Technologia HTLS (High Temperature Low Sag) – jak zwiększyć przepustowość linii energetycznych

Zwiększenie przepustowości linii energetycznych to jedno z kluczowych wyzwań stojących przed Krajowym Systemem Energetycznym. Ma to istotne znaczenie w szczególności w kontekście ciągłego dynamicznego rozwoju instalacji odnawialnych źródeł energii. Bez modernizacji i rozsądnej eksploatacji sieci elektroenergetycznych, rozwój ten będzie nieefektywny. Z pomocą w tym procesie przychodzi technologia HTLS.

Sieć energetyczna w Polsce w znacznym stopniu jest przestarzała. Niektóre składające się na nią linie WN, SN oraz nn mają już ponad 50 lat, a nierzadko nawet więcej. W związku z tym, nie są przystosowane do funkcjonowania w dobie gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na energię, nowych źródeł wytwarzania i działania w realiach energetyki rozproszonej. Chociaż rozbudowa sieci energetycznej i budowa nowych linii niewątpliwie jest pożądana, to istnieje również możliwość zwiększenia obciążalności istniejących linii napowietrznych. Taką możliwość daje montaż przewodów wysokotemperaturowych.

Czym są przewody wysokotemperaturowe i technologia HTLS?

Przewody typu HTLS to przewody charakteryzujące się możliwością pracy w wysokich temperaturach przy jednoczesnym zachowaniu bezpiecznego zakresu zwisów. Stąd zresztą pochodzi nazwa przewodów HTLS, gdyż rozwinięcie tego skrótu w języku angielskim to High Temperature Low Sag Conductors. W polskiej literaturze przyjęło się je określać jako przewody wysokotemperaturowe czy przewody typu HTLS.

Technologia HTLS wykorzystuje nowoczesne rozwiązania w konstrukcji przewodów. Mają one rdzeń wykonany z kompozytów z mikrowłókien tlenkowych, z wykorzystaniem osnowy aluminiowej lub włókien szklanych i węglowych osadzonych w żywicy polimerowej. Z kolei ich oplot wykonany jest z kompozycji stopu aluminium z dodatkiem cyrkonu albo z całkowicie wyżarzonego aluminium. Ich charakterystyczną cechą jest brak liniowości przyrostu zwisu po przekroczeniu tzw. punktu kolanowego, co oznacza, że w wyższej temperaturze przyrost zwisu jest mniejszy niż w niższych temperaturach, co pozwala zachować bezpieczny zakres zwisu nawet w wyższych temperaturach pracy. Przewody typu HTLS mogą pracować nawet przy temperaturze wynoszącej ponad 150°C, a wręcz 250°C, co jest wartością niemal dwukrotnie i ponad trzykrotnie wyższą niż w przypadku dopuszczalnej temperatury pracy tradycyjnych przewodów wykonanych ze stopu stali i aluminium. Możliwość pracy przy wysokich napięciach prądu sprawia, że miejscem, w którym doskonale sprawdzają się przewody wysokotemperaturowe jest sieć wysokiego napięcia.

Rodzaje przewodów HTLS w zależności od materiałów, z których zostały wykonane

Istnieją różne rodzaje przewodów typu HTLS. Wśród nich można wyróżnić np.:

• Aluminum Conductor Composite Core (ACCC)
• Aluminium Conductor Composite Reinforced (ACCR)
• Aluminium Conductor Fiber Reinforced (ACFR)
• Aluminium Conductor Stell Supported (ACSS)
• Gapped high-Temperature aluminium Alloy Conductor extra high strength Steel Reinforced (GTACSR)
• high-Temperature aluminium Alloy Conductor Invar Reinforced (TACIR)
• high-Temperature aluminium Alloy Conductor extra high strength Steel Reinforced (TACSR)

Nazwy poszczególnych rodzajów przewodów pochodzą z języka angielskiego i odnoszą się do ich konstrukcji oraz materiałów z jakich zostały wykonane. Mogą być one wykonane z rdzeniem stalowym, jak w TACSR, GTACSR, ACSS, rdzeniem kompozytowym (ACCC, ACCR), z włókien węglowych (ACFR) czy z inwaru (TACIR). W ich konstrukcji wykorzystuje się też aluminium odporne termicznie. W zależności od rodzaju ich temperatura pracy może wynosić do 150˚C, 180˚C, 210˚C, 230˚C lub nawet 240-250˚C.

Modernizacja linii energetycznej przy wykorzystaniu technologii HTLS

Proces modernizacji linii energetycznej może mieć różny zakres pracy. Możliwa jest wymiana izolacji, podwyższenie słupów energetycznych modernizowanej linii czy wymiana przewodów. Modernizacja linii WN z wykorzystaniem technologii HTLS polega właśnie na wymianie przewodów na takie, które będą odpowiednie do pracy w wyższych temperaturach. W przypadku, gdy poszczególne elementy konstrukcyjne linii są w dobrym stanie, a jedynie zastosowane w niej przewody charakteryzują się niską maksymalną temperaturą roboczą, pojawia się konieczność jej zwiększenia, a co za tym idzie – modernizacja może ograniczyć się do wymiany samych przewodów. Dzięki temu linia napowietrzna może zyskać znaczące zwiększenie obciążalności termicznej w krótkim czasie i bez konieczności istotnych zmian w konstrukcji linii.

W Polsce wciąż funkcjonują jeszcze stare linie, które były budowane bez odpowiednich rezerw projektowych zwisu i które są wyposażone w przewody mogące pracować maksymalnie w temperaturze 40°C czy 60°C. To właśnie one powinny być modernizowane w pierwszej kolejności. Przewody typu HTLS powinny być stosowane zwłaszcza tam, gdzie wymagane jest znaczące zwiększenie możliwości przesyłowych linii. Celem modernizacji jest bowiem zwiększenie przepustowości linii, zmniejszenie strat sieciowych, a w ostatecznym rozrachunku, poprawa jakości i poziomu bezpieczeństwa dostaw prądu w całym systemie.