SPOSÓB ELIMINACJI SKAŻENIA GRUNTU POD TRANSFORMATORAMI MOCY

( Rozwiązanie chronione PATENTEM NR 184127)

Streszczenie: Sposób eliminacji skażenia gruntu pod transformatorami mocy na stacjach wysokich napięć był przedmiotem wynalazku, który uzyskał PATENT NR 184127. Istotą jego jest przeciwdziałanie skażeniom gruntu w otoczeniu transformatora poprzez pełne odizolowanie wyciekającego oleju, możliwość modernizacji pola transformatorowego bez demontażu podłączeń sieciowych i przemieszczania transformatora oraz prosta, tania i uniwersalna technologia wykonania szczelnej misy pod transformatorem, uwzględniająca lokalne uwarunkowania i rodzaj podłoża – pryzma tłucznia lub fundament żelbetowy obsypany tłuczniem.

WSTĘP

Większość transformatorów mocy w energetyce jest posadowiona na tłuczniu drogowym, który wypełnia dół pod transformatorem. W nielicznych przypadkach transformatory są posadowione na żelbetowym fundamencie obsypanym tłuczniem. W obu przypadkach brak odizolowania wyciekającego oleju z transformatora jest przyczyną skażenia gruntu pod nim.
Rozwiązanie problemu przeciwdziałania tym skażeniom, zamieszczone w opisie patentowym nr 184127 p.t. „Sposób eliminacji skażenia gruntu pod transformatorami mocy na stacjach wysokich napięć oraz układ eliminacji skażenia gruntu pod transformatorami mocy na stacjach wysokich napięć”, uwzględnia przepisy normatywne o ochronie środowiska , Rozporządzenie Ministra Środowiska , przepisy Prawa Budowlanego, Rozporządzenie Ministra Infrastruktury oraz przepisy p.poż.
Na etapie opracowywania koncepcji przeciwdziałania skażeniom gruntu pod transformatorem mocy kierowano się następującymi przesłankami:

1. Przeciwdziałać skażeniom gruntu w obrębie transformatora poprzez pełne odizolowanie wyciekającego oleju, spełniając wszystkie ekologiczne wymagania ochrony środowiska.
2. Przeprowadzić modernizację pola transformatorowego bez konieczności demontażu podłączeń sieciowych i przemieszczania transformatora na stanowisko prowizoryczne.
3. Ograniczyć do minimum czas niezbędnych wyłączeń transformatora oraz czas wykonania modernizacji w polu transformatorowym.
4. Zaproponować uniwersalną, prostą i tanią technologię wykonania szczelnej misy pod transformatorem uwzględniającą lokalne uwarunkowania i rodzaj podłoża.

Zostały one w pełni zrealizowane w proponowanym rozwiązaniu ( stając się przedmiotem zastrzeżenia patentowego ) i wdrożone na kilkunastu stacjach wysokich napięć Zakładów Energetycznych w Polsce.

Opis rozwiązania

Powszechnie znany jest problem zanieczyszczenia środowiska różnymi odpadami. Przepisy Ustawy o Ochronie Środowiska jednoznacznie określają warunki jakie powinny spełniać obiekty i infrastruktura wokół nich, aby nie doszło do skażenia środowiska.

Znane są, różne sposoby zabezpieczenia przed skażeniem środowiska przez różnego rodzaju środki jak odpady komunalne, środki chemiczne, środki promieniotwórcze itp. w postaci odpowiednich szczelnych pojemników składowanych w szczelnych sarkofagach, czy odpowiednio zabezpieczone składowiska odpadów. Jak na przykład według patentu niemieckiego nr DE 4003007, w którym uszczelnienie składowiska posiada wodoszczelną folię, która zostaje w razie konieczności położona na zagęszczonym podłożu o odpowiednim spadzie. Na folii pierwszej znajduje się pierwsza warstwa materiału budowlanego która pokryta jest drugą folią. Na tę folię nakłada się drugą warstwę materiału budowlanego wraz ze zbrojeniem. Na tę warstwę układa się sieć drenaży oraz warstwy filtracyjne którymi odprowadza się wodę wydostającą się powyżej składowanych odpadów. Druga warstwa materiału budowlanego np. betonu posiada zbrojenie przeciwskurczowe z siatki stalowej, która z czasem ulega skorodowaniu.

