Na zerówce były: 1, 2, 7, 11, 13, 15, 18
Powtarzają się: 1, 2, 3, 4, 6, 7, 11, 13, 15, 16, 17, 18
Nigdy nie było: 5, 8, 9, 10, 12, 14
1. Rodzaje prądów zwarciowych i ich wykorzystanie w projektowaniu instalacji i urządzeń elektrycznych.
I
k
′′
=
cU
N
√3Z
z
– początkowy prąd zwarciowy okresowy
U
N
– napięcie znamionowe
Z
z
– impedancja pętli zwarciowej równa sumie impedancji sieci zasilającej Z
Q
, transformatora Z
T
oraz przewodów Z
L,PE
i
DC
=
√2𝐼
𝑘
′′
𝑒
−
𝑅
𝐿
– prąd zwarciowy nieokresowy
Przy projektowaniu instalacji:
- prąd zwarciowy 3-fazowy maksymalny – dobór kabli, przewodów i łączników ze względu na wytrzymałość zwarciową
instalacji
- prąd zwarciowy 3-fazowy minimalny – dobór zabezpieczeń (np.: przy samoczynnym wyłączeniu zasilania)
- prąd zwarciowy 1-fazowy max i min – ustalenie selektywności zabezpieczeń
Przy projektowaniu urządzeń:
- zastępczy prąd zwarciowy – do określenia wytrzymałości cieplnej aparatu w przypadku zwarcia
- prąd zwarciowy udarowy – do określenia wpływu siły elektrodynamicznej prądu zwarciowego na urządzenia
- prąd wyłączeniowy – projektowanie i dobór łączników
2. Algorytm doboru przewodów.
1. Wyznaczenie przekroju ze względu na obciążalność prądową długotrwałą:
𝐼
𝐵
≤ 𝐼
𝑍
= 𝐼
𝑑𝑑
𝑘
𝑡
𝑘
𝑢
I
B
– obliczeniowy prąd roboczy
I
Z
– obciążalność prądowa długotrwała
I
dd
– prąd dopuszczalny długotrwale
k
t
– współczynnik temperaturowy
k
u
– współczynnik ułożenia
2. Sprawdzenie czy spadki napięć są mniejsze niż dopuszczalne:
∆𝑈
𝑜𝑏𝑙
≤ ∆𝑈
𝑑𝑜𝑝
∆𝑈
𝑑𝑜𝑝
[%] =
200
𝑈
𝑛𝑓𝑎𝑧
𝐼
𝐵
(𝑅𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑋𝑠𝑖𝑛𝜑)
3. Sprawdzenie czy dobrane przekroje są wystarczające ze względu na wytrzymałość mechaniczną:
s ≥ 𝑠
𝑚𝑖𝑛
4. Dobór zabezpieczeń:
● przeciążeniowe:
𝐼
𝐵
≤ 𝐼
𝑁
≤ 𝐼
𝑍
𝐼
2
≤ 1,45𝐼
𝑍
I
N
– prąd znamionowy zabezpieczenia
I
2
– prąd zadziałania zabezpieczenia
● zwarciowe:
t ≤ 𝑡
𝑘
= (
𝑘𝑠
𝐼
𝑘
′′
)
2
5. Sprawdzenie czy dobrane przewody są wystarczające ze względu na cieplne działanie prądów przeciążeniowych i
prądów zwarciowych.
6. Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej.
7. Sprawdzenie selektywności działania zabezpieczeń.
8. Sprawdzenie projektu ze względu na działania wyższych harmonicznych.
3. Podać kolejność instalowania aparatów w polu rozdzielczym oraz krótko scharakteryzować ich funkcje.
Kolejność instalowania patrząc od strony szyn zbiorczych:
SZ – szyny zbiorcze – główny element rozdzielni o układzie szynowym. Jest to
miejsce połączenia odbioru i zasilania stanowiący węzeł. Może być kilka systemów
szyn, podzielonych na sekcje lub nie.
OS – odłącznik szynowy – służy do stworzenia przerwy elektroizolacyjnej przed
wyłącznikiem od strony zasilania (nie można załączać nim prądów roboczych).
WL – wyłącznik liniowy – służy do wyłączania prądów zwarciowych (można nim
załączać i wyłączać prądy robocze).
PI – przekładnik prądowy – aparat elektryczny transformujący prąd pierwotny na
prąd wtórny o wartości dogodnej do zasilania obwodów przyrządów
pomiarowych i przekaźników.
PU – przekładnik napięciowy – obniża napięcie do poziomu, przy którym
urządzenia pomiarowe i zabezpieczające mogą je zmierzyć.
OL – odłącznik liniowy – stwarza bezpieczną i widoczną przerwę od strony linii.
