejlődése Oroszországban 7. ábra Az atomerőműves termelés részaránya a hazai termelésből, 2013 (Franciaország, Szlovákia és természetesen Svájc és Norvégia). A dán példa aligha követhető, de még a portugál vagy spanyol is nehezen. A szélerőműveknél adottságaink nem kedvezőek, de azért a termelési arány tavaly már elérte a 2,6%-ot. Új szélerőművek azonban mostanában nem épülnek, így a kedvezőtlenebb széljárás miatt tavaly kicsit csökkent a szélerőműves villamosenergia-termelésünk egyedül egész Európában. Naperőműveknél nem rúgunk labdába, remélhetőleg csak eddig nem szerettük őket. A biomassza (összességében a biogén tüzelőanyagok) területén viszont a 2,6%-os termelési aránnyal tizedikek vagyunk Európában. Hasonlítsuk most össze a villamosenergia-termelés távlati, 2035-ig várható alakulását az EU-28 és Oroszország rendszerében, mert jól látszik itt a fejlődésekben, a változtatási stratégiákban való eltérés! Az EU és 2035 között csak évi átlagban 0,4% növekedéssel számol (3257 TWh-ról 3610 TWh-ra), és a foszszilis tüzelőanyagokból való termelés a feles részarányról a harmadosra mérséklődik. Kicsit csökken az atomerőműves részarány, de igen erőteljesen növekedik a megújulók hasznosítása (8. ábra). Oroszországban jóval nagyobb növekedéssel számolnak. A fosszilis részarány alig csökken a jövőben (9. ábra), az atomerőműves termelés kicsit növekedik. Alig észrevehető a vízerőművek mellett az új megújulók részaránya 2035-ben. A földgáz marad a meghatározó az ország villamosenergiatermelésében. Természetesen e két irányzat között lehetne választani, de azt hiszem ma nem vagyunk ebben a helyzetben. Nézzük inkább a kapacitásokat! TELJESÍTŐKÉPESSÉGEK Az erőművek beépített nettó villamos teljesítőképessége az ENTSO-E-ben megnövekedett (10. ábra) az elmúlt négy évben annak ellenére, hogy a villamosenergia-fogyasztás csökkent. Jól látszik, hogy a megújuló forrásokra telepített erőművek együttes kapacitása közel a kétszeresére emelkedett, míg a hagyományos hőerőműveké és az atomerőműveké kis mértékben csökkent. Közismert, hogy a vízerőművek, a szélerőművek és a naperőművek növekményköltsége (a változó költsége) igen kicsiny, ezért a nagykereskedelmi piacon ezeket vásárolják elsősorban. Ez az erőmű-létesítési stratégia az oka annak, hogy a versenypiacokon az elmúlt években erősen csökkent a nagykereskedelmi, piaci villamosenergia-ár. A fogyasztói ár természetesen nem, hiszen a megújulós források támogatása erősen terheli a fogyasztókat, akik ennek ellenére elfogadják ez a megújulós fejlődési irányt. 10. ábra A erőművek teljesítőképessége az ENTSO-E-ben 8. ábra villamosenergia-termelés fejlődése az EU-28-ban Van egy nagy hátránya azonban ezeknek a megújulós erőműveknek: kicsi a kihasználásuk. Nehezen jelezhető pontosan előre a terhelhetőségük, ezért aztán a mindenkori terheléshez képest nagyobb teljesítőképességre van szükség, mint nélkülük. Természetes tehát, hogy a kapacitás nem csökkenthető úgy, mint az energia. Energiával lehet, kell takarékoskodni, de ha megújuló, főleg új megújuló forrásokat akarunk 7 Elektrotechnika 2014/07-08

8 12. ábra A teljesítőképesség-arányok az EU-28-ban 11. ábra Az erőművek teljesítőképessége és a csúcsterhelés hányadosa használni, akkor már aligha lehet a beruházásokkal spórolni. Nagy jelentősége van a termelés és a fogyasztás összehangolásának, különféle tárolási technológiák használatának és végső soron fogyasztói irányításnak, érdekeltségnek. Amennyiben megnézik, hogy az egyes országokban menynyivel nagyobb a beépített villamos teljesítőképesség, mint a csúcsterhelés (11. ábra), akkor nagyjából következtetni lehet arra is, hogy hol nagy a megújulós termelési arány. Természetesen az importnak is nagy a szerepe, továbbá az erőműpark életkorának. Sok helyen még nagyon régi erőműveket is üzemképes állapotban tartanak a biztonság érdekében. Az ENTSO-E átlaga 1,8, azaz 80%-kal több a kapacitás, mint a csúcsterhelés. Magyarország az átlag alatt van, és még az 1,5-öt sem éri el. Ez önmagában nem lenne gond, ha olcsón és jól működő, új erőművekből állna az erőműparkunk. Sajnos nem egészen ez a helyzet. Franciaország 1,4-es hányadosnál kisebb rendszerrel is jól kijön, de bajba kerül, ha