Sustavi sabirnica za distribucijske i transformatorske stanice

Za prijenos i distribuciju električne energije koriste se nadzemni vodovi ili energetski kabeli različitih naponskih razina, a njihov izbor se temelji na analizi tehničkih i ekonomskih aspekata.

Da bi se osigurala visoka pouzdanost napajanja, električne mreže mogu biti više ili manje višelančane. Time je omogućeno da se u slučaju kvara na pojedinim dalekovodima nastavi opskrba potrošača preko drugih vodova.

Točke na mrežama u kojima se spajaju dvije ili više linija nazivaju se čvorne točke. Na tim spojnim točkama uvijek se postavljaju rasklopni uređaji namijenjeni za isključivanje pojedinih vodovnih strujnih krugova u slučaju kvarova ili održavanja i popravka.

Smješteni su svi za to potrebni rasklopni uređaji, te mjerna, upravljačka, zaštitna i pomoćna oprema u distribucijskoj trafostanici.

Ako su uz te uređaje u razvodnu trafostanicu ugrađeni i transformatori koji unatoč tome mijenjaju razinu, takva se trafostanica naziva trafostanica.

Distribucijske podstanice opremljene su sljedećim glavnim strukturnim elementima:

• Shina;
• rastavljač;
• Prekidač za napajanje;
• pretvarači struje i napona;
• Ograničivač prenapona;
• Uzemljivač;
• Moguće: transformator.

Trafostanice su opremljene sklopovima i komponentama tehničkih karakteristika koje zadovoljavaju zahtjeve i moguća mehanička i električna opterećenja.

Budući da se modernim trafostanicama uglavnom upravlja daljinski, opremljene su dodatnim uređajima za nadzor i upravljanje. Osim toga, trafostanice su opremljene uređajima za mjerenje i mjerenje električne energije isporučene potrošačima, kao i uređajima za zaštitu od prenapona.

Glavni element distribucijske trafostanice je sabirnica. U pravilu, izgleda kao kratka zračna linija. Za vrlo velike struje, položen je u cijev hlađenu iznutra uljem.

Postoji nekoliko vrsta rasporeda sabirnica, a izbor pojedinog rasporeda ovisi o različitim čimbenicima kao što su napon sustava, položaj trafostanice u sustavu, pouzdanost napajanja, fleksibilnost i cijena.

S fizičke točke gledišta, sabirnica je čvor mreže. U ovom trenutku počinju i završavaju odvojene linije, koje se u ovom kontekstu nazivaju hranilice.

Hranilice se mogu uključiti i isključiti pomoću prekidača. Budući da ove sklopke provode radnu struju i, u slučaju kvara, struju u nuždi, nazivaju se sklopke snage.

Moderne visokonaponske sklopke razine do 380 kV mogu pouzdano i bez oštećenja uključiti / isključiti struje do 80 kA. Prekidači za napajanje zahtijevaju redovito održavanje.

Kako bi se osigurala sigurnost takvog rada, prekidači su opremljeni tzv rastavljači… Za razliku od energetskih sklopki, rastavljači se mogu uključiti/isključiti samo u isključenom stanju, tj. tek nakon otvaranja odgovarajućih prekidača.

Kako bi se izbjegle pogrešne operacije preklapanja, rastavljači i prekidači su međusobno mehanički blokirani.

Osim toga, rastavljači su dizajnirani da stvore vidljivu točku okidanja, budući da se u prekidačima snage ta točka nalazi u lučnom otvoru i skrivena je od pogleda. Prema sigurnosnim pravilima, prilikom odspajanja dijelova dalekovoda mjesto odspajanja mora biti vidljivo.

Za izvođenje radova održavanja na sabirnicama bez prekida napajanja, distribucijska trafostanica mora biti opremljena s najmanje dvije paralelne sabirnice.

Da bi se povećala fleksibilnost mreže, moguće je spojiti pojedinačne vodove na sabirnice pomoću rastavljača. Osim toga, kako bi se povećala sloboda djelovanja, tračnica se može podijeliti u nekoliko dijelova (tzv. uzdužni presjek tračnice).

Zahvaljujući ovim mjerama, velika električna mreža može se podijeliti u nekoliko dionica s galvanskim odvajanjem, što ograničava količinu struja u slučaju mogućeg kratkog spoja.

