Systemy szynowe dla stacji rozdzielczych i transformatorowych

Do przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej stosuje się linie napowietrzne lub kable elektroenergetyczne o różnych poziomach napięcia, a ich dobór opiera się na analizie aspektów technicznych i ekonomicznych.

Aby zapewnić wysoką niezawodność zasilania, sieci elektryczne mogą być mniej lub bardziej wielołańcuchowe. Pozwala to w przypadku awarii poszczególnych linii przesyłowych na dalsze zaopatrywanie odbiorców innymi liniami.

Punkty w sieci, w których zbiegają się dwie lub więcej linii, nazywane są punktami węzłowymi. W tych punktach styku zawsze instalowane są łączniki przeznaczone do odłączania poszczególnych obwodów linii w przypadku awarii lub konserwacji i naprawy.

Zlokalizowane są wszystkie niezbędne do tego urządzenia łączeniowe, a także aparatura pomiarowa, kontrolna, zabezpieczająca i pomocnicza w podstacji dystrybucyjnej.

Jeżeli oprócz tych urządzeń w podstacji rozdzielczej zainstalowane są transformatory, aby mimo to zmienić poziom, taka podstacja nazywa się podstacja.

Podstacje rozdzielcze są wyposażone w następujące główne elementy konstrukcyjne:

• Shina;
• odłącznik;
• Przycisk zasilania;
• przetworniki prądu i napięcia;
• Ogranicznik przepięć;
• uziemnik;
• Ewentualnie: transformator.

Podstacje wyposażane są w zespoły i komponenty o parametrach technicznych odpowiadających wymaganiom i możliwym obciążeniom mechanicznym i elektrycznym.

Ponieważ nowoczesne podstacje sterowane są głównie zdalnie, są one wyposażone w dodatkowe urządzenia monitorujące i sterujące. Ponadto podstacje są wyposażone w urządzenia pomiarowe i pomiarowe energii elektrycznej dostarczanej do odbiorców, a także urządzenia przeciwprzepięciowe.

Głównym elementem rozdzielni jest szyna zbiorcza. Z reguły wygląda jak krótka linia powietrzna. W przypadku bardzo dużych prądów układa się go w rurze chłodzonej wewnętrznie olejem.

Istnieje kilka rodzajów układów magistrali, a wybór konkretnego układu zależy od różnych czynników, takich jak napięcie systemu, pozycja podstacji w systemie, niezawodność zasilania, elastyczność i koszt.

Z fizycznego punktu widzenia magistrala jest węzłem sieci. W tym miejscu zaczynają się i kończą oddzielne linie, które w tym kontekście nazywane są karmniki.

Podajniki można włączać i wyłączać za pomocą przełączników. Ponieważ przełączniki te przewodzą prąd roboczy, aw przypadku awarii prąd awaryjny, nazywane są wyłącznikami mocy.

Nowoczesne wyłączniki wysokiego napięcia do 380 kV są w stanie niezawodnie i bez uszkodzeń załączać/wyłączać prądy do 80 kA. Przełączniki zasilania wymagają regularnej konserwacji.

Dla zapewnienia bezpieczeństwa takiej pracy wyłączniki wyposażone są w tzw odłączniki… W przeciwieństwie do wyłączników mocy, odłączniki można włączać/wyłączać tylko w stanie wyłączonym, tj. dopiero po otwarciu odpowiednich wyłączników automatycznych.

Aby uniknąć błędnych operacji łączeniowych, odłączniki i wyłączniki są wzajemnie blokowane mechanicznie.

Ponadto odłączniki są zaprojektowane tak, aby stworzyć widoczny punkt wyzwalania, ponieważ w wyłącznikach mocy punkt ten znajduje się w komorze łukowej i jest niewidoczny. Zgodnie z zasadami bezpieczeństwa podczas odłączania odcinków linii elektroenergetycznych miejsce odłączenia musi być widoczne.

W celu przeprowadzenia czynności konserwacyjnych na szynoprzewodach bez przerywania zasilania, rozdzielnia musi być wyposażona w co najmniej dwie szynoprzewody równoległe.

Dla zwiększenia elastyczności sieci istnieje możliwość podłączenia poszczególnych zasilaczy do szynoprzewodów za pomocą rozłączników. Dodatkowo dla zwiększenia swobody działania szynę można podzielić na kilka odcinków (tzw. Przekrój podłużny szyny).

Dzięki tym zabiegom dużą sieć elektryczną można podzielić na kilka odcinków z izolacją galwaniczną, co ogranicza ilość prądów w przypadku ewentualnego zwarcia.

Opisane działania są zwykle nazywane korekcyjnymi operacjami przełączania, a optymalna konfiguracja sieci jest ustalana z góry za pomocą programów rozdziału obciążenia i zabezpieczeń przeciwzwarciowych.