hirtelen nagy hideg jön (pl februárjában 102 GW volt a csúcsterhelés, míg tavaly csak 92,9 GW), mert sokan villanyfűtésre vannak berendezkedve. Nehézséget jelent Nagy-Britanniában vagy Finnországban az 1,3 alatti arány, de az import itt kisegít. Hasonlítsuk ebben a tekintetben is össze az európai és az orosz fejlesztési filozófiát az IEA szakembereinek becslése alapján! A 2011 és 2035 közötti változásra mindkét térségben 1,2% évi növekedést vettek fel a teljesítőképességeknél, miközben mint láttuk az EU-ben 0,4%-os évi energiafogyasztás-növekedéssel számoltak, az oroszoknál pedig 1,5%-kal. Mégis elég a teljesítőképesség azonos ütemű fejlesztése. Az EU-28-ban háromszor olyan gyorsan kell növelni a beépített teljesítőképességet, mint a villamosenergia-fogyasztást, mert itt a megújulók szerepe látszik döntőnek a jövőben (12. ábra). A fosszilis energiahordozók közül a szén és az olaj szerepe erősen lecsökken, a földgázé viszonyt kicsit megnő. Húsz év múlva jóval kevesebb lesz az atomerőműves teljesítőképesség aránya. A szél- és naperőművek kapacitásaránya viszont 16%-ról 36%-ra emelkedik, és ezeknek pedig elég kicsi az évi átlagos kihasználása. A biomassza mérsékelt, 4%-os aránya megmaradhat, a vízerőműveké csökkenni fog. Oroszországban több nagy kihasználású erőműveket építenek (13. ábra), elsősorban több atomerőművet, nagy vízerőművet és a szabályozáshoz földgáztüzelésű erőművet. Kevesebb lesz ugyan a szénerőmű, de csak nagyon kevés új megújuló forrású erőmű építését tervezik. Jelenleg 100 MW-os szélerőműpark van csak az országban, és 2014 végére is csak 120 MW napelemes erőművet várnak. Elsősorban a szélerőműveket fejleszthetik, de jóval lassabban, mind Nyugat-Európában. KIHASZNÁLÁSOK Egy erőműpark gazdaságosságát meghatározhatja többek között egyrészt a beépített villamos teljesítőképesség évi átlagos kihasználása (a nettó villamosenergia-termelés osztva a nettó kapacitással), másrészt a csúcsterhelés kihasználása. Talán az előbbinek nagyobb a jelentősége. 13. ábra A teljesítőképesség-arányok Oroszországban Az ENTSO-E 35 tagországában, 2013-ban az átlagos nettó teljesítőképesség-kihasználás 3341 h/a volt, azaz alig több 38%-nál. Az egyes országokban igen eltérő kihasználási óraszám adódott (14. ábra). A legnagyobb Izlandon, a legkisebb Észak-Írországban. Magyarországon az erőműves nettó BT kihasználása az átlagnál kisebb, 36% volt csak, de nagyon sok országban ennél még kisebb. Még a 30%-ot sem érték el Olaszországban, Dániában vagy Litvániában. Érdekes, hogy 50%-nál kisebb volt a francia, a brit, a svéd, a lengyel vagy a cseh erőműpark kihasználása. Nagyon kevés ennél nagyobb kihasználású parkkal dicsekedhet egy-egy ország. Mindez azon is múlik, hogy mekkora a tartalékigény, amely pedig a megújuló forrásoknál elég nagy. Nálunk viszonylag nagy az ún. állandó hiányban lévő erőművek teljesítőképessége (idén már elérte a 20%-ot), tehát csak látszólag sok a beépített teljesítőképesség, hiszen azoknak jelentős része eleve nem használható. Elektrotechnika 2014/

9 Energetika 14. ábra A teljesítőképesség-kihasználások az ENTSO-E-ben, 2013-ban 16. ábra Atomerőműves kihasználások az ENTSO-E-ben, 2013-ban A csúcskihasználási óraszám (bruttó éves villamosenergiafogyasztás osztva a nettó éves csúcsterheléssel) a rendszer kiegyenlített működésére jellemző. Fontos lenne, hogy adott villamosenergia-fogyasztást egy éven át lehetőleg időben minél egyenletesebben mérhetnének, azaz viszonylag kisebb csúcsokkal. A kisebb csúcsokhoz aztán kisebb tartalékok is kellenek, tehát ez is segít a kapacitáshelyzeten. Az ENTSO-E tagországainak a évi átlagos csúcskihasználási óraszáma 6256 h/a, azaz 71,4% volt (15. ábra). Ezen mutatószám tekintetében Magyarország kedvező helyzetben van, mert az energiaigénynél a csúcs kisebb mértékben növekedik. Tavaly az átlagnál jobb h/a-t (76%-ot) értünk el. Egyenletesebb a terhelés, ha általában kisebb a háztartási fogyasztás aránya, nagyobb az ipari, elsősorban nehézipari felhasználás. Külön meg lehet nézni az egyes erőműparkok, például az atomerőművek kihasználását, mert a kis növekményköltség hatására itt mindig nagy kihasználások adódnak. Az ENTSO-E 15 tagországában van atomerőmű, és ezek