Otwarty umożliwia pracę w polu bez niebezpieczeństwa pojawienia się napięcia
ze strony linii.
U – uziemnik – uziemia pole w stanie beznapięciowym.
W polach rozdzielczych stosuje się również dławiki przeciwzwarciowe i
bezpieczniki.
4. Podać przykładowe rozwiązania pól sprzęgłowych oraz scharakteryzować ich funkcje w układach stacji el-en.
Pole sprzęgłowe podłużne (umożliwia łączenie dwóch sekcji tego samego systemu szyn zbiorczych):
Pole sprzęgłowe poprzeczne (umożliwia łączenie dwóch systemów szyn zbiorczych):
Pole sprzegłowe poprzeczno-podłużne (łączy sekcje i systemy szyn zbiorczych):
Cechy pól sprzęgłowych:
- łączą różne sekcje lub systemy szyn zbiorczych
- zwiększają niezawodność ukłądu pod względem odporności na awarie i załócenia w systemie
- umożliwiają (od)łączenie różnych pól odpływowych z różnymi polami transformatorowymi
- umożliwiają odłączenie sekcji uszkodzonej
- pozwalają na rezerwowe przesyłanie energii
5. Pojedynczy sekcjonowany system szyn zbiorczych z szyną obejćiową i z wyłącznikiem obejściowym.
Zalety:
- przy niesprawnych wyłącznikach liniowych można zachować
ciągłość przesyłu energii przez szynę obejściową
- można otworzyć dowolny wyłącznik liniowy bez konieczności
przerwy w zasilaniu
- układ taki ułatwia rozbudowę rozdzielni (jest elastyczny)
Wady:
- szyna obejściowa zajmuje dodatkowe miejsce, czyli zwiększa to
nakłady przestrzenne i finansowe
- wyższy koszt eksploatacji poprzez zwiększoną liczbę łączników
6/9. Podać przykład układu oraz kolejność operacji łączeniowych przy zamianie wyłącznika liniowego wyłącznikiem
systemowym/sprzęgłowym (sprzęgło poprzeczne – układ z podwójnym systemem szyn zbiorczych).
Zamieniany będzie wyłącznik WL1.
Warunki początkowe:
- zamknięte: WTa, WTb, OT1a, OT1b, OS11, WL1, OL1, OS21, WL2,
OL2
- otwarte: OT2a, OT2b, OS12, OS22, WSp, Osp1, Osp2
Kolejność operacji:
- otworzyć WL1
- otworzyć OS11, OL1
- po uziemieniu pola wyjąć wyłącznik WL1 z celki, zmostkować
fazami i usunąć uziemienie
- zamknąć OL1, OS12, Osp1, Osp2
- zamknąć WSp
7. Podać kolejność operacji łączeniowych przy rezerwowaniu wyłączników liniowych wyłącznikiem obejściowym w
układzie z podwójnym systemem szyn zbiorczych.
Warunki początkowe:
- zamknięte: OS12, WL1, OL1, OS22, WL2, OL2
- otwarte: OS11, OS21, OS31, WL3, OL3, OO1, OO2
Kolejność operacji:
- sprawdzenie czy na szynie obejściowej nie ma uziemiaczy i uziemników
- zamknąć OS32, OL3, OO1
- zamknąć WL3
- otworzyć WL1
- otworzyć OS12, OL1
- uziemić strefę pracy z WL1
8. Podać kolejność operacji łączeniowych przy rezerwowaniu wyłączników liniowych wyłącznikiem obejściowym w
układzie z pojedynczym systemem szyn zbiorczych.
Warunki początkowe:
- zamknięte: OS1, WL1, OL1, OS2, WL2, OL2
- otwarte: OS3, WL3, OL3, OO1, OO2
Kolejność operacji:
- sprawdzenie czy na szynie obejściowej nie ma uziemiaczy i uziemników
- zamknąć OS3, OL3, WL3
- zamknąć OO1
- otworzyć WL1
- otworzyć OS1, OL1
- uziemić strefę pracy z WL1
10. Podwójny system szyn zbiorczych z dwoma wyłącznikami na jedno pole.
Zalety:
- duża niezawodność
- łatwa eksploatacja
- ograniczona ilość zakłóceń
- w przypadku zakłócenia na jednym systemie szyn następuje wyłączenie wyłączników
przyłączonych do tego systemu, co nie powoduje przerwy w pracy rozdzielni i linii
Wady:
- bardzo drogi koszt
- duże skomplikowanie układu
11. Podać przykład układu wielobokowego.
Schemat rozdzielni o kształcie czworoboku.