Optymalizując te operacje, można wykorzystać pełny potencjał sieci energetycznej bez tworzenia niebezpiecznych warunków pracy.

Stacje rozdzielcze i transformatorowe są podzielone na osobne panele, które realizują określone funkcje. Istnieją panele zasilania, panele zasilania gniazd i panele połączeń.

Konstrukcja poszczególnych paneli jest zwykle ujednolicona. Na schematach elektrycznych panele są zawsze przedstawiane w postaci jednobiegunowej. Oznacza to, że na schematach tego typu, przy użyciu standardowych symboli, przedstawiono tylko te urządzenia, które są niezbędne do pracy instalacji.

Schemat ideowy zasilacza

Zgodnie ze schematem pokazanym na rysunku budowane są zarówno panele zasilające, jak i panele z wychodzącymi urządzeniami zasilającymi. Oba odłączniki przeznaczone są do wyzwalania wyłącznika wraz z przekładnikami pomiarowymi prądu i napięcia.

Jeśli instalacja składa się z kilku szyn, liczbę rozłączników magistrali należy zwiększyć odpowiednią liczbę razy dla dwóch szyn.

Przekładniki pomiarowe rejestrują odpowiednie parametry wymagane do pracy urządzeń zliczających i zabezpieczających.

Uziemnik służy do ochrony linii przed skutkami indukcyjnymi i pojemnościowymi sąsiednich linii podczas konserwacji, a także do ochrony przed wyładowaniami atmosferycznymi. Ze względu na swoją funkcję uziemnik nazywany jest czasem uziemnikiem serwisowym.

Aby odłączyć większe odcinki sieci w przypadku awarii lub przeprowadzić niezbędne prace konserwacyjne, zwykle stosuje się co najmniej dwie równoległe magistrale.

System podwójnej szyny

Za pomocą przełącznika zasilania płytki przyłączeniowej obie magistrale można podłączyć do jednego punktu węzłowego. Ten typ połączenia nazywa się połączeniem krzyżowym. Dzięki połączeniu krzyżowemu szyny zbiorcze można wymieniać bez przerywania zasilania.

Panele zasilające oraz panele z odchodzącymi urządzeniami zasilającymi, w razie potrzeby, mogą być podłączone do różnych szyn, dzięki czemu nie dochodzi do przerw w zasilaniu.

Ponieważ odłączniki można włączać/wyłączać tylko w stanie wyłączonym, wyłącznik zasilania musi być zintegrowany z połączeniem dwóch magistral. Jeśli szyny zbiorcze są ze sobą połączone, najpierw należy zamknąć oba odłączniki, a dopiero potem wyłącznik zasilania.

Podczas podłączania szyn zbiorczych należy podjąć odpowiednie działania (np. przełączyć przełączniki zaczepów transformatorów) w celu wyrównania ich potencjałów, w przeciwnym razie podczas łączenia szyn zbiorczych w szynach zbiorczych pojawią się wysokie prądy przejściowe.

Po podłączeniu szyn zbiorczych można wykonać dowolne podłączanie i odłączanie zasilaczy, ponieważ na szynach zbiorczych nie ma już różnicy potencjałów.

Konieczne jest jedynie upewnienie się, że drugi odłącznik na tym samym polu zasilającym zamknie się przed otwarciem jednego odłącznika. W przeciwnym razie rozłącznik będzie znajdował się pod obciążeniem po otwarciu, co może spowodować zniszczenie, a nawet uszkodzenie innych elementów instalacji.Odłączniki są więc zabezpieczone przed przypadkowym otwarciem za pomocą specjalnych urządzeń blokujących (elektrycznych i pneumatycznych).

Aby zbadać podstawowe procesy zachodzące w podstacji rozdzielczej, można zbudować eksperymentalny obwód, za pomocą którego można wykonać podstawowe operacje przełączania.

Stanowisko eksperymentalne

Schemat ideowy stanowiska doświadczalnego

Takie stanowisko eksperymentalne do badań systemów szynowych stacji rozdzielczych i transformatorowych (stanowisko laboratoryjne niemieckiej firmy Lucas-Nuelle) znajduje się w centrum zasobów „Econtechnopark Volma”.

Aby zapoznać się z opisem wyposażenia laboratorium edukacyjnego Centrum Zasobów, zobacz tutaj — i tutaj —

Zrzut ekranu SCADA dla power Lab: dual bus

Analiza parametrów napięciowych i prądowych odbywa się z wykorzystaniem oprogramowania SCADA for power Lab (SO4001-3F). Aby w pełni wykorzystać system podwójnej magistrali, zaleca się, aby każda magistrala była podłączona do własnego źródła napięcia.