átlagos kihasználása 2013-ban 6818 h/a (77,8%) volt. A legnagyobb Finnországban és Romániában 94%-kal, a legkisebb Hollandiában 58%-kal. Magyarország tavaly a negyedik volt 87%-kal. Érdekesség, de természetesnek vehető, hogy a legnagyobb atomerőműparkkal rendelkező Franciaország atomerőműveinek átlagos kihasználása csak 73% volt. A terhelés itt is változik, és a csúcskihasználás alacsony (5329 h/a). ÖSSZEFOGLALÁS A hazai erőműparkot fejleszteni kell, sok régi erőmű helyettesítésre szorul, így másfél évtizeden belül az atomerőművünk is. Képzeljük el, hogy 2030-ban a Paksi Atomerőmű beépített bruttó villamos teljesítőképessége 4400 MW-ra növekedik. Amennyiben elérhető a 90%-os kihasználás, akkor 34,7 TWh-t termelne egy erőmű az ország közepén. Tételezzük fel, hogy évente 1%-kal nő a hazai villamosenergia-felhasználás, tehát 2030-ra megközelítenének az 50 TWh-t. Mindez azt jelenti, hogy az atomerőmű adná a hazai villamosenergia-termelésnek közel a 70%-át. Ezzel már Európa, sőt a világ élvonalába emelkedhetnénk, aranyérmesek lennénk, ha a jelzésnek megfelelően a franciák csökkenteni akarják atomerőműves termelési arányukat. Nekik 58 reaktorblokkot kell majd pótolniuk, és ez nem olyan nagyon egyszerű és olcsó. Mi kedvezőbb helyzetben vagyunk, a központi termelés elsődlegessége nyilvánvaló, az elosztott (decentralizált) termelés háttérbe szorul. A maradék 30%-ot ugyanis nem lehet 2030-ban csupán napvagy szélerőművekkel fedezni, hiszen a rendszert szabályozni kell. A fogyasztó ha kisebb mértékben is, mint ma változtatni fogja a terhelését, és nagyobb tárolós megoldásokat aligha tudunk másfél évtized alatt felépíteni. Marad tehát továbbra is a nemzetközi együttműködés, de akkor már nem import-, hanem exportszaldóval. Ez persze csak egyfajta jövő, amíg sok víz lefolyik a Dunán és a becslés bizonytalan. Folyamatosan ismernünk kell környezetünket, elsősorban az ENTSO-E keretében tömörült országok fejlesztését, de a többi európai államokét is elsősorban Oroszországét. Ezért kell követni az évről évre változó tervek mellett a tényeket is, melyek néha többet mondanak az álmoknál. 15. ábra A csúcskihasználások az ENTSO-E-ben, 2013-ban Dr. Stróbl Alajos okl. gépészmérnök, energetikus szakmérnök, aranydiplomás, a PÖYRY-ERŐTERV ZRt. rendszerirányítási főmérnöke, az ETE elnökhelyettese MEE-tag strobl@ext.mavir.hu 9 Elektrotechnika 2014/07-08

10 Németh Bálint, Laczkó Zsolt, Csépes Gusztáv Korrozív kén jelenség az olaj-papír szigetelésű transzformátorokban A transzformátor olaj-papír szigetelés több mint száz éve használatos, azonban a korrozív kén probléma a jelenlegi formában igazán csak az utóbbi tíz évben került előtérbe. Ennek oka, hogy a nagyfeszültségű transzformátorokban és söntfojtókban számos olyan korábban nem tapasztalt meghibásodás következett be, amelyet valószínűleg rézszulfid (Cu 2 S) lerakódása okozhatott. A rézszulfidképződés egyik oka a DBDS (dibenzyl disulphide) vegyület, amely bizonyos feltételek együttes megléte esetén bomlik, reakcióba lép a rézzel és rézszulfid-lerakódást okozhat. A DBDS jól ismert antioxidáns anyag, az alap ásványolaj nem tartalmazza, utólag kerül adalékolásra az olajhoz élettartam-hosszabbítás céljából. A felhasználók világszerte szeretnék tudni, mekkora a meghibásodás kockázata, hogy időben megtehessék a szükséges intézkedéseket. Kutatási munkák százai indultak a probléma tisztázására az egész világon. A CIGRE is létrehozott egy munkabizottságot 2005-ben (WG A2-32), amely 2009-ben bocsátott ki egy összefoglaló jelentést. Ezt követően a CIGRE a második munkabizottsága 2009-ben kezdte el munkáját (WG A2-40). A WG A2-40 munkabizottság éves ülésének 2014 áprilisában a BME VET Nagyfeszültségű Laboratóriuma adott otthont. A munkabizottság a munkáját 2015-ben fogja lezárni, de a budapesti ülés apropóján rövid tájékoztatás adható a rézszulfidképződés eddig feltárt részleteiről, a viszszatérő feszültség (RVM) módszer alkalmazhatóságáról (BME VET kísérletek), valamint a rézszulfid-lerakódás egyik legelfogadottabb megelőzési módszeréről, az olajregenerálásról. Over the last decade, there have been instances of failures of shunt reactors and transformers due to corrosive sulphur and the