Celem naszego wynalazku było rozwiązanie zabezpieczenia starych transformatorów mocy wysokich napięć posadowionych na podłożu, przed wyciekami oleju i przedostawania się go do gruntu. Transformatory te posadowione są na tłuczniu drogowym lub na fundamentach żelbetowych obsypanych tłuczniem.

Wynalazek:

1. eliminuje skażenie gruntu w obrębie transformatora poprzez pełne odizolowanie wyciekającego oleju z transformatora, spełniając wszystkie ekologiczne wymagania ochrony środowiska,
2. umożliwia przeprowadzenie modernizacji pola transformatorowego bez konieczności demontażu podłączeń sieciowych i przemieszczania transformatora na stanowisko prowizoryczne,
3.  zapewnia pełną szczelność rynny olejowej dzięki zastosowaniu membrany z polietylenu wysokiej gęstości i betonu z dodatkiem zbrojącym przestrzennie w postaci włókien polipropylenowych FIBERMESH- HPP.

Istota wynalazku sposób eliminacji skażenia gruntu pod transformatorami mocy na stacjach wysokich napięć oraz układ realizujący ten sposób polega na tym, że wycieki oleju z transformatora (bez względu na miejsce ich wycieków), kierowane są poprzez kwasoodporny ekran olejowy do szczelnego koryta olejowego, a dalej układem rur kanalizacyjnych do separatora, przy czym transformator nie wymaga odłączeń sieciowych. Układ eliminuje skażenie gruntu poprzez koryta ułożone obustronnie przy transformatorze i połączone rurociągiem wyrównawczym ułożonym na rodzimym podłożu, przy czym nie naruszona jest warstwa pod transformatorem. Układ ten posiadający dwa koryta olejowe wykonuje się w technologii trójwarstwowej, przy czym pierwsza warstwa stanowiąca chudy beton o grubości 4 do 6 cm z dodatkiem włókien polipropylenowych jest ułożona na warstwie mokrego drobnoziarnistego piasku o grubości, co najmniej 10 cm, a drugą warstwę stanowi membrana z polietylenu wysokiej gęstości (HDPE) ułożona w jednym kawałku, a trzecią warstwę stanowi beton o grubości, co najmniej 4 cm zbrojony włóknami polipropylenowymi FIBERMESH tworzącymi przestrzenną siatkę przeciwskurczową.

Szczelna misa olejowa wykonana jest w postaci dwóch koryt po obu stronach transformatora połączonych ze sobą rurociągiem wyrównawczym. Pojemność koryt olejowych zapewnia 100% ilości oleju znajdującego się w transformatorze oraz uwzględnia objętość pięciocentymetrowej warstwy wody deszczowej w polu transformatora. Od góry koryta olejowe są zamknięte warstwą tłucznia drogowego ułożonego na ruszcie stalowym – kraty VEMA. Dna koryt są wyprofilowane w spadku do miejsca skąd wyprowadzony jest odpływ odprowadzający wodę opadową i olej do separatora. Ekran olejowy (rozbieralny) jest wykonany z blachy kwasoodpornej lub ( nierozbieralny ) z płyty betonowej odpowiednio nachylonej ze spadem do koryta olejowego. Szczelne obejście kół transformatora rozwiązano poprzez kołnierzowe wywinięcie blachy ku górze i uszczelnienie przestrzeni pomiędzy blachą i kołem elastyczną masą olejoodporną.