Zalety:
- możliwość rezerwowania wyłączników
- wykonanie wyłącznikami wszelkich czynności łączeniowych związanych ze zmianą układu połączeń
stacji
- duża niezawodność pracy stacji
Wady:
- konieczność doboru aparatury na prądu robocze będące sumą prądów odbiorników
- trudności z rozbudową rozdzielni
- skomplikowany układ zabezpieczeń, wymagający zmian nastawień przy zmianie układu pracy
12. Mostkowe układy połączeń (typu H).
Schemat układu mostkowego pełnego H5.
Krótka charakterystyka: Poprzeczne połączenie linii zwiększa niezawodność pracy stacji. Polega ono
na zainstalowaniu odłącznika lub wyłącznika z odłącznikami. Takie układy znajdują się głównie w
rozdzielniach 100kV oraz w małych rozdzielniach 220kV zasilanych dwiema liniami. W zależności od
liczby wyłączników rozróżnia się układy: jedno- (H1), dwu- (H2), trzy- (H3), cztero- (H4), pięcio- (H5)
wyłącznikowe. W układzie H1 wyłącznik znajduje się w poprzeczce.
Zalety:
- umożliwia przepływ energii z jednej linii do drugiej
- liczne możliwości i podrodzaje układów połączeń
- niski koszt i prostota
- mnogość możliwości łączeniowych
- można rozbudować do układu szynowego
Wady:
- utrudniona eksploatacja i ograniczona niezawodność
- rezerwowanie wyłącznika spełnia tylko wyłącznik w poprzeczce w ograniczonym zakresie
13. Rola i zadania przekładników prądowych i napięciowych.
Rola ogólna przekładników:
- bezpieczna obsługa przyrządów pomiarowych, regulacyjnych i zabezpieczeń
- pomiar znacznych wartości prądów i napięć
- zmniejszenie niebezpieczeństwa uszkodzenia przyrządów
- odizolowanie obwodów wtórnych od pierwotnych
- oddzielenie nastawni od rozdzielni
- rozszerzenie zakresu przyrządów pomiarowych
Przekładniki prądowe:
- zasilanie mierników, liczników energii i innych przyrządów w pomiarach półpośrednich
- zasilają przekaźniki i zabezpieczenia
- jako zabezpieczenie przeciwko zwarciom doziemnym
Przekładniki napięciowe:
- jako źródło AC do potrzeb własnych
- do pomiarów i rozliczeń
- przekładniki pojemnościowe służą do zmniejszania stromości narastania fal przepięciowych
14. Potrzeby własne w stajach el-en.
Potrzeby własne stacji to to część energii jaka musi zostać wykorzystana do poprawnej pracy stacji w warunkach
normalnych i w przypadku awarii. Dotyczą zarówno zasilania obwodów prądu stałego jak i przemiennego.
Odbiorniki prądu stałego:
- zabezpieczenia przekaźnikowe
- urządzenia automatyki, sygnalizacyjne, sterujące i blokujące
- rejestratory zakłóceń sieciowych
- oświetlenie awaryjne
- silniki napędów łączników
Odbiorniki prądu przemiennego:
- oświetlenie terenu stacji
- urządzenia grzewcze
- silniki:
- wentylatorów
- pomp chłodzenia wentylatorów
- napędów przełączników zaczepów transformatorów
- sprężarek
- napędów łączników
- prostowniki i agregaty baterii akumulatorów
- urządzenia elektryczne w warsztatach oraz budynkach personelu stacji znajdujących się w pobliżu stacji
Źródła prądu stałego:
- bloki prostownikowe (zasilane z transformatorów obniżających lub przekładników napięciowych)
- baterie akumulatorów
Źródła prądu przemiennego:
- transformator obniżający
- transformatory uziemiające z uzwojeniem dodatkowym 220/380V
- przekładniki napięciowe
- obce źródła
15. Podstawowe elementy budowy oraz funkcje łączników takich jak: odłączniki, rozłączniki, wyłączniki i bezpieczniki
mocy.
● odłącznik:
Funkcje: Przeznaczone do sporadycznego załączania i wyłączania obwodów w stanie bezprądowym lub przy prądach o
niewielkiej wartości. W stanie otwarcia stwarzają bezpieczną, z reguły widoczne przerwy w obwodzie.
Budowa: izolatory wsporcze, styki ruchome i nieruchome, wał, cięgno napędowe, dźwignia napędowa
● rozłącznik:
Funkcje: Przeznaczone do załączania i wyłączania obwodów obciążonych prądami roboczymi. W stanie otwarcia stwarzają
bezpieczną i widoczną przerwę w obwodzie.