formation of copper sulphide (Cu 2 S). In the worldwide the utilities wants to be aware of possible risks, to enable them to take the necessary measures at the right time. This phenomenon is not yet fully understood. Extensive investigations on the mechanism of copper sulphide formation and deposition in the paper were conducted all over the world. Cigre WG A2-32 working group s final report was issued in The report summarizes the mechanisms for the formation and migration of the Cu 2 S. The next Cigre WG A2.40 was set up in 2009 as continuation of the work of A2.32. The most important goals of the new WG A2.40 are to improve understanding of the mechanism of copper sulphide formation, to provide more precise risk assessment and propose mitigation techniques. In April 2014, the WG A2.40 meeting was in Budapest University of Technology and Economics. The WG will finish the work in 2015 but in connection with Budapest s meeting this report reviews some most important aspects of copper sulphide formation, gives information about a nondestructive techniques (RVM) in the detection of copper sulphide deposit and show a possible mitigation technique (oil reclamation). Bevezetés A villamosenergia-rendszer nagytranszformátoraiban a mai napig is a több mint 100 éves múltra visszatekintő olaj-papír szigetelést használják, mert az összes követelményt figyelembe véve jelenleg még nincs jobb szigetelőanyag. Az olaj-papír szigetelés nagytranszformátorok és söntfojtók esetében az utóbbi tíz évben azonban olyan meghibásodásokat tapasztaltak, amelyet rézszulfid (Cu 2 S) filmképződés okozott. Ez a jelenség meglehetősen meglepő volt, mert az ásványolaj alapú transzformátor szigetelőolajok korrozív kén szempontjából a korábbi szabványok előírásainak megfeleltek. A szabványok által adott definíció szerint a korrozív kén nem más, mint az elemi kén és a termikusan instabil kénvegyületek, amelyek a transzformátor fém felületein, pl. a rézvezetékeken, ill. a fokozatkapcsolók ezüst felületein korróziót okozhatnak [1][2][5][7]. A transzformátorolajok gyártásakor az alapolajból finomítási eljárások során eltávolítják a kedvezőtlen tulajdonságú, szigetelési tulajdonságokat rontó, öregedést fokozó vegyületeket. A finomítás után az olajban visszamaradó kénkomponensek viszonylag stabilak, bár hatnak az oxidációs stabilitásra. Ha túl alacsony a finomítási fok, akkor rosszabbak a dielektromos jellemzők, a sok kénvegyület miatt rézkorrózió lép fel. Ha túl nagy a finomítás foka, akkor romlik az olaj üzem közbeni stabilitása, fokozott lesz az üledék kiválása. Belátható, hogy rendkívül fontos mind az üzembiztonság, mind a hosszú élettartam szempontjából az optimális finomítási fok megtalálása. Az olaj kéntartalmának a meghatározása korábban az üzemelő berendezésben normál viszonyok között nagyon ritkán volt szükséges, mivel a legtöbb - szabvány és specifikáció szerint szállított - olajnak nem lehetett korrozív kén tartalma. A korrozív kénnek tulajdonítható meghibásodások a legtöbb esetben egy speciális kénvegyülethez, a DBDS vegyülethez voltak köthetők. A DBDS antioxidáns, öregedésgátló, mesterségesen előállított vegyület, nem tartalmazza a nyers alapolaj, nem finomítási melléktermék. A jelenség még nem teljesen feltárt, sok a bizonytalanság mind a gyártók, mind a felhasználók körében. Az eddigi ismereteink alapján feltehetőleg azért hibásodik meg a transzformátor, mert az olajban lévő korrozív kén reakcióba lép a rézzel és félvezető tulajdonságú rézszulfid keletkezik. A rézszulfidlerakódás létrejöhet a rézvezetőn és a szigetelőpapíron egyaránt. A keletkező, félvezető tulajdonságú rézszulfid egy része bediffundálhat a szigetelőpapírosba, rontva annak szigetelő tulajdonságát. Ha kisebb-nagyobb összefüggő félvezetőréteg is ki tud alakulni, a létrejött szabadpotenciálú elektródaszerű felület befolyásolja az eredeti potenciáleloszlást, végül átütéshez vezethet, mint azt számos példa igazolja. A CIGRE WG A2-32 által 2009-ben kibocsátott összefoglaló áttekinti a rézszulfidképződés mechanizmusát és az azt megakadályozó eljárásokat. A CIGRE a második munkabizottság (WG A2-40, Copper sulphide long term mitigation and risk assessment ) fontosabb célkitűzései: a rézszulfidképződés és -lerakódás folyamatának pontosabb feltárása, a méréstechnika pontosságának további növelése, a potenciálisan korrozív olajjal töltött transzformátorok üzemeltetési kockázatának bemutatása, megelőző eljárások ajánlása, stb. [2][5][8][9]. Röviden a korrozív kén jelenségről A nagytranszformátorokban használt ásványolaj alapú szigetelő olaj mindig tartalmaz bizonyos számú és mennyiségű kénvegyületet, melynek típusa és mennyisége a kőolaj eredetétől és a finomítási eljárástól függ. Elektrotechnika 2014/

