Földfelszín alatti rendszerek
2007/1-2. lapszám | Marosán István | 5369 |
Figylem! Ez a cikk 19 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Speciális elosztóberendezések fejlesztése A technika folyamatosan fejlődik, és ennek egyre lényegesebb eleme a környezeti elvárásoknak való megfelelőség. Az elmúlt évtizedek után Magyarországon több szempontból is aktuális a közterületek, különösen a...
Speciális elosztóberendezések fejlesztése
A technika folyamatosan fejlődik, és ennek egyre lényegesebb eleme a környezeti elvárásoknak való megfelelőség. Az elmúlt évtizedek után Magyarországon több szempontból is aktuális a közterületek, különösen a frekventált belvárosi és
az idegenforgalmilag kiemelt városrészek állapotának kérdése. A műemlékvédelmi területek, sétálóutcák felújítása során jelentős fejtörést okoz mind a városoknak, mind a szolgáltatóknak az a feladat, hogy a létfontosságú közműellátáshoz szükséges műszaki berendezések ne zavarják a történelmi vagy a megújult városképet.
A ma használatos telekommunikációs, erősáramú és vezérlőszekrények anyagukban lehetnek különbözőek: fém, üvegszál erősítésű poliészter, vagy 100%-ban újra feldolgozható környezetbarát polikarbonát, a telepítés módjában azonban megegyeznek: mindegyik a föld felszínén van. A dobozokat veszélyeztetik a vandálok és a tolató autók, sérülés esetén a szolgáltatás kimaradásával vagy áramütéses balesetveszéllyel lehet számolni. Feltűnő esztétikai problémákat okozhat az UV-sugárzás okozta öregedés, a szennyeződés, a felragasztott plakát és a grafiti. A legkézenfekvőbb megoldás a föld felszíne alá történő elrejtés.
Erre a kihívásra válaszol az egyik magyarországi gyártó földfelszín alatti termékcsaládja. Az első részben a különféle elosztóberendezésekkel, míg a második részben a zászlóshajónak tekinthető természetes hűtésű transzformátorállomással foglalkozunk.
Kábelakna műanyagból
A kapualjakban, a falfelületekben már eddig is alkalmazható volt a kültéri védettséget biztosító, kivakolható, klinkerezhető ajtajú és a fal színére festhető polikarbonát süllyesztett szekrény. A rejtettséget biztosítja, de mérete nem tetszi lehetővé a nagyobb méretű hálózati elemek befogadását.
A kifejlesztett földfelszín alatti berendezések közös jellemezője az őket befogadó akna. A polikarbonát akna számos előnye versenyképessé teszi a betonnal szemben. A legfontosabb jellemzők a következők: magasság- és lejtéskiegyenlítés a járdaszinthez; rövid telepítési idő (1 napon belül terhelhető); könnyű súly és mozgathatóság; a csőkép tervezhetősége; hosszú élettartam stb. A moduláris felépítés nemcsak széles választékot biztosít, de nagy rugalmasságot biztosít a telepítésben, a szerelésben is. A bejutó víz a kialakított szivárgókon távozhat a talajba.
Az erősen bordázott felület erős talajkapcsolatot eredményez. A 40 tonnás teherviselő képesség lehetővé teszi a közútba történő beépíthetőséget. A gyakorlatban a fedél szabja meg a terhelhetőséget, így járdában, személyautó-parkolóban gyakran csak a 12,5 tonnás változat kerül elhelyezésre. Speciális változat készül az alagutakhoz, fokozott tűzállósági és biztonsági igényeknek megfelelően.
Alapvetően kábelhúzó aknaként és telekommunikációs megszakító létesítményként alkalmazzák. Az áramszolgáltatói referenciák mellett közútkezelői, vasúti és telefonhálózati rendszerengedélyekkel rendelkezik. A szükséges telepítési technológiák rendelkezésre állnak.