Użyta mieszanka betonowa do wykonania koryt i ewentualnie ekranu betonowego pod transformatorem, oprócz cementu i odpowiednio dobranego kruszywa, zawiera w swoim składzie :

1. mikrokrzemionkę, która przyspiesza wiązanie i twardnienie betonu, wpływa na zwiększenie wytrzymałości, zmniejszenie porowatości, wodoprzepuszczalności oraz podnosi jego odporność na wpływy agresywnych czynników chemicznych,
2. włókna polipropylenowe – FIBERMESH-HPP, które są chemicznie obojętne, nie podlegają korozji, posiadają wysoką odporność chemiczną na kwasy mineralne związane z solami nieorganicznymi, zatrzymują proces pękania w stanie skurczu plastycznego, podnoszą wytrzymałość zmęczeniową, zmniejszają przepuszczalność betonu i są zbrojeniem w całej objętości betonu podwyższając jego spójność i gęstość oraz w przypadku pożaru hamują korozję termiczną betonu umożliwiając bezpieczną dyfuzję pary wodnej, która w zwykłym betonie powoduje jego rozsadzanie,

Technologia wykonania rynny olejowej

Szczelne koryto olejowe wykonuje się w technologii trójwarstwowej:

• na warstwie o grubości co najmniej 10 cm mokrego, drobnoziarnistego piasku wylewa się warstwę chudego betonu o grubości 5 cm, z dodatkiem włókien polipropylenowych,
• na związanej warstwie chudego betonu, dokładnie zatartego (bez ostrych krawędzi i załamań) układa się membranę z polietylenu wysokiej gęstości (HDPE) w jednolitym kawałku,
• na tak przygotowane podłoże nakłada się beton o grubości 5 cm, który w krótkim okresie czasu od momentu nałożenia, wykańcza się stosując najpierw drewniane, a później metalowe zacieraczki, zachowując odpowiednie spadki na ścianach bocznych i na dnie rynny olejowej.

WDROŻENIA WYNALAZKU

Opisany wynalazek wdrożono już na kilkunastu stacjach wysokich napięć w kilku Zakładach Energetycznych w Polsce. W Zakładzie Energetycznym Opole S.A. firma nasza, Centrum Badawczo-Produkcyjne „ALCOR” Sp. z o.o., opracowała dokumentację techniczną i wykonała misy olejowe pod transformatorami mocy na ośmiu stacjach wysokich napięć. W kilku przypadkach rozwiązano kompleksowo problem skażenia gruntu na stacjach, włączając do szczelnego układu mis olejowych pod transformatorami mocy tzw. „potrzeby własne”.

Na załączonych fotografiach pokazano przykładowe wykonania szczelnych mis pod transformatorami mocy i transformatorami w polu „potrzeb własnych”. Zasygnalizowano również prostą i tanią metodę modernizacji pola transformatorowego w przypadku gdy pod transformatorem jest osłabione podłoże pryzmy kamienia, mogące doprowadzić do jego pochylenia a w skrajnym przypadku do przewrócenia. Rozwiązanie to z powodzeniem zastosowano w GPZ-Ozimek budując stanowiska postojowe do magazynowania starych transformatorów mocy.

W tych wszystkich przykładach zastosowano ideę opisanego wynalazku, który w praktyce, na etapie projektowania, przyjmuje konkretne rozwiązanie uwzględniające warunki lokalne (rozmieszczenie słupków odgromnikowych, słupów podporowych bramki sieciowej, objętość oleju w transformatorze, miejsce pod separator, itp.).

PODSUMOWANIE

Podstawowe zalety przedstawionego wynalazku są następujące :

• prace wokół transformatora można prowadzić bez konieczności demontażu podłączeń sieciowych i przemieszczania transformatora, przy sporadycznych okresach wyłączeń – większość prac w polu transformatora można prowadzić w czasie jego pracy,
• mała ilość betonu na wykonanie rynny olejowej (dwie warstwy podkładowa i nawierzchniowa o grubości 5 cm każda przedzielone membraną) dzięki zastosowaniu zbrojenia rozproszonego w postaci włókien polipropylenowych Fibermesh,
• pojemność koryt olejowych na stanowisku transformatorowym gwarantuje przejęcie 100% wycieków oleju w razie awarii transformatora,
• krótki czas wykonania – dla dwóch pól transformatorowych na SWN typu „H” okres realizacji inwestycji w sprzyjających warunkach pogodowych, z zachowaniem reżimu technologicznego, nie przekracza 30 dni,
• niski koszt wykonania modernizacji w porównaniu z tradycyjnymi metodami wykonania szczelnych mis pod transformatorami – z kosztownymi żelbetowymi fundamentami z długotrwałym wyłączeniem transformatora z pracy, które obecnie jest praktycznie niemożliwe ze względu na wymagających odbiorców.

Centrum Badawczo-Produkcyjne „ALCOR” Sp. z o.o. realizuje kompleksowo zagadnienie ekologicznej modernizacji stanowisk transformatorowych metodą „opolską”, obejmujące opracowania dokumentacji projektowej i formalno-prawnej oraz wykonawstwo.

Dysponujemy wysoko kwalifikowaną kadrą inżynierską w dziale projektowym i wykonawczym, posiadającą wymagane uprawnienia budowlane i nadzorowo-eksploatacyjne na obiektach elektroenergetycznych.

Zakres projektowy

Realizacja modernizacji stanowisk transformatorowych jest poprzedzona przygotowa-niem dokumentacji formalno-prawnej, która obejmuje:

• koncepcję inwestycji w celu uzyskania wskazania lokalizacyjnego,
• wystąpienie do Urzędu Miasta lub Gminy o warunki zabudowy i zagospodarowania terenu,
• operat hydrogeologiczny,
• operat geodezyjny,
• operat wodno-prawny,
• projekt budowlano-wykonawczy,
• pozwolenie budowlane,
• specyfikację techniczną wykonania i odbioru robót,
• przedmiar robót,
• kosztorys inwestorski,
• instrukcję obsługi urządzeń odprowadzających i oczyszczających ścieki opadowe ze stanowisk transformatorowych.

Zakres wykonawczy

Na podstawie dokumentacji projektowej wykonujemy szczelne misy olejowe w obrębie transformatorów mocy realizując podstawowe zalety metody „opolskiej”, takie jak :

• prace wokół transformatora są prowadzone bez konieczności demontażu podłączeń sieciowych i przemieszczania transformatora przy sporadycznych okresach wyłączeń,
• większość prac w polu transformatorowym można prowadzić w czasie jego pracy,
• krótki czas wykonania – dla dwóch pól transformatorowych na stacji wysokich napięć okres realizacji inwestycji w sprzyjających warunkach pogodowych, z zachowaniem reżimu technologicznego, nie przekracza 30 dni roboczych,
• niski koszt wykonania modernizacji w porównaniu z tradycyjnymi metodami wykonania szczelnych mis pod transformatorami, z kosztownymi żelbetowymi fundamentami, których wykonanie wiąże się z długotrwałym odstawieniem transformatora na stanowisko prowizoryczne, co obecnie jest praktycznie niemożliwe ze względu na wymagających odbiorców,
• spełnia przepisy Ochrony Środowiska, wymogi ochrony p.poż. i jest zgodna z założeniami PN-E-05115:2000 w zakresie dotyczącym mis olejowych pod transformatorami mocy.

WYKAZ ZAMÓWIEŃ ZREALIZOWANYCH W ENERGETYCE zgodnie z wynalazkiem chronionym PATENTEM nr 184127:
„Sposób eliminacji skażenia gruntu pod transformatorami mocy na stacjach wysokich napięć oraz układ eliminacji skażenia gruntu pod transformatorami mocy na stacjach wysokich napięć”

ZADANIE:
Kompleksowe wykonanie mis olejowych pod transformatorami mocy na stacjach wysokich napięć:

1. dokumentacja (pomiary geodezyjne, badania geologiczne, operat wodnoprawny, projekt budowlany, pozwolenie budowlane),
2. budowa mis (roboty budowlane pod transformatorami, montaż urządzeń odwadniających pola transformatorowe).

Modernizacja pól transformatorowych metodą „opolską” w RPZ – Lubań (2002/2003r.)

Modernizacja pól transformatorowych „Potrzeb własnych”

Zastosowanie: w trakcie modernizacji głównych stanowisk transformatorowych można wykonać szczelne misy olejowe w polach „Potrzeb własnych” i połączyć je rurociągami z systemem urządzeń odwadniających i oczyszczających ścieki opadowe – z separatorem i drenażem rozsączającym.
Technologia: na gemembranie PEHD wykonana jest szczelna misa olejowa z betonu przestrzennie zbrojonego włóknami Fibermesh i wypełniona tłuczniem drogowym zgodnie z przepisami p.poż.

Modernizacja pola transformatorowego w przypadku braku stabilności podłoża pod transformatorem

Zastosowanie: osłabione podłoże pryzmy kamienia drogowego pod transformatorem, w wyniku wieloletniej eksploatacji może doprowadzić do jego pochylenia, a w skrajnym przypadku do przewrócenia.
Technologia: wykorzystanie tłucznia drogowego do warstwowego ułożenia podłoża, wzmocnionego geotkaniną typu 4 * 4 o grubości 1,6 mm produkcji Synthetic Industries, USA. Eliminacja ekranu ściekowego pod transformatorem dzięki możliwości ułożenia membrany PEHD pod płytami betonowymi torowiska i w korytach olejowych. Pozostałe operacje są takie same jak w technologii dla pól transformatorowych bez zdejmowania transformatora. (Rozwiązanie bardzo tanie w porównaniu z klasycznym betonowaniem żelbetowych fundamentów i bardzo krótki czas realizacji ze względu na możliwość przygotowania płyt betonowych torowiska poza stanowiskiem transformatorowym).

OPIS STANOWISK POSTOJOWYCH DLA MAGAZYNOWANIA TRANSFORMATORÓW MOCY

Stanowiska postojowe dla wyeksploatowanych transformatorów mocy można wykonać zgodnie z założeniami wynalazku chronionego PATENTEM NR 184127. Według tych założeń wykonano w GPZ-Ozimek w EnergiaPro Koncern Energetyczny S.A. Oddział w Opolu, stanowiska postojowe mogące pomieścić od 3 do 6 szt. transformatorów w zależności od ich gabarytów.
Technologia wykonania tych stanowisk opierała się na podstawowych dwóch założeniach:

• niski koszt wykonania stanowisk,
• pełna izolacja ewentualnych wycieków oleju z transformatora poprzez układ olejo-odpornych koryt betonowych o pojemności pozwalającej w przypadku awarii na pomieszczenie całej ilości oleju znajdującego się w transformatorze.

Koryta połączone są instalacją z rur PCV z separatorem, gdzie następuje oddzielenie oleju od wody opadowej. Oczyszczona woda odprowadzana jest do gruntu poprzez drenaż rozsączający.

Niski koszt wykonania stanowisk uzyskano dzięki zastosowaniu w miejsce żelbetowych fundamentów, trapezowej pryzmy z kamienia bazaltowego zagęszczonego i ułożonego warstwowo w geotkaninie typu 4 * 4 o grubości 1,6 mm. Ekran ściekowy pod transforma-torami stanowi płyta betonowa z regulowanym torowiskiem, ułożona na geomembranie PEHD.

Układ odwodnienia pól transformatorowych w przypadku wysokich wód gruntowych (separator + przepompownia + kopiec z drenażem rozsączającym)

Misy olejowe pod transformatorami mocy i transformatorami “potrzeb własnych” wykonane “METODĄ OPOLSKĄ”. „METODA OPOLSKA” charakteryzuje się krótkim czasem realizacji inwestycji bez konieczności wystawiania transformatorów.

GPZ Żurawia

GPZ Radzymin

GPZ Ozimek