11 Energetika Az olajban lévő egyes kénvegyületek, mint természetes inhibitorok csökkentik az olaj oxidációját, öregedését, míg mások korrozívak és károsítják a transzformátor belső szerkezetét. A finomítási eljárás során a nagy reaktivitású elemi kén és más kénvegyületeket eltávolításával, illetve stabil vegyületekké átalakításával optimalizálják a természetes antioxidánsok mennyiségét. Az öregedés lassítása céljából még szintetikus öregedésgátló adalékokat is adtak az olajhoz. Az egyik szintetikus antioxidáns a DBDS (dibenzil-diszulfid) vegyület volt, amelyet néhány száz ppm koncentrációban vegyítettek a finomított olajhoz adalékként. A DBDS használatát beszüntették, de még igen nagyszámú transzformátorolaj tartalmaz ilyen öregedésgátló anyagot. A laboratóriumi kísérletek bizonyítják, hogy 20 ppm-nél nagyobb mennyiségű DBDS jelenléte az olajban rézkorróziót okoz [1][5]. A kereskedelemben forgalmazott transzformátorolajok többsége ma már inhibítorként DBPC-t (2,6-di-terc-butil-4metilfenol) tartalmaz, amely vegyület már nem tartalmaz ként. A transzformátor üzeme során kialakuló hot spot, részleges kisülés, ív, nedvesség stb. elősegíti és felgyorsítja a kémiai reakciókat, így a stabil, nem korrozív kénvegyületek korrozívvá válhatnak. A korrozív ill., a potenciálisan korrozív kénvegyületek az olajban reakcióba lépnek a rézzel, s az így képződött félvezető rézszulfid filmréteg kirakódhat a rézvezetőn és a szigetelőpapíron egyaránt, valamint bediffundálhat magába a szigetelőpapírba is, ezáltal csökkentve az átütési szilárdságot és a részleges kisülés begyújtási feszültségét. A rendelkezésre álló szakirodalomból a rézszulfidképződés számos megjelenése regisztrálható. Az igazán nagy problémát a papírszigetelésen lerakódó, félvezető rézszulfid jelenti, mert csökkenti a felületi szilárdságot, csökkenti az átütési, ill. átívelési feszültséget. Számos esetben a rézszulfid-lerakódás a legbelső papírrétegen kezdődik, majd több rétegen keresztül áthatolva egyre növekszik. Más esetben a rézszulfid-lerakódás a papírszigetelés külső oldalán jelentkezik (1. ábra). Mindkét rézszulfid megjelenési forma villamos átütéshez vezet, mert a felületen lerakódó félvezető rézszulfidfoltok kiinduló pontjai a részleges kisülésnek valamint a gázképződésnek [2][7][8][9]. 1. ábra Rézszulfid-lerakódás a szigetelőpapír felületén Rézszulfidképződés detektálása A felhasználók elsősorban azt szeretnék tudni, hogy az általuk üzemeltett transzformátor érintett-e a korrozív kén ügyben. Itt már születtek jelentős változást hozó eredmények, mint az a WG A2-32 által publikált tanulmányban is olvasható. A legjelentősebb eredmény, hogy megváltoztatták a korrozív ként vizsgáló szabványokat, új szabvány került kiadásra (IEC 62535), az új szabványok alapján vizsgált olajok már nagyobb valószínűséggel szűrik ki a korrozív, ill. potenciálisan korrozív olajokat. A CIGRE eredmények második legjelentősebb hozadéka a DBDS öregedésgátló korrozív hatásának bemutatása. A DBDS mennyiségi meghatározását az IEC szabvány írja le. Az eredmények ismeretében DBDS-t már nem használnak öregedésgátló anyagként, ez pedig jelentős módosítást követelt a szigetelőolaj-gyártók körében. Az üzemeltetők azonban szeretnék tudni, hogyan érinti őket a korrozív olaj probléma, ha érinti őket, akkor milyen állapotban van a berendezésük, mekkora a meghibásodás kockázata, és mit tehetnének a meghibásodás kockázatának csökkentése céljából. Rézszulfid-lerakódás veszélyessége A rézszulfid-lerakódást még szétbontott tekercs esetén is nehéz észrevenni. Ahhoz, hogy a rézszulfid megfigyelhető legyen, szükséges az összes olaj eltávolítása. A szulfidképződés