Védelem a betörő víz ellen
Évek óta megoldandó kérdés, hogyan lehet különböző állandó üzemű műszaki rendszereket a felszín alá süllyeszteni úgy, hogy vízbetörés esetén biztosítsuk az üzemvitel feltételeit, ugyanakkor a keletkező veszteségi hőt minden körülmény között el tudjuk vezetni. Ezt az ellentmondást oldotta fel a szabadalommal védett új vízmentes szekrény. A kísérletek két feltételt vizsgáltak.
Az első esetben a hőmérsékleti viszonyok vizsgálására az álló kivitelű szekrényben mérőpontok kerültek beépítésre az alábbi helyeken:
. egy mérőpont a felszínen, a szabadban,
. egy-egy mérőpont a szekrényt befogadó polikarbonát aknában,
. egy-egy mérőpont a szekrényben alul, középen és fenn.
A betáplált teljesítmény megfelel egy általánosan használt kábelelosztó szekrény veszteségi teljesítményének. Egy hónapi méréssorozat után az alábbi eredmények adódtak.
. A felszíni erős nappali és éjszakai hőmérséklet ingadozás mellett az aknában lévő két mérőpont jóval kisebb ingadozást mutat, a hőmérséklet az aknában csaknem állandónak mondható.
. A szekrényben elhelyezett három érzékelő a várt módon felfelé haladva egyre magasabb értéket mutatott, de az aknában a hőmérséklet állandónak mutatkozott.
Az eredmények azt mutatják, hogy a felszín alatt a berendezések kisebb hőmérsékleti ingadozásnak vannak kitéve, védettebbek. Ehhez kapcsolódóan vizsgálatra került a páratartalommal összefüggő kondenzvíz kicsapódásának lehetősége is. Azonos tematika és mérőpontrendszer szerint az alábbi eredmény adódott.
. Az aknában és a szekrényben a páratartalom-változás követte a felszíni értékeket, de a változás jóval alatta maradt.
. A szekrényben a páratartalom a hőmérséklet növekedésével fordítottan alul volt a legmagasabb. 100%-os külső páratartalomnál a szekrényben mért legmagasabb páratartalom 86% volt.
A páralecsapódással szemben az aknában elhelyezett elosztó védettebb, mint a hasonló célt szolgáló felszíni változatok.
A második esetben az álló helyzetű elosztót tartalmazó akna teljes elárasztásra került. Az akna maga nem vízzáró. Megengedi a víz behatolását, de meggátolja a hordalék bejutását. A víz elvonulása után az aknából a víz a kialakított szivárgókon át távozik. Az akna teljes feltöltése estén a szekrényre 3kN felhajtóerő hat. Ennek ellensúlyozását az akna bordázottságából adódó jó talajkapcsolat, valamint az akna és a szekrény közötti speciális tartószerkezet adja. Fizikai kísérlet alapján biztosított, hogy a szekrénybe esetlegesen behatoló víz meghatározott szinten maradjon, ne érje el a feszültség alatt lévő elemeket, így biztosítva a zavartalan üzemvitelt.
Jelenleg egyéves üzemviteli tapasztalatok állnak rendelkezésre. Németországban a futball-világbajnokság megrendezésére készülve, a huligánok elleni védelem céljából helyeztek üzembe közvilágítási vezérlőszekrényeket. Magyarországon kábelelosztó berendezésként működő közvilágítási elosztóberendezés található. Mindkét esetben a fekvő változat került alkalmazásra. A jelenleg működő berendezések 160 A névleges áramértékig bizonyítottak. Az alaptípusok fejleszthetők az igények szerint. A fejlesztőmunka, a vizsgálatok azt célozzák, hogy alaphálózati elosztó- berendezésként, a legmagasabb igényeket is kielégítő, 330-340 A terhelhetőség is elérhető legyen.
Mi a különbség az egyes változatok között? A működési elv azonos, a helyigény, a beépített technika, a felhasználói igények alapján lehet kiválasztani a megfelelő megoldást.
Energiavételezési pontok
Egyes közterületeken visszatérő igény az időszakos energiaellátás. Karácsonyi vásárokon, rendezvényeken, koncerteken a ma jellemző eljárás a különböző szabadtéri elosztószekrények, kábelkötegek ideiglenes elhelyezése. Ez minden alkalommal törődést igényel, költséges és potenciális balesetveszély- forrást jelent. Ennek tartós, gazdaságos és szakszerű alternatívája a földfelszín alá helyezett időszakos energiavételezési pont. Többféle kivitelben készülhetnek, alkalmazkodva az igényekhez. A környezetbarát polikarbonát aknába elhelyezve nagyfokú védettséget nyújtanak a csepegő víz és az eső ellen. Alkalmazásuk felügyelet mellett történik, így egyszerűbb konstrukciók, mint az előző, víz ellen teljesen védett megoldások.
Összefoglalás
Összefoglalva, a földfelszín alatti berendezések javasolt felhasználási területei a következők: történelmi városközpontok; sétálóutcák és parkok; szabadtéri rendezvények színhelyei; kiállítási csarnokok és területek; repülőtéri és biztonsági alkalmazások. A földfelszín alatti rendszerek alkalmazási előnyei a következőkben foglalhatók össze: környezetkímélés; az életminőség javítása; védelem a vandalizmus ellen; balesetveszély elkerülése; újrahasznosítható anyagok alkalmazása; üzembiztos működés.
A vezető magyarországi vállalatok a földfelszín alatti rendszerek tekintetében is rendelkezésre állnak szaktanácsadással az önkormányzati, az építészi, az áramszolgáltatói és a telekommunikációs szakemberek munkájának elősegítésére.
Természetes hűtésű, környezetbarát földfelszín alatti transzformátorállomás fejlesztése
Míg fentebb a különféle elosztóberendezésekkel ismerkedhettünk meg, addig a második részben a természetes hűtésű transzformátorállomással foglalkozunk.
A fejlesztés műszaki követelményei
A piacon nem állt olyan természetes hűtésű transzformátorállomás rendelkezésre, mely átfogóan rendelkezik a megfelelő akkreditált tanúsító intézet minősítésével. A fejlesztés során több feladatot kellett megoldani.
. Biztosítani kellett a kényszerhűtés nélküli folyamatos üzemvitel lehetőségét.
. Meg kellett oldani a veszteséghő elvezetését, a gravitációs hűtésmechanizmus működését.
. Meg kellett akadályozni mind a talajvíz, mind a felszíni vizek bejutását.
. Biztosítani kellett az életvédelmet mind a kezelő, mind a járókelők részére.
. Az állomás teteje nem emelkedhet ki a terepszintből.
. A megoldásnak széles áramszolgáltatói konszenzuson kell alapulnia.
Az állomás rövid leírása
A felszín alatti transzformátorállomás műszaki felépítése a következő: a rendszert egy betontest foglalja magába. A talajvíz bejutása ellen az épület kialakítása nyújt védelmet.
A rendszer fő elemei a következők.
. Az ipari mintaoltalommal védett kezelőtér, melyben helyet kaptak a kisfeszültségű és a középfeszültségű kapcsolóberendezések. A kezelő itt végzi a kapcsolási és karbantartási műveleteket. Lényeges, hogy a középfeszültségű kapcsolóberendezés SF6 gáztartályában vagy a kábelterében keletkező íves zárlat esetén fellépő nyomás és forró égéstermékek ellen a személyzet és a járókelők védettek legyenek. Ez a kezelőtér nyílásainak automatikus lezárásával és a forró gázok szabályozott leexpandáltatásával megoldott.
. A transzformátortérbe egy tolóajtón keresztül a kezelőtérből lehet bejutni. Itt helyezkedik el a maximum 1000 kVA-es transzformátor.
. Az ipari mintaoltalommal védett szellőzőrendszer biztosítja a nagy hatásfokú természetes hűtést. Az elv egyszerű, a transzformátor veszteségi hője által keltett felszálló légmozgás friss levegő- utánpótlást igényel. Ez a megfelelően méretezett szellőzőcsatornákon át történik, a hideg levegőt egyenesen a transzformátor alá vezetve.
A kifejlesztett földfelszín alatti transzformátorállomás főbb műszaki adatai a következők.
. Főbb mérete:
H: 4,5/5,5 x SZ: 2,5 x M: 3,3 m.
. Súly: 36 t.
. Védettség: IP 43.
. Teljesítmény: 1000 kVA.
. Feszültség: 24/0,4 kV.
. KÖF-berendezés: szigetelés: SF6 gáz.
. Kapcsolás: K1+K2 (+K3)+TR1.
. Transzformátor:
max. 1000 kVA, olajszigetelés.
. KIF-berendezés: névleges áram 1600 A. Zárlati áram: 25 kA/1 sec, leágazás szám 10 db 400 A.
. Ívállóság: 16 kA/1 sec SF6 gáztérben.
. Osztályba sorolás: 15 K.
. Zajcsökkentés: 5,1 dB.
Az alapkoncepció kialakítása után a részletes fejlesztési munkák megkezdése előtt mindhárom - RWE (ELMŰ, ÉMÁSZ), EON (ÉDÁSZ; DÉDÁSZ, TITÁSZ), EDF (DÉMÁSZ) - áramszolgáltatói csoport bevonásával közös konzultációra került sor. Megállapodás született az elvégzendő vizsgálatokról, illetve azok módjáról.
A kompakt transzformátorállomásokkal szemben rendkívül magasak a biztonságtechnikai elvárások. Ezeket a még életben lévő MSZ EN 61330, valamint a 2006. júniusában életbe lépett IC 62271-202 számú szabványok szabályozzák. Az új termék ellenőrzését a VEIKI VNL Kft. akkreditált laboratórium végezte el. A termék egyaránt alkalmas mind a hazai, mind az európai hálózatokba történő beépítésre.
A személyvédelmet igazoló ívállósági vizsgálat a szabványtól eltérően, annál szigorúbb feltételek mellett került elvégzésre. Ennek oka, hogy a kezelő a védett térből csak létrán át tud menekülni egy esetlegesen bekövetkező íves zárlat esetén. Több középfeszültségű kapcsolóberendezéssel folyt a tapasztalatszerzés, a cél a biztonsági faktor legmagasabb szintjének elérése volt. A méréssorozat hasznos információkkal járt. Az úgynevezett kombinált vizsgálatban összevonásra kerültek a szabvány szerinti "A" és "B" megközelítésnek megfelelő feltételek. A megfelelő szimulációs indikátorok elhelyezése mellett a vizsgálatok során az SF6 téri és a kábeltéri zárlati próbák igazolták a kifogástalan személyvédelmet mind az állomásban tartózkodó kezelőszemélyzet, mind az állomás közelében, a felszínen tartózkodó járókelők részére.
A másik nagyon fontos vizsgálat a melegedési vizsgálat. Ennek a vizsgálatnak a célja annak igazolása, hogy üzemi körülmények között az állomásban keletkező veszteségi hő megfelelően el tud e távozni, miáltal a transzformátor és a kisfeszültségű elosztóberendezés üzemi hőmérséklete az előírt határértékeken belül maradhat. Ez rendkívül fontos, hiszen egy a szellőzés hibájából származó túlmelegedés következtében a transzformátor védelme kikapcsolhat, ennek következtében az adott energiaellátási körzet kiesik, magával vonva az ebből származó károkat.
A kényszerhűtés nélküli, csupán a gravitációs hűtésen alapuló új elv igazolására 1:3 arányú modellen előzetes kísérletre került sor. A modellkísérletek alátámasztották, hogy a megfelelő irányú légáramlás megindul a szellőzőcsatornákon.
A melegedésvizsgálatok bebizonyították, hogy a modellkísérleteknél elvártaknak megfelelően az állomás szellőzése megfelelő, a transzformátor hűtése jó. A ténylegesen mért melegedési érték 12,9 K, ami az új szabvány szerint 15 K melegedési osztálybesorolást jelent. Külön figyelmet érdemel, hogy a mérés a keményebb feltételt jelentő, de az üzemeltetési körülményeket jobban visszaadó alumínium leágazó kábelek felhasználásával, a ténylegesen előforduló maximális értéket meghaladó 360 A leágazási áramokkal történt. Ez az érték igen jó teljesítmény egy föld alatti rendszertől, és tartósan biztosítja az üzemviteli feltételeket. Áramszolgáltatói előírás a régi szabvány szerint 20 K, az elvárt mért érték: 14 K.
További vizsgálat igazolta az állomás védettségi fokát. Ez mutatja meg a behatoló víz, a szennyeződés és a kisállatokkal szembeni védelem fokát. Az állomás az elvárttól jobb, IP 43-as fokozatot kapta meg.
A környezet védelme miatt nagyon fontos az állomás zajkibocsátásának visszaszorítása. Az elvégzett mérések alapján az állomás a beépített transzformátor átlagos zajszintjét mintegy 5 dBA értékkel csökkentette.
A mechanikai, a villamos szilárdsági és a földelő áramkörök zárlatbiztossági paramétereit mérnöki összehasonlító eljárások taglalják, melyek számos korábbi vizsgálaton nyugszanak és széles szakmai kontroll alatt állnak.
Az állomás telepítésénél figyelembe kell venni a mélyépítés szabályait. Az állomás teljes egészében dokumentált hozzáférhető módon. Rendelkezésre áll a műszaki leírás, az üzemeltetési dokumentáció, valamint a telepítési útmutató.
Mi a projekt szakmai jelentősége, melyek az ebből származó előnyök?
Mára kialakult egy termékcsalád, melynek legújabb eleme a támogatással kifejlesztett, környezetbarát, természetes hűtésű földfelszín alatti transzformátorállomás.
Magyarországon, sőt Európában sem volt olyan szakmai célkitűzés, hogy a földfelszín alá telepíthető különféle rendszereket ilyen átfogó módon tegyék elérhetővé az önkormányzatok és a szolgáltatók számára.
A most kifejlesztett technológia lehetővé tette a földfelszín alatti rendszerek közterületi széles körű alkalmazását. Az életminőség javulásának eredményeképpen jelentős társadalmi haszna van az adott technológiának.
Szakmailag több kiemelkedő eredmény született:
. Az első EDF, EON és RWE áramszolgáltatói konszenzuson alapuló, akkreditált vizsgálóállomáson ellenőrzött földfelszín alatti transzformátorállomás természetes hűtéssel.
. Mintaoltalomra bejelentett speciális szellőzés kialakítása az állomásban.
. Mintaoltalomra bejelentett védett tér alkalmazása az állomásban.
. Új kombinált, íves zárlati vizsgálati módszer alkalmazása az állomásban.
. A magyarországi hálózaton előforduló legmagasabb, 330-340 A-t meghaladó, 360 A-es vizsgálati és alkalmazási áramerősség az állomásban.
A környezetvédelmi előnyök között említhető a környezetkímélő, földfelszín alá telepített technológia használata, valamint az energiát nem igénylő természetes hűtés alkalmazása.
Szakmai előny az üzembiztos működés és a laboratóriumi megfelelőségi igazolás. A társadalmi előnyök között említhető a környezetkímélés, a balesetveszély elhárítása, az életminőség-javulás, a vandalizmus elkerülése.
Összefoglalva, a projekt várakozáson felüli eredményeket hozott. A kifejlesztett műszaki megoldás időszerűségét az is alátámasztja, hogy az uniós támogatások miatt.
Magyarországon az eddigieknél jóval nagyobb lehetőségek nyílnak a közterületek rendbehozatalára, melyeknél ideális eszköz a földfelszín alatti transzformátorállomás és a korábban bemutatott süllyesztett berendezések alkalmazása.