Budowa: komory gaszeniowe, dwa równoległe zestyki na biegun (roboczy i opalny), gdy nie ma wyłączników to rozłączniki
są wyposażone w bezpieczniki
● wyłącznik:
Funkcje: Przeznaczone do załączania, wyłączania i przewodzenia prądów roboczych, przeciążeniowych i zwarciowych. Służy
jako element SWZ w przypadku zwarć.
Budowa: wyzwalacze zwarciowe i przeciążeniowe, komory gaszeniowe, mechanizm otwierający styki
● bezpiecznik mocy:
Funkcje: do wyłączania bardzo dużych prądów przeciążeniowych i zwarciowych
Budowa: prostopadłościenna z zaciskami nożowymi, posiada element topikowy umieszczony w izolowanej obudowanie z
materiałem drobnoziarnistym jako gasiwem
16. Rola i zadania transformatorów w stacjach el-en.
- uziemianie sieci przez transformatory uziemiające
- utrzymywanie stałego napięcia w stacji i na odbiorach przy zmieniającym się obciążeniu poprzez zmianę przekładni
- transformatory o układzie Dy i Yd są filtrami wyższych harmonicznych podzielnych przez 3
- transformatory specjalne (np.: przekładniki) służą do celów pomiarowych i zabezpieczeniowych
- transformatory obniżające lub uziemiające z uzwojeniem dodatkowym służą do zasilania potrzeb własnych stacji
17. Podstawowe elementy konstrukcyjne łączników wysokiego napięcia i sposoby gaszenia łuku elektrycznego.
Podstawowe elementy konstrukcyjne:
- styki nieruchome
- styki ruchome
- komory gaszeniowe
- napęd łączników (służy do naciągania mechanizmu zamka):
- ręczny
- elektromagnetyczny
- pneumatyczny
- silnikowy
Sposoby gaszenia łuku elektrycznego:
● w powietrzu (wyłączniki magnetowydmuchowe):
Polega na rozciągnięciu łuku na długość większa niż krytyczną poprzez:
- szybkie zwiększanie odległości między stykami
- elektrodynamiczne oddziaływanie pola magnetycznego na ładunki wypełniające plazmę łuku
● w cieczach (wyłączniki małoolejowe):
Polega na chłodzeniu powierzchniowym i odbieraniu energii z przestrzeni łukowej. Łuk gaśnie ostatecznie gdy zostanie
rozciągnięty na długość, przy której po naturalnym zgaśnięciu łuku nie nastąpi do jego ponownego zapłonu.
● w strumieniu sprężonego powietrza (wyłączniki pneumatyczne):
Polega na skierowaniu na łuk sprężonego powietrza, które odbiera ciepło z komory gaszeniowej.
● w strumieniu sprężonego SF
6
sześciofluorka siarki (wyłączniki z SF
6
):
Polega na wykorzystaniu silnych elektroujemnych właściwości SF
6
, który ma 3-krotnie większą wytrzymałość od powietrza.
● w próżni (wyłączniki próżniowe):
Polega na wykorzystaniu próżni rzędu 10
-3
– 10
-5
Pa w specjalnej komorze z elektrodami oddalonymi od siebie od kilku do
kilkunastu milimetrów. Próżnia charakteryzuje się dużą wytrzymałością elektryczną (wielokrotnie większa od powietrza).
● w obecności materiałów samogazujących (bezpieczniki, łączniki gazowydmuchowe):
Polega na wykorzystaniu materiałów, które pod wpływem wysokiej temperatury wydzielają duże ilości gazów, głównie
wodoru. Gazy te wykazują dobre właściwości chłodzenia i gaszenia łuku.
● w materiałach drobnoziarnistych (bezpieczniki).
18. Krótka charakterystyka pól rozdzielni w stacjach el-en.
Liniowe – służą do przyłączania linii do szyn zbiorczych. Wyróżnia się dwa rodzaje:
- dopływowe (zasilające) – przez które energia dopływa do szyn zbiorczych
- odpływowe (odbiorcze) – przez które energie odpływa z szyn zbiorczych
Transformatorowe – służy do przyłączania transformatorów do szyn zbiorczych.
Odłącznik liniowy w tym polu nazywany jest odłącznikiem transformatorowym.
Pomiarowe – stosowane jako pola pomocnicze do
instalowania przekładników napięciowych. Najczęściej
wyposaża się je w odłącznik i bezpiecznik.
Pola potrzeb własnych.
Przeznaczone są do zasilania urządzeń pomocniczych stacji. Są to najczęściej pola transformatorów potrzeb własnych
SN/nn. Schematy tych pól są zwykle takie same jak schematy pól transformatorowych o małych mocach.
Pola odgromnikowe.
Stosowane w przypadku potrzeby ochrony odgromowej stacji elektroenergetycznej. To pole przyłącza się do
szyn zbiorczych najczęściej przez odłącznik.