a tekercsben, ill. a papírrétegekben nagyon lokális mind axiális, mind radiális irányban. Valószínű, hogy jóval több rézszulfid-lerakódás jön létre, de mivel nehéz észrevenni, ezért az esetek nagy része feltáratlan marad. Az olajvizsgálatokból megállapíthatjuk, hogy az olaj korrozív, vagy potenciálisan korrozív, de jelenleg nincs olyan vizsgálati eljárás, amely az olaj paraméterei alapján jelezné, hogy lerakódás van illetve milyen mértékű, csak annyit tudhatunk, hogy pl. fogy a DBDS korrozív összetevő. A rézszulfid félvezető anyag veszélyes állapothoz vezethet, ha ilyen anyagot tartalmaz a szigetelés. A rézszulfid jelenléte nem fog feltétlen meghibásodáshoz vezetni, függ a mennyiségtől valamint az elhelyezkedéstől. A lerakódás kezdetben egy kiskiterjedésű félvezető réteget hoz létre a papír felületén, mely a villamos térben egy lebegő potenciálú elektródát jelent. Ha ez a lebegőpotenciálú félvezető réteg elég nagy és elég kritikus villamos térben helyezkedik el, akkor részleges kisülés indulhat be. A részleges kisülést villamos méréssel, ill. hibagáz-analízissel (HGA) vizsgálhatjuk. De esetünkben általában olyan kis kiterjedésű felületekről van szó, hogy a kismértékű részleges kisülés (PD), ill. hibagázváltozás még nem éri el azt a küszöböt, amely alapján az üzemeletető hibára gyanakodna. Az offline jellegű HGA és PD mérésekkel a lerakódás kimutatására nagyon kicsi az esély, valószínűleg az online PD és HGA monitoring rendszerek egyre növekvő alkalmazásával az átütéshez, ill. átíveléshez vezető rézszulfidlerakódás időben előrejelezhető lesz. A meghibásodás úgy történhet meg, hogy a félvezető jellegű, kis szigetelési ellenállású és villamos szilárdságú rézszulfid rétegről rétegre behatol a papírszigetelésbe, lényegében impregnálódik rézszulfiddal a papír, előbb-utóbb vezető híd képződik a szigetelésben és létrejön az átütés, ill. átívelés (2. ábra). A fenti folyamatból az is feltételezhető, hogy már kis mennyiségű rézszulfid is meghibásodáshoz vezethet. Azaz, viszonylag kis mennyiségű rézszulfid azért lehet veszélyes, mert ha egy túlfeszültség keletkezik a hálózaton, a rézszulfid-lerakódásnál a PD begyújtási küszöbfeszültsége olyan 2. ábra Rézszulfid-lerakódás okozta átütés, ill. átívelés 11 Elektrotechnika 2014/07-08

12 alacsony lesz, hogy nem alszik ki az üzemi feszültségen, beindul a sorozatos PD, ez egyre jobban erodálja a szigetelést, így átütés jöhet létre [6] [7] [9]. Spektrummódszerek alkalmazhatósága lerakódás kimutatására A rézszulfid-lerakódás egy félvezető réteget hoz létre a papírszigetelésen, azaz megváltoztatja a papír felületi vezetőképességét. Ha megváltozik a felületi vezetőképesség, az befolyásolja a határréteg-polarizációt. A határréteg-polarizáció mérésére szolgálnak a DFR (Dielectric Frequency Response) mérési módszerek: visszatérő feszültség (RVM=Return Voltage Measurement), veszteségi tényező frekvenciafüggése (FDS=Frequency Domain Spectroscopy) és a polarizáció / depolarizációs áram mérése (PDC=Polarisation and Depolarisation Current). A villamos erőtér hatására a szigetelésben két alapvető folyamat zajlik le: a vezetés és a polarizáció. Mindkét folyamat erősen függ a hőmérséklettől, a nedvességtartalomtól és a felhalmozódott öregedési termékektől. Az olaj-papír szigetelési rendszerben fellépő ún. határréteg-polarizációban elválaszthatatlanul összefonódnak a vezetési és polarizációs jelenségek. A határréteg-polarizáció gyakorlatilag minden összetett szigetelésben fellép és időállandójuk a s tartományba esik. A határréteg-polarizációban résztvevő szigetelőanyag-részecskék mozgási viszonyai nem pontosan azonosak - főleg inhomogén szigetelőanyagokra igaz ezért egyetlen időállandó helyett az időállandók időtartományba történő eloszlásáról beszélhetünk. Mivel a valóságos szigetelőanyagoknak nagyon sok összetevője van, a szigetelőanyagot egy polarizációs spektrummal jellemezzük. A polarizációs spektrummal és a vezetőképességgel elvileg a szigetelőanyag szinte minden általános (nem lokális jellegű) tulajdonságát jellemezni tudjuk. Az alacsony frekvenciás vagy más szóval nagy időállandós spektrum mérésére kiválóan alkalmas a visszatérő feszültség (RVM) mérési módszer. Az RVM módszerrel felvett határréteg polarizációs spektrum domináns időállandóinak értékét az egyes elemi polarizációk, az elemi polarizációkat pedig a szigetelőanyag nedvességtartalma, öregedési termékei, és természetesen a hőmérséklet határozzák meg. Más szóval, ha RVM mérési módszerrel az összes lehetséges paraméterrel felvesszük a határréteg-polarizáció adott tartományú spektrumát, akkor később, mint adatbázist használhatjuk a nedvességtartalom és a felhalmozott öregedési termékek meghatározására. Esetünkben a rézszulfid papírfelületre történő lerakódását kellene kimutatni. Az RVM módszer azért lehet alkalmas rézszulfid-lerakódás esetében, mert a papírrostokra lerakódó részszulfid behatol a papír rostjai közzé, megváltoztatja a papír felületi szigetelési ellenállását. Amikor nedvességgel és öregedési termékkel itatjuk a papírt, hasonló folyamat játszódik le, azaz ezek a folyamatok megváltoztatják a határréteg polarizációs spektrumát. Felhasználva 1970-es években Dr. Csernátony-Hoffer András vezetésével végzett kutatást a nedvességtartalom, öregedési termékek felhalmozódás és a hőmérséklet összefüggésének bemutatatására, valamint a rézszulfid lerakódásra a CIGRE munkabizottság keretében indított BME kísérletek során kapott RVM görbéket (alapján) láthatók, hogy ugyanolyan jellegű változás következett be a polarizációs spektrumban, mint az elnedvesedés, ill. az öregedési termékek felhalmozódása során (3. ábra). A rézszulfid-lerakódás az 1970-es években még nem merült fel, így a rendelkezésre álló adatbázis közvetlenül nem használható a rézszulfid kimutatására, további 3. ábra DBDS-t tartalmazó transzformátor kisminta öregítése során kapott RVM görbék referenciamérések elvégzése szükséges. A nemzetközi szakirodalmi adatok szerint a másik két polarizáció spektrumos (FDS és PDC) vizsgálatok is hasonló eredményt adtak, vagyis a rézszulfid-lerakódás megváltoztatja a határréteg polarizációs spektrumot, de a hatás nehezen választható szét a nedvesség és öregedési termék felhalmozódásának hatásától [3][4]. DBDS eltávolítása olajregenerálással A korrozív kén hatásának csökkentésére először tüneti kezelések történtek, mint pl. a hőmérséklet csökkentése (terheléscsökkentés, hűtés fokozása), ill. fémpasszivátorok alkalmazása. A kutatások eddigi eredményei [1][2] alapján már most biztosan kimondható, hogy a DBDS vegyületet a további romlás megakadályozása céljából el kell távolítani a szigetelési rendszerből, hogy csökkentsük a meghibásodás kockázatát. Mint fentebb is leírásra került, DBDS szintetikus antioxidáns, amelyet néhány száz ppm koncentrációban vegyítettek a finomított olajhoz adalékként, és már 20 ppm-nél is korróziót okoz. Amíg a rendszerben marad, fennáll a rézszulfid-lerakódás veszélye, ezzel pedig az átütés kockázata. Korábbi WG egyik javaslata volt, hogy a réz felületét lezáró, a rézionok vándorlását gátló passzivátor adalékolása az olajhoz. Ebben az esetben ún. kóbor gázok jelennek meg az olajban, ami pedig a HGA kiértékelést nehezíti. Amikor az elöregedett olaj tulajdonságai annyira megváltoznak, hogy veszélyezteti a transzformátor folyamatos üzemét, jelentősen csökkenti annak élettartamát és az olaj már nem tudná betölteni a feladatát, ennek javítására már évtize- 4. ábra Helyszíni olajregenerálás Elektrotechnika 2014/

13 Energetika belül hasonló rossz értékekkel fognak rendelkezni, mint olajcsere előtt voltak [6][8][9]. Megjegyzendő, hogy jelenlegi ismereteink alapján semelyik módszer nem alkalmas a papírrétegekre már kirakódott rézszulfid eltávolítására. Összefoglalás A jelenleg még világszerte kutatott korrozív kén rendkívül veszélyes a transzformátor üzemére. A CIGRE egyik munkabizottságának BME Nagyfeszültségű Laboratóriumában történt ülése apropóján ez a cikk rövid áttekintést ad a problémakör jelenlegi állásáról, valamint bemutat két olyan eljárást, amely közül az egyik javítja a diagnosztizálás jóságát, a másik pedig bemutat egy régi eljárást, amellyel el lehet távolítani a korrozív hatást okozó DBDS adalékot a szigetelési rendszerből. 5. ábra DBDS-t tartalmazó transzformátor kisminta öregítése során kapott RVM görbék dek óta az olajregenerálás megoldás használatos. Az olaj regenerálása során a használt, öreg, szennyezéseket tartalmazó olajat olyan kezelésnek vetik alá, amely alatt visszaállítják az új állapotát. A folyamat alatt eltávolítják a berendezésben lévő vizet, az oldott gázokat, savakat, oxidációs termékeket, fémés más részecskéket, adalékanyagokat, köztük a DBDS-t is. A folyamat során az eltávolított DBDS helyett másik, korrozív hatással nem rendelkező öregedésgátló vegyületet kell az olajba adagolni. Ez a felújítási technika felmelegíti az olajat, szűri, vákuumtechnikával szárítja, gáztalanítja, Fuller-földdel megköti az öregedési termékeket. A regenerált olaj lassabban öregszik, ezáltal kiterjeszti a transzformátor élettartamát. A 4. ábrán látható egy helyszíni regenerálást végző berendezés a regenerálásra ún. Fuller-földet használ, ami megköti az öregedési termékeket, de egy re-adszorpciós folyamattal a Fuller-földet is regenerálják (5. ábra), így rendkívül környezetbarát megoldás jön létre. A teljes olajmennyiség többször átcirkulál a transzformátoron, a papírrétegek között, átöblíti a szilárd szigetelést. Költséghatékonysági tulajdonság, hogy online végezhető: a módszer rendkívül gazdaságos, mert nem kell le- és felszerelni, szállítani, az üzemelő transzformátort nem kell kikapcsolni. Egy jellegzetes példa: 350MVA, 400/110kV-os transzformátoron végzett olajregenerálás során a 60 ppm DBDS-t tartalmazó szigetelési rendszerben a DBDS 3 ppm alá csökkent. A DBDS-t tartalmazó olajok potenciálisan korrozívak. Ezek az olajok abban az esetben tekinthetők potenciálisan nem korrozívnak a termékszabvány (MSZ EN ) elvárása szerint, ha a DBDS koncentráció kisebb, mint 5 ppm. Potenciálisan korrozív olajoknál, hatékony olajregenerálási technológia alkalmazásával a DBDS koncentráció lecsökkenthető erre az értékre. Egy másik megoldás a DBDS eltávolítására az olaj cseréje, azonban az olajcsere hatékonysága jóval rosszabb és drágább is, mint az olajregenerálásé. Ez azért van, mert az öregedési termékek jelentős része a papírosban vagy annak felületén halmozódik fel, továbbá viszonylag kis mennyiségű öregedési termék van az olajban. Az egyszerű olajcserével csak ez a kis mennyiségű öregedési termék kerül eltávolításra, az öregedési termékek nagy része a papírrétegek között marad és az újrabekapcsolás után az öregedési termékek kimosódnak a papírrétegek közül és az olaj paraméterei rövid időn Irodalomjegyzék [1] Laboncz Szilvia, Németh Bálint, Csépes Gusztáv: Korrozív kén a transzformátorszigetelésben, Elektrotechnika, 2008/07-08 [2] CIGRE Technical Brochure 378: Copper Sulphide in transformer insulation, CIGRE WG A2.32, Paris, April 2009 [3] S. A. Bhumiwat: Unusual conduction at oil-paper interface in transformers diagnosed by Polarization Depolarization Current (PDC) analysis, 2014 Electrical Insulation Conference, Philadelphia, Pennsylvania, USA, 8 to 11 June 2014 [4] Akshatha A. et al.: Studies on Chemical and Dielectric Phenomena in Paper - oil insulation due to sulphur compounds in mineral oil, 2014 Electrical Insulation Conference, Philadelphia, Pennsylvania, USA, 8 to 11 June 2014, [5] V. Tumiatti et al. In Service Reduction of Corrosive Sulphur Compounds in Insulating Mineral Oils, Conference Record of the 2008 IEEE International Symposium on Electrical Insulation, Vancouver Canada [6] Mats Dahlund et al., Removing Corrosive Sulphur From Transformer Oil by Using Conventional On-Line Oil Reclaiming Technique, CIGRE SC A2 & D1-21 Brugge symposium 2007 [7] P.S. Amaro at. al.: Impact of Corrosive Sulphur in Transformer Insulation Paper, 2013 Electrical Insulation Conference, Ottowa, Onterio, Canada, 2 to 5 June 2013 [8] I. Hoehlein et al. Application based Specification for Transformer Fluids Needs and Challenges, CIGRE SC A2 & D1-32 Brugge symposium 2007 [9] C. Bengtsson et al. Oil Corrosion and Conducting Cu2S Deposition in Power Transformer Windings, CIGRE 2006 Session, Paper A2-111 Németh Bálint okleveles villamosmérnök adjunktus, BME Villamos Energetika Tanszék MEE-tag nemeth.balint@vet.bme.hu Laczkó Zsolt villamosmérnök MVM OVIT ZRt. laczko.zsolt@ovit.hu Csépes Gusztáv okleveles villamosmérnök szakértő, Diagnostics Kft. MEE-tag gcsepes@diagnostics.hu 13 Elektrotechnika 2014/07-08