Snížení ztrát energie průběžným sledováním částečných výbojů

V moderní distribuci energie je jednou z nejvýznamnějších výzev minimalizace ztrát energie. Tento článek se zabývá typy ztrát v elektrických distribučních soustavách, zdůrazňuje význam monitorování částečných výbojů a zkoumá úlohu měřicích prostředků v tradičních postupech údržby.

Jaké jsou základní typy energetických ztrát?

Energetické ztráty v distribučních sítích lze rozdělit do tří základních typů:

• Joulové ztráty: Vznikají v důsledku odporu vodičů, což vede k rozptylu tepla. Tyto ztráty lze snížit optimalizací toku energie v síti, například změnou konfigurace rozvodů tak, aby se minimalizoval rozptyl energie související s odporem.
• Ztráty způsobené koronovými výboji: V nerovnoměrných elektrických polích vznikají korónové výboje, což je typ částečného výboje. K jejich vzniku přispívají faktory jako zakřivení vodičů, povrchové nečistoty nebo nánosy ledu. Tyto výboje vedou k úniku náboje a způsobují ztráty energie, které mohou za určitých podmínek dosáhnout až 150 % obvyklých ztrát.
• Svodové ztráty, které vznikají průtokem proudu podél znečištěných izolátorů, například pokrytých prachem nebo ledem. Tyto proudy jsou doprovázeny částečnými výboji, které zhoršují izolaci a zvyšují ztráty vytvářením vodivých cest podél povrchu izolátoru.

Jak může monitorování částečných výbojů řešit energetické ztráty?

Instalace senzorů částečných výbojů v blízkosti energetických zařízení, jako jsou rozvodny nebo transformátory, umožňuje nepřetržité sledování těchto jevů. Tento přístup přináší několik klíčových výhod:

• Prevence krizí: Částečné výboje indikují degradaci izolace, což umožňuje včasnou údržbu a snižuje riziko selhání zařízení.
• Optimalizace ztrát: Identifikace oblastí s vysokou aktivitou výboje umožňuje cílenou modernizaci, například použití poloizolovaných vodičů, které zmírňují ztráty korónou.
• Efektivní plánování údržby: Monitorování izolace v reálném čase může nahradit tradiční kontrolní metody, jako je například pravidelné testování pomocí testovacích vozidel.

Tradiční kontrola pomocí kabelových měřících vozů: má to vůbec smysl?

Před nástupem systémů průběžného monitorování se týmy údržby při posuzování izolačního stavu elektrických zařízení spoléhaly především na kabelové měřící vozy. Tato vozidla jsou obvykle vybavena vysokonapěťovými měřicími přístroji a slouží jako mobilní diagnostické laboratoře. V praxi je provoz těchto vozidel spojen se značnými logistickými problémy.

Vozidlo může provést v průměru pět kontrol denně, přičemž často pokrývá rozsáhlé zeměpisné oblasti. Například společnost E.ON provozuje v České republice 19 623 rozvoden, což vyžaduje přibližně 4 000 kontrol ročně, tedy přibližně 20 kontrol denně ve všech regionech.

Vozidla musí jezdit tam a zpět do různých rozvoden, což zvyšuje spotřebu paliva a provozní náklady. Tyto stanice se často nacházejí jak v městských, tak venkovských oblastech, přičemž venkovské lokality vyžadují delší dojezdové vzdálenosti. To ovlivňuje efektivitu tradiční údržby a zdůrazňuje výhody zavedení systémů nepřetržitého monitorování.

Průměrná cestovní vzdálenost pro jednu prohlídku stanic v Jihočeském kraji s výchozím bodem v Českých Budějovicích je 36,8 km. Všimněte si, že po celou dobu jízdy je palubní zařízení vozidel poháněno motorem, což dále přispívá ke spotřebě energie.

Počasí: další faktor, který významně ovlivňuje energetické ztráty

Výzkumy ukazují, že na výskyt částečných výbojů má významný vliv počasí. Zatímco průměrné hodnoty ztrát jsou často založeny na meteorologických údajích, místní podmínky – například časté mlhy, mráz v horských oblastech nebo průmyslová prašnost v blízkosti továren – mohou vést k vyšším skutečným ztrátám.

V následujících tabulkách jsou uvedeny celkové technické ztráty v moravské části přenosové soustavy na základě aktuálního počasí:

---

Jaké jsou ekonomické výhody monitorování částečných výbojů?

Zavedení systémů monitorování částečných výbojů přináší značné finanční a provozní výhody:

1. Snížení nákladů na údržbu: Automatizované monitorovací systémy snižují potřebu pracných kontrol pomocí měřicích vozů.
2. Zvýšená provozní bezpečnost: Včasné odhalení problémů minimalizuje riziko poruch, které mohou vést k nákladným opravám a bezpečnostním rizikům, jako jsou požáry.
3. Informovaná investiční rozhodnutí: Údaje o ztrátách mohou být vodítkem pro zavádění moderních technologií, jako jsou izolované vodiče v oblastech s vysokými ztrátami.

Případová studie: Analýza energetických ztrát v České republice

Energetická společnost E.ON provozuje v České republice více než 19 600 rozvoden a ročně provede přibližně 4 000 kontrol pomocí testovacích vozidel. Každé vozidlo provádí pět kontrol denně a pokrývá zařízení rozmístěná ve velkých regionech. Vozidla musí absolvovat okružní jízdy do každé rozvodny, přičemž průměrná dojezdová vzdálenost se liší v závislosti na regionálních faktorech. Kromě toho je palubní zařízení závislé na napájení z motoru, což zvyšuje provozní náklady.

Podobně společnost ČEZ Distribuce vykázala v roce 2019 na svých vedeních vysokého napětí průměrné ztráty 41 kWh/km. Z toho přibližně 20 % připadalo na korónové výboje. Zavedením monitorování v reálném čase a modernizací infrastruktury lze tyto ztráty výrazně snížit.

Shrnutí

Zavedení nepřetržitého monitorování částečných výbojů představuje významný krok vpřed při zvyšování účinnosti a bezpečnosti energetických systémů. Tato technologie nejen minimalizuje ztráty, ale také zlepšuje plánování údržby a rozhodování o investicích. S rostoucí poptávkou po udržitelné energii bude zavádění těchto inovací nezbytné pro řešení budoucích výzev.

Chcete minimalizovat energetické ztráty?