Opisane radnje obično se nazivaju korektivnim sklopnim operacijama, a optimalna mrežna konfiguracija se unaprijed određuje korištenjem programa raspodjele opterećenja i zaštite od kratkog spoja.

Optimiziranjem ovih operacija može se iskoristiti puni potencijal električne mreže bez stvaranja opasnih radnih uvjeta.

Distribucijske i transformatorske stanice podijeljene su u posebne panele koji obavljaju određene funkcije. Postoje ploče za napajanje, ploče za utičnice i priključne ploče.

Dizajn pojedinačnih ploča obično je unificiran. U električnim dijagramima ploče se uvijek prikazuju u unipolarnom obliku. To znači da su u dijagramima ove vrste, koristeći standardne simbole, prikazani samo uređaji potrebni za rad instalacije.

Shematski dijagram napajanja

Prema shemi prikazanoj na slici, izgrađene su i ploče za napajanje i ploče s odlaznim uređajima za napajanje. Oba rastavljača su predviđena za okidanje prekidača zajedno sa strujnim i naponskim mjernim transformatorima.

Ako se instalacija sastoji od više sabirnica, broj sabirničkih rastavljača mora se povećati za odgovarajući broj puta za dvije sabirnice.

Mjerni transformatori bilježe relevantne parametre potrebne za rad, brojanje i zaštitne uređaje.

Uzemljivač se koristi za zaštitu voda od induktivnih i kapacitivnih učinaka susjednih vodova tijekom održavanja, kao i za zaštitu od udara groma. Zbog svoje funkcije, uzemljivač se ponekad naziva i servisni uzemljivač.

Za isključivanje većih dijelova mreže u slučaju nužde ili za obavljanje potrebnih radova na održavanju obično se koriste najmanje dvije paralelne sabirnice.

Dvostruki sustav tračnica

Korištenjem sklopke za napajanje priključne ploče, obje se sabirnice mogu spojiti na jednu točku čvora. Ova vrsta veze naziva se križna veza. Zahvaljujući križnom spoju, sabirnice se mogu mijenjati bez prekida napajanja.

Power paneli i paneli s odlaznim strujnim uređajima po potrebi se mogu spojiti na različite sabirnice, čime se ne prekida napajanje.

Budući da se rastavljači mogu uključiti/isključiti samo u isključenom stanju, strujna sklopka mora biti integrirana u spoj dvaju sabirnica. Ako su sabirnice međusobno spojene, tada je potrebno prvo zatvoriti oba rastavljača, a tek onda sklopku za napajanje.

Prilikom spajanja sabirnica potrebno je poduzeti odgovarajuće radnje (na primjer, uključiti mjenjače transformatora) kako bi se izjednačili njihovi potencijali, inače će se u sabirnicama pojaviti visoke prijelazne struje prilikom spajanja sabirnica.

Nakon spajanja sabirnica mogu se vršiti bilo kakva spajanja i odvajanja napajanja jer više nema razlike potencijala u sabirnicama.

Potrebno je samo osigurati da se drugi rastavljač na istom vodu zatvori prije otvaranja jednog rastavljača. U protivnom će rastavljač biti pod opterećenjem prilikom otvaranja, što može uzrokovati uništenje, pa čak i oštećenje ostalih dijelova instalacije.Zbog toga su rastavljači zaštićeni od slučajnog otvaranja posebnim uređajima za zaključavanje (električnim i pneumatskim).

Kako biste proučili osnovne procese koji se odvijaju u distribucijskoj trafostanici, možete sastaviti eksperimentalni krug s kojim možete izvoditi osnovne sklopne operacije.

Eksperimentalni stalak

Shematski prikaz pokusnog postolja

Takav eksperimentalni štand za proučavanje autobusnih sustava distribucijskih i transformatorskih podstanica (laboratorijski štand njemačke tvrtke Lucas-Nuelle) nalazi se u resursnom centru "Econtechnopark Volma".

Za opis opreme laboratorija za učenje Resursnog centra pogledajte ovdje — i ovdje —

SCADA snimka zaslona za Power Lab: dvostruka sabirnica

Analiza naponskih i strujnih parametara provodi se pomoću softvera SCADA for power Lab (SO4001-3F). Da biste dobili najviše od sustava s dvostrukom sabirnicom, preporuča se da svaka sabirnica bude spojena na vlastiti izvor napona.