Układy zasilania.

Zasilanie miast: na terenie miasta sieci rozdzielczych o różnych napięciach nakładają się. Sieć SN nałożona na sieć nn a w dużych miastach Sieć WN nałożona na SN a także na nn. Nałożenie sieci pozwala zwiększyć niezawodność zasilania odbiorców, choć komplikuje układ co może być przyczyną zakłóceń jego pracy.

Zasilanie sieci rozdzielczych miejskich

W małych miastach i wsiach sieć rozdz to sieć nn zasilana przez jeden punkt z siei SN,

W większych miastach sieć nn zasilana w kilku punktach.

W jeszcze większych miastach jest sieć rozdzielcza SN zasilana z sieci WN przez jeden lub kilka punktów. Sieć SN podporządkowana sieci nn i włączane w nią elektrow i elektrociepł.

Sieć rozdzielcza miejska WN zasilana z rozdz systemowej 220kV lub 400kV. Linia napowietrzna (stosowana dawniej) nie może przechodzić w obszarze zabudowanym dlatego otaczały miasto (sieci pętlicowe).

Sieć rozdzielcza 110kV zasilana w dwóch punktach stacji, wszystkie stacje służą do zasilania sieci rozdzielczej SN względnie sieci zasilającej SN. Układ pętlicowy więc jest możliwość rezerwowania. Ze wzrostem liczby odbiorców i rozbudową miasta stare sieci znajdują się w obrębie miast, więc trzeba budować nową pętlę i w nią włącza się elektrownie.

Obecnie linie110kV budowane są jako linie kablowe. Zwiększenie niezawodności zasilania przez przeplecenie pętli.

Miejska sieć zasilająca SN. Na terenie miasta znajdują się odbiory zbyt małe aby dla nich osobno budować stacje WN / SN, a zbyt duże aby je zasilać z sieci SN. dla takich odbiorców buduje się sieć zasilającą SN.

* Jeśli odbiorca (np. st główna zasilająca zakład przemysłowy) znajduje się mnw w jednakowej odl od stacji zasilających 110/SN to zasila się go z dwóch stacji

* Jeżeli znajduje się w bliskiej odl od jednej stacji a daleko od drugiej, to zasila się go z jednej stacji, prowadząc dwie linie różnymi trasami dla zapewnienia niezawodności zasilania

* Odbiorców bardzo ważnych, zasila się z trzech stacji, tu podwójny układ szyn zbiorczych. Korzystne byłoby jednakowe obciążenie linii, co jest niekorzystne dla odbiorcy więc najczęściej zasila się odbiorcę z jednego GPZ a przy zaniku zasilania - z drugiego GPZ.

Miejska sieć rozdzielcza SN - zasila sieć rozdz nn, Są to sieci pętlicowe lub dwuliniowe (dla większej niezawodności). Odbiorcy nn o dużych wymaganiach niezawdon muszą być rezerwowani z sieci nn, muszą mieć możliwość zasilania z różnych pętli SN.

Sieć nn to sieć kratowa - linie kablowe wzdłuż ulic na skrzyżowaniu ulic rozdzielnie, zasilane z czterech kierunków, zasilana jest z sieci rozdz SN - do linii kablowych SN podłącza się stacje jednotransformatorowe, ale po stronie nn nie przyłącza się rozdzielnic sieci kratowej.

Stacje dwutransformatorowe zapewniają większą niezawodność - każdy transf musi pokryć całkowitą moc zapatrz odbiorcy.

Sieć rozdzielcza SN:

Zasila sieć rozdzielczą nn kratową z sieci SN kablowej

Sieci rozdzielcze nn- prowadzi się linię kablową wzdłuż ulicy (z jednej lub dwóch stron) Na skrzyżowaniu ulic łączy się linię kablową w rozdzielnicy i powstaje sieć kratowa nn. Umożliwia to szybkie przełączanie rozdzielnicy.

Odbiorcy mogą być przyłączani dwuwylotowo lub jednowylotowo.

* Dwówylotowe daje najszybsze przeł na drugi kierunek zasilania i zmniejsza przerwy w zasilaniu. Wydłuża to linie, zwiększa się liczba zestyków, wyłączników i więc wzrasta spadek napięcia i straty mocy. Dlatego też więksi odbiorcy mają zasilanie dwówylotowe a domy jednorodzinne mają przyłącze jednowylotowe.

Nowe osiedla mają nieregularną zabudowę (z pasmami zieleni itp.) zachowuje się układ sieci kratowej nn prowadząc linię zasil wzdłuż gł ulic, z której zasila się kilka mniejszych obiektów.

Miejska sieć oświetlenia ulic: Lampy uliczne były zasilane z sieci rozdzielczej nn konieczne było instalowanie łączników osobno dla każdej lampy. Tańsze jest prowadzenie osobnej linii kablowej do oświetlenia ulic i stosowanie jednego wyłącznika na wiele lamp. Obecnie prowadzi się osobne linie kablowe z jednej lub z dwóch stron ulicy i każda lampa przyłączona jest dwuwylotowo.

Zasilanie odbiorców przemysłowych:

W zakładach przemysłowych pracują odbiorniki o niskim napięciu (0,4:0,5:0,66kV) a także odbiorniki o napięciu 6kV. Tu na sieć rozdz nn nałożona jest sieć rozdz SN a w bardzo dużych zakładach sieć rozdz WN. W zakładach mogą występować bardzo duże wymagania niezawodnościowe praktycznie bez przerwowego zasilania. Zasilanie sieci rozdz zakładu przemysł odbywa się zawsze poprzez jedną stację transformatorową. Sieć ta może być zasilana przez więcej stacji transformatorow dla bardzo dużych i rozległych zakładów.

Małe zakłady o mocach do kilkudziesięciu kVA zasilane bezpośrednio z miejskiej sieci rozdzielczej nn.

Nieco większe o mocach kilkuset kVA zasila się z SR miejskiej SN, większe do kilku MVA zasila się z sieci miejskiej SN. Jeszcze większe do 30MVA zasila się z sieci miejskiej WN lub sieci okręgowej WN i jeszcze większe zasila się bezpośrednio z sieci systemowej.

Często w zakładach w wyniku produkcji powstają surowce, które używane są do produkcji en elektr, (np. para w elektrociepłow), mają one własne elektrownie, które włączone są w sieć energetyki.

Układy sieci rozdzielczych zakładów przemysłowych: SR zakładu przemysłowego rozpoczyna się na szynach zbiorczych stacji głównej zakładu a jej celem jest zasilanie stacji oddziałowych:

Są to układy promieniowe sieci - z głównych szyn GSZ zasilane są promieniowo stacje oddziałowe RO bezpośrednio lub przez rozdzielnicę pośredniczącą. Są proste i mają proste zabezpieczenia, charakteryzują się małą niezawodnością zasilania (rys a).

W celu zwiększenia niezawodości stosuje się rezerwowanie po stronie nn (rys b). gdy jest uszkodzenia 1 linii kablowej zostają odłączone mniej ważne odbiory i załączona linia kablowa rezerwowa. Stosuje się również rezerwowanie stacji oddziałowych po stronie WN (rys c) w tym celu stacje łączy się magistralą M .

Układy szeregowe lub magistralne:

W ukł A uszkodzenie kabla zmusza do wyłączenia wszystkich stacji oddziałowych.

B - zastos odłączników w przypadku awarii odłącza części stacji oddziałowych a pozostawia zasilanie stacji oddziałowych przed uszkodzeniem

C - dwie magistrale z których zasilane są stacje oddziałowe zasilane z różnych magistral, są rezerwowane po stronie nn.

Sieć rozdzielcza pętlicowa:

Pozwala na zasilanie odbiorców z dwóch stron oraz przeniesienie napięcia. W praktyce stosowane są ukł kombinowane.

SR nn powinna być jak najkrótsza bo w zakładach przemysłowych duże obciążenia są przenoszone odcinkami linii kablowych nn co powoduje, że straty energii są przede wszystkim w układach rozdzielczych nn

Układy stacji rozdzielczych:

Pola rozdzielni i ich wyposażenie:

-pola liniowe - łączą się z linią napowietrzną lub kablową

-pola transformatorowe - łączą się z transform.

-pola łącznika szyn - mogą zawierać łącznik sekcyjny lub systemowy

-pola pomiarowe, zawierające przekł nap

-pola kondensatorowe

-pola silnikowe

Jeżeli energia dopływa do pola to pole takie nazywamy polem dopływowym a jeżeli odpływa to polem odpływowym.

Pola liniowe:

1) pojedynczy układ szyn zbiorczych

2) pomocniczy układ szyn zbiorczych

3) odłącznik

4) bezpiecznik

5) rozłącznik bezpiecznikowy

6) wyłącznik

7) uziom

8) przekładnik prądowy

9) przekładnik napięciowy

Pola muszą być wyposażone w odłączniki (od strony zasilania w polach liniowych odpływowych kablowych. Gdy jest możliwość dwustronnego zasilania lub też pole łączy się z linią napowietrzną (możliwe wyłączenie automatyczne od linii) to umieszczamy odłącznik z obu stron pola.

Pole dwu członowe -to nie stosuje się klasycznych odłącz a przerwę uzyskuje się wysuwając wył na wózku.

Odłącznik nie może wyłączać prądów opóźnionych, prądów jałowych transformatora oraz linii, dlatego w polach gdzie wyłączane są takie prądy stosuje się wyłączniki lub rozłączniki.

Rys A - najprostsze pole liniowe zabezpieczone od zwarć i przepięć bezpiecznikiem. Aby wył lub załączyć to pole trzeba wył całą rozdzielnię.

Rys B - tu rozłącznik pozwalający wył i zał całe pole bez konieczności wyłączania rozdzielni. Równocześnie rozłącznik zabezpiecza przed przepięciami a bezpiecznik przed zwarciami.

Rys C załączenie i wyłączenie pola jest realizowane przez wyłącznik.

Pole transformatorowe.

Rys f) odłączniki umieszczone przy linii uziemionej bo transformator musi pracować jako podwójnie uziemiony.

Pole łącznikowe szyn.

W polu pomiarowym umieszcza się przekładnik napięciowy zabezpieczony bezpiecznikami.

Układy rozdzielnic.

Z pojedynczym systemem szyn zbiorczych.

Zasilanie rozdzielni (szyn zbiorczych) może odbywać się po przez 1 lub 2 transformatory. W odpływach umieszczone 2 wyłączniki, a każdy z nich może być załączany lub odłączany oddzielnie, a przy zwarciu na odpływie odłączony będzie tylko ten odpływ ze zwarciem.

W prostszych stacjach tylko z jednym transform stosuje się na odpływach tylko odłączniki. W przypadku zwarcia na którymkolwiek z odpływów odłączona zostaje cała stacja.

W takiej stacji w przypadku awarii odłączona jest cała stacja pozbawiając zasilania wszystkich odbiorców.

Sekcjonowanie szyn zbiorczych. - jest skutecznym sposobem ograniczania prądów zwarciowych w stacjach elen. polega na podziale szyn zbiorczych na sekcje i połączeniu ich wyłącznikiem lub odłącznikiem (łącznik sekcyjny).

Podwójny układ szyn zbiorczych.

Zalety:

* możliwość pracy jednego systemu przy konserwacji lub uszkodzeniu drugiego

* możliwość podzielenia odbiorców na 2 grupy co umożliwia ograniczenie prądów zwarciowych i wydzielenie odbiorców o szczególnie dużych wahaniach obciążenia

* możliwość szybkiego przywracania zasilania odbiorców w przypadku zwarć lub innych zakłóceń w roboczym systemie

Wady:

* duża liczba łączeń dodatkowych odłącznikami co może prowadzić do groźnych w skutkach efektów

* duży koszt w stosunku do pojedynczych systemów

Do połączenia obu systemów stosuje się łącznik systemowy którego zadaniem jest:

* przeniesienie obciążenia z jednego systemu na drugi bez konieczności odłączenia zasilania

* rezerwowanie każdego z wyłączników liniowych

* ewentualne połączenie do pracy obu systemów

Układy bezszynowe stacji.

Są to ukł blokowe i mostkowe (typu H).

Układ blokowy układ z połączonych szeregowo generatora, transformatora i linii.

Są bardzo tanie, proste, automatyka zabezpieczeniowa jest prosta ale bardzo zawodna, uszkodzenie 1 z elementów powoduje wyłączenie całego układu.

Żeby poprawić niezawodność stosuje się:Układy H

Dobór aparatury stacyjnej.

Transformatory w stacjach.- dobrać na warunki techniczne i ze względów ekonomicznych.

Jeżeli zapotrzebowana jest niewielka niezawodność zasilania to dobiera się 1 transformator: S_NT≥S_Zap.

Jeżeli zapotrzebowana jest większa niezawodność zasilania to stosujemy 2 transf i wtedy 2*S_NT1≥S_Zap i S_NT1≥S_rez gdzie S_rez - rezerwa która odpowiada najmniejszemu odbiorowi. Aby zapewnić najwyższą pewność zasilania należy zastosować 3 transformatory. 3*S_NT1≥S_Zap oraz 2*S_NT1≥S_rez.

Dobór danych technicznych transformatora: typ i rodzaj wykonania, przekładnie i sposób regulacji przekładni, grupę połączeń, napięcie zwarciowe, wytrzymałość dynamiczna i cieplna,rodzaj chłodzenia

W przypadku pracy transf równolegle należy spełnić warunki pozwalające na taką pracę transformatorów:

* jednakowe nap

* jednakowa grupa połączeń lub grupy które mogą ze sobą współpracować

* jednakowe nap zwarcia

* moce wejścia - wyjścia jak 1:3

Typy i rodzaje wykonania.

Transformatory budowane jako wewnętrzne lub napowietrzne.

Budowane są jako 3 fazowe jedno kadziowe lub 3 kadzie jednofazowe. Obecnie najczęściej jako 1 kadziowe. Często stosuje się autotransformatory o mniejszych gabarytach i mniejszym ciężarze (co jest ważne przy dużych jednostkach) i mniejszej reaktancji oraz stratach.

Autotransformatory muszą jednak posiadać uziemiony punkt zerowy i nie pracują w sieciach z izolowanym punktem zerowym.

Przekładnia transformatorów i regulacja.

Regulacja przekładni jest związana z koniecznością utrzymania wymaganego poziomu nap w sieci w sieci ze zmiennym obciążeniem.

W transformatorze obniżającym uzwojenia pierwotne są na nap znam, a regulację przekładni za pomocą zaczepów strony wtórnej w zakresie od 5 do kilkunastu % nap znamionowego.

W transformatorach podwyższających uzwojenia pierwotne są na nap znamionowe, a wtórne na nap znamionowe oraz na 5-10-15% nap znamionowego. Przy rzadkich zmianach obciążenia stosuje się regulację zaczepową bez obciążenia - wymagane wyłączenie transformatora

Regulacja zaczepowa pod obciążeniem stosowana przy częstych zmianach obciążenia lub w stacjach w gdzie transformator nie może być wyłączony. Zakres tej regulacji to +16%, -10%. Regulacje ręczna, zdalna z nastawni lub automatyczna za pomocą regulatora nap. Jeżeli zmiany nap przekraczają zakres regulacji zaczepowych lub też regulacji nie można przeprowadzić z powodu konstrukcji transformatora to wówczas przeprowadza się ją za pomocą transformatora dodawczego - najbardziej precyzyjna i najdroższa.

Grupy połączeń: Yy, Dy, Yd, Yz.

Yz - w sieciach 4 przewodowych z uziemieniem przez zero. dopuszcza nie symetrie obciążenia.

Dy - w stacjach przemysł, napięcie wtórne niskie, dopuszczalna asymetria nawet do 100% (jedna faza wył).

Yd - w sieciach o nap wtórnym wysokim

Yy - we wszystkich sieciach, niemożliwa jest asymetria obciążenia.

Zalecane układy połączeń uzwojeń transformatorów:

Dwuuzwojeniowe:

Do 250 kVA Yy0 Yz5

Od 315 do 500 kVA Dy0 Yy0

Od 630 do 1600 kVA Dy5 Yy Yd5

Od 2 do 40 MVA Yy0 Yd11

Trójuzwojeniowe: od 10/6,3/6,3 do 40/40/40 MVA Yy0/d11 Yd11/d11

Napięcie zwarcia transformatora.

Napięcia znamionowe transformatora elektroenergetycznego są znormalizowane i wykorzystuje się do np: obliczania prądów zwarcia.

Wytrzymałość dynamiczna i cieplna.

Transformator musi wytrzymać:

* skutki dynamiczne prądu zwarciowego

* skutki dynamiczne i cieplne dopuszczalnego (ustalonego) prądu zwarciowego

* transformator musi więc wytrzymać bez widocznych deformacji uzwojeń oraz zmniejszenia przydatności do dalszej pracy

Skutki prądu zwarciowego

Udarowy prąd zwarciowy wartość prądu jaki popłynie w uzwojeniu pierwotnym przy nagłym zwarciu uzwojenia wtórnego, gdy do uzwojenia pierwotnego przyłożone jest nap znamionowe.

Wytrzymałość cieplna transformatora określa się podając dopuszczalny czas trwania zwarcia. Dla krajowych jednostek trójfazowych dopuszczalny czas znamionowy wynosi 2s dla 4,5% natężenia znamionowego, 4s przy 6%, 5,5 przy 7%.

Dla transformatorów suchych dopuszczalne czasy trwania zwarć są krótsze i umieszczone są w katalogach.

Jeżeli transformator ma zasilać odbiorniki specjalne np: piece łukowe to należy dobrać transformatory o izolacji wzmocnionej.

Rodzaje chłodzenia.

O - olejowe mineralne

L - oleje syntetyczne niepalne

A - powietrze

W - woda

N - naturalne

P - wzmocnione

Dobór wyłączników w stacjach EE - należy określić parametry: typ i rodzaj wykonania; napięcie znamionowe; prąd znamionowy cieplny ciągły; prąd znamionowy załączalny; prąd znamionowy wyłączalny; prąd znamionowy n-sekundowy (3s); prąd znamionowy szczytowy; napięcie powrotne; rodzaj wyłącznika.

Typ i rodzaj wykonania

W rozdzielniach stosuje się wyłączniki małoolejowe, magnetowydmuchowe, próżniowe w zakresie SN i z SF6 oraz powietrzne w zakresie WN. Wybór typu wyłącznika zależy od miejsca zainstalowania w sieci od częstość łączeniowej i parametrów łączeniowych. Wyłączniki małoolejowe mogą być stosowane w stacjach miejskich i przemysłowych, gdzie występuje niewielkie częstości łączeń i mogą być łączone trafo na biegu jałowym. Przy dużej częstości łączeń do SN można stosować wyłączniki magnetowydmuchowe lub próżniowe (generują one wysokie przepięcia przy łączeniach), wyłączniki buduje się jako wnętrzowe lub napowietrzne.

Napięcie znamionowe jest to napięcie, na którym została wykonana i oznaczona izolacja Unwył >= Unsieci. Napięcie znamionowe górne i dolne, są to napięcia w zakresie których łącznik powinien prawidłowo wykonywać czynności łączeniowe.

Prąd znamionowy cieplny - prąd, który płynąc w torze prądowym nie spowoduje przekroczenia temp. dopuszczalnej żadnej części urządzenia Inewył>=Jroboczego. Prąd roboczy musi być równy prądowi znamionowemu największego urządzenia w stacji np. trafo, generatora itp.

Prąd znamionowy wyłączalny - wartość skuteczna prądu, którą wyłącznik może wyłączyć i jest to wartość zdolności gaszenia łuku przez dany wyłącznik dla szybkich wyłączników może być podawany prąd wyłączalny niesymetryczny i jeśli zabezpieczenia są tak dobrane, że wyłącznik będzie wyłączał prąd niesymetryczny, to należy dobrać taki wyłącznik, który ma taką zdolność. Chodzi tu szczególnie o wyłączniki próżniowe lub magnetowydmuchowe. J_nwn(wył)>=J_nwn(sieci); J_nws(wył)>=J_nws(sieci); Wyłącznik stosowany w układach SPZ musi być do tego przystosowany, czyli wytwórca musi podawać to w katalogu, łącznie z szeregiem SPZ

Prąd znamionowy załączalny - największa wartość chwilowa prądu, jaką wyłącznik może załączyć w określonym obwodzie bez wystąpienia uszkodzeń tego wyłącznika, a w szczególności zczepienia zestyków i zmniejszenia przydatności do dalszej pracy Jnzał>=ip. Przy załączaniu wyłącznika może mieć miejsce załączanie obwodu zwartego. Wówczas pojawi się prąd zwarciowy udarowy, powstanie siła elektrodynamiczna powodująca działanie wyłącznika na otwarcie. Z drugiej strony siła napędu działa na zamknięcie, może więc wystąpić impulsowanie zestyków, przy którym będzie zapalał się łuk elektryczny, styki będą się nagrzewały aż w końcu dojdzie do ich zgrzania. Dlatego prąd znamionowy wyłączalny należy porównywać z prądem udarowym ip.

Prąd znamionowy szczytowy - największa wartość prądu jaka może przepłynąć przez zamknięte styki wyłącznika nie powodując uszkodzenia, a również szczepienia zestyków. Siła elektrod w tym przypadku może doprowadzić do zmniejszenia siły dociskającej zestyki co spowoduje wzrost rezystancji zestyku i może doprowadzić do ich zgrzania Jnsz>=ip. Dla wyłącznika najczęściej podaje się prąd zwarciowy cieplny 3s jako wartość zastępczą prądu zwarciowego, który nie spowoduje uszkodzenia wył przy zwarciu.

J_thwył>=J_thsieci

Napięcie powrotne - jeśli wyłącznik ma być przeznaczony do łączenia linii długich; układów wypadniętych z synchronizmu, trafo na biegu jałowym, kondensatorów, to należy sprawdzić obwiednią zależność napięcia powrotnego podanego przez wytwórcę, z napięciem powrotnym, jakie może pojawić się w miejscu zainstalowania wyłącznika.

Wyłączniki mają napędy ręczne maszynowe silnikowe lub pneumatyczne.

Rozłączniki

Służy do wyłączania prądów roboczych i przetężeniowych, do 10-krotnej wartości prądu znamionowego cieplnego. Przy doborze trzeba określić parametry:

typ i rodzaj wykonania. wnętrzowe i napowietrzne. Ponieważ rozłącznik nie może wyłączać prądów zwarciowych stąd w obwodzie należy stosować bezpieczniki do wyłączania prądów. Są również rozłączniki posiadające w komplecie bezpieczniki. Często takie rozłączniki pełnią rolę odłącznika, gdyż stwarzają widoczną i bezpieczną przerwę po otwarciu. W przypadku przepalenia się jednego bezpiecznika musi nastąpić otwarcie rozłącznika. Buduje się rozłączniki ogólnego zastosowania oraz do łączenia baterii kondensatorów, do łączenia trafo, są to rozłączniki kondensatorowe lub transformatorowe. Rozłącznikami są także styczniki. Rozłączniki są tańsze i dlatego są stosowane w układach stacji mniej złożonych i o mniejszych wymaganiach niezawodnościowych.

Określenie parametrów i warunki doboru jak dla wyłącznika (nap znam izolacji; prąd znam ciągły; prąd znam wyłączalny i napięcie łączeniowe; prąd znam załączalny; prąd znam n-sekundowy; prąd znam szczytowy; rodzaj napędu.)

Dobór odłączników i uziemienia

Odłącznik jest przeznaczony do stworzenia bezpiecznej i widocznej przerwy w obwodzie. A czynności łączeniowe powinny być w zasadzie wykonywane w stanie bezprądowym. Zezwala się na przeprowadzenie odłącznikami następujących czynności: przenoszenie obciążenia z jednego systemu szyn zbiorczych na drugi; załączenie i wyłączenie prądu ładowania linii napowietrznych i kablowych, linii napowietrznych o 40kV i długości nie przekraczającej 10 km, oraz linii kablowych o napięciu do 6 kV i długości l<=5km; załączenie i wyłączanie przekładników napięciowych; zał i wył przewodów uziemiających punkty zerowe trafo (przy prądzie do 5 A), zał i wył prądów stanu jałowego trafo małej mocy; graniczne moce trafo, dla których jest dopuszczalne załączanie i wył w stanie jałowym (za pomocą dławików) wynoszą:

ponadto dla trafo o napięciu = 110 kV dopuszcza się zał i wył w stanie jałowym za pomocą odłączników 3 biegunowych wtedy, gdy odstępy między osiami biegunów odłącznika wynoszą co najmniej: 1900mm dla trafo o mocy 25 MVA; 2100 mm dla trafo 1,5 MVA; zał i wył prądów obciążeniowych małych transformatorów o następujących parametrach:

Przy doborze odłączników należy uwzględnić następujące parametry: typ i rodzaj wykonania (buduje się odłączniki wnętrzowe i napowietrzne jako lub 1 biegunowe); napięcie znamionowe; prąd znamionowy ciągły (cieplny); prąd znam szczytowy; prąd znam -sekundowy.

Warunki doboru i określenie jak dla wyłącznika.

Wytrzymałość mechaniczna określona przez podanie największej odległości najbliższego wspornika. Jeżeli prąd ip w miejscu zainstalowania odłącznika jest < od prądu znam szczytowego odłącznika, to odległość najbliższego punktu podparcia może być > i wyznaczona z zależności: L_max=l_max(i_nsz/i_p)²

Rodzaj napędu Odłączniki mają zwykle napędy ręczne, a w dużych stacjach również napędy silnikowe.

Dobór bezpieczników WN

Przy doborze bezpieczników należy dobrać: typ i budowę; prąd znamionowy ciągły; prąd znamionowy wyłączalny; charakterystyka bezpiecznika (szybkie, zwłoczne, bardzo zwłoczne)charakterystyka czasowo-prądowa może być: zwłoczna - do zabezpieczeń silników z prądami rozruchowymi); szybka - do zabezpieczeń urządzeń półprzewodnikowych; zwłoczno- bardzo szybka. Przy stosowaniu bezpieczników należy często rozpatrywać charakterystyki pasmowe i zapewnić koordynację z zabezpieczeniem termicznym.

Dobór dławików zwarciowych stosowane w celu ograniczenia prądów zwarciowych oraz utrzymania napięcia na szynach zbiorczych w przypadku zwarcia w linii odpływowej zasilanej z tych szyn. Przy doborze należy określić następujące parametry: typ i rodzaj dławika w zależności od sposobu chłodzenia rozróżnia się dławiki suche i olejowe. Suche wykonywane są na napięcie do 15kV włącznie. Buduje się dławiki porcelanowe i betonowe. Napięcie znamionowe izolacji; napięcie znamionowe dławika - jest to wartość napięcia międzyprzewodowego do którego odnosi się znamionowe napięcie zwarcia dławika oraz znamionowa moc przepustowa dławika; prąd znamionowy ciągły; moc przepustowa - jest to parametr związany z prądem znamionowym ciągłym. W przypadku dławików 1-fazowych moc przepustowa

a w przypadku zestawów 3-fazowych Sn=3Sn1; napięcie znamionowe zwarcia

,

Xd- reaktancja 1-fazy dławika. Przy doborze dławika należy również sprawdzić wartość spadku napięcia w warunkach pracy normalnej na dławiku oraz w przypadku dławików liniowych wartość napięcia na szynach zbiorczych przed dławikiem przy zwarciu za dławikiem zasilanej z tych szyn

Warunki środowiskowe pracy urządzeń elektrycznych

Warunki te wymagają miejsca zainstalowania urządