OBIEKT PODDAWANY ANALIZIE

W niniejszym artykule za obiekt do analizy wybrano kopalnie rud miedzi na Dolnym Śląsku należące do KGHM Polska Miedź S.A. Firma ta, uważana jest za bardzo dużego odbiorcę energii elektrycznej (2,6 TWh rocznie) [2]. Na rysunku 1 zapre-zentowano złożoność sieci zasilającej obiekty GK KGHM w energię elektryczną.

Ostatecznie wybrano do analizy jedynie obiekt Oddział Zakłady Górnicze „Polko-wice-Sieroszowice”, gdyż właśnie tam sam potentat miedziowy uznał za zasadną analizę stanu jakości eklektycznej. KGHM wykazał ten temat jako obszar do przeprowadzenia analizy przez studentów w ramach tworzenia ich prac dyplomowych. Zakres analizy tej pracy to: „Jakość energii elektrycznej, rejestracja parametrów i kryteria oceny przez pry-zmat odbiorcy energii elektrycznej w sieci elektroenergetycznej 110 kV. Zapoznanie się problematyką jakości energii elektrycznej. Analiza zmian napięcia i zdarzeń w napięciu – zasilanie zakładów górniczych” [4]. Wybór takiej problematyki spowodowany jest rea-lizacją strategii KGHM na lata 2015-2020, gdyż za cel postawiono optymalizację kosztów i zwiększenie poziomu bezpieczeństwa [3]. Zapewnienie energii o możliwie najkorzyst-niejszych parametrach zmniejsza jej zużycie oraz pozwala na dłuższą poprawną pracę maszyn, co w sposób oczywisty zmniejsza koszty ponoszone przez miedziowego poten-tata. Spodziewana jest także poprawa poziomu bezpieczeństwa, o czym szerzej w dalszej części artykułu.

Oddział Zakłady Górnicze „Polkowice-Sieroszowice” zasilane są bezpośrednio z sieci 110 kV, by następnie dokonać transformacji na poziom napięcia 6 kV poprzez odpowied-nie transformatory obniżające. Odbiorniki zasilane są bezpośrednio na poziomie średnich napięć lub niskim napięciem pochodzącym z kolejnych transformatorów obniżających. W swojej strukturze za główne odbiorniki energii, jakie należało by wymienić przy ana-lizie JEE uznaje się:

- maszyny wyciągowe, - maszyny skipowe, - przenośniki taśmowe,

- wentylatory, - pompy.

Rys. 1. Zasilanie obiektów KG KGHM w energię elektryczną.[2] Fig. 1. KG KGHM objects energy supply. [2]

Są to odbiorniki, które w trakcie swojego działania charakteryzują się dużą zmienno-ścią obciążenia, niejednostajnozmienno-ścią pracy, wymogiem stosowania szeroko pojętej elektro-niki do regulacji stanów pracy[9]. To właśnie sprawia, że te maszyny wymagają energii o wysokiej jakości, ale również same obniżają tą jakość. Zapewnienie poprawnego funk-cjonowania wyżej wymienionych maszyn, a zwłaszcza maszyn wyciągowych, wentyla-torów oraz pomp jest niezbędne dla bezpiecznej pracy górników w kopalni. Działanie maszyn wyciągowych zapewnia zjazd i wjazd ludzi do pracy pod ziemią, zarówno w przypadku planowej pracy zmianowej jak i w przypadku zaistnienia wypadku, gdy nie-zbędna jest ewakuacja ludzi lub/i zjazd ekip ratunkowych. Istotne jest również utrzymanie w kopalni odpowiedniej temperatury powietrza oraz odpowiedniej zawartości tlenu w po-wietrzu niezbędnych w trakcie wykonywania pracy pod ziemią. Zapewnić należy również

odpowiednią pracę pomp, gdyż to one odpowiedzialne są za zabezpieczenie kopalni przed zalaniem, które niesie za sobą oczywiste niebezpieczeństwo utraty zarówno zdrowia przez górników jak również ogromne straty materialne dla firmy wydobywczej. Poprawna praca natomiast maszyn skipowych oraz przenośników taśmowych zasadna jest z ekono-micznego punktu widzenia, co również potwierdza potrzebę zapewnienia poprawnego funkcjonowania tychże maszyn. Konkludując należy zauważyć, że niezbędne jest zapew-nienie energii o dostatecznie wysokiej jakości, aby zapewnić opłacalne i bezpieczne funk-cjonowanie O/ZG „Polkowice-Sieroszowice”.

3. WYMOGI JEE DLA SIECI 110 kV

Analiza regulacji prawnych dla sieci 110 kV wymaga by energia dostarczona do stacji zasilającej O/ZG „Polkowice-Sieroszowice” tj. KPG 110 kV/6 kV charakteryzowała się następującymi parametrami[5][6]:

1. wartość średnia częstotliwości mierzonej przez 10 sekund w miejscu przyłą-czenia powinna zawierać się w przedziale 49,5 Hz – 50,5 Hz przez 95,5 %,czasu tygodnia oraz w przedziale 47 Hz – 52 Hz przez 100% czasu tygodnia,

2. w każdym tygodniu 95% średnich wartości skutecznych napięcia zasilającego powinno mieścić się w przedziale odchyleń ±10%,

3. wskaźnik długookresowego migotania światła spowodowanego wahaniami na-pięcia zasilającego nie powinien być większy od 0,8 przez czasu 95% czasu tygodnia,

4. 10 minutowe średnie wartości skuteczne składowej symetrycznej kolejności przeciwnej napięcia zasilającego powinny mieścić się w przedziale 0%-1% wartości składowej kolejności zgodnej przez 95% czasu tygodnia,

5. 10 minutowe średnie wartości skuteczne każdej poszczególnej harmonicznej napięcia przez 95% czasu każdego tygodnia powinny być mniejsze lub równe wartością wskazanym w tabeli 1,

6. współczynnik THD czyli współczynnik odkształcenia wyższymi harmonicz-nymi napięcia zasilającego ma być mniejszy równy 3% przy założeniu pomi-jania harmonicznych o rzędzie większym niż 40,

7. współczynnik tgφ < 0,4,

8. nie wymagana jest analiza interharmonicznych oraz spełnienie wymogów dla napięcia sygnalizacji ze względu na niską częstotliwość rezonansową sieci wysokich napięć,

9. zapady i wzrosty napięcia rejestrowane są jedynie w celach statystycznych. Wybrano wariant o bardziej restrykcyjnym podejściu do wartości, tj. wariant z wymie-nionego w literaturze Rozporządzenia Ministra Gospodarki (pozycja 6):

Tabela 1. Dopuszczalna zawartość harmonicznych napięcia. Opracowanie własne na podstawie[6] Table 1. Limit content of voltage harmonics: Own elaboration based on[6]

Harmoniczne nieparzyste Harmoniczne parzyste Niebędące krotnością 3 Będące krotnością 3

rząd harmonicznej (h) wartość względna na-pięcia w procentach składowej podstawowej (uh) rząd harmonicznej (h) wartość względna na-pięcia w procentach składowej podstawowej (uh) rząd harmonicznej (h) wartość względna na-pięcia w procentach składowej podstawowej (uh) 5, 7 2% 3 2% 2 1,5% 11, 13 1,5% 9 1% 4 1% 17, 19 1% 15, >21 0,5% >4 0,5% 23, 25 0,7% >25 0,2 + (0,5 * 25/h)

Każdorazowo wybierano bardziej restrykcyjne wartości wymagane porównując wła-ściwe Rozporządzenie Ministra Gospodarki[6] i PN-EN 50160 [5]. Powyższe wymagania mają jednak tylko charakter informacyjny. Podawane wartości poszczególnych parame-trów są tylko sugestią , gdyż każda wartość może zostać zmieniona w tracie zawierania umowy sprzedaży, dystrybucji czy przesyłu energii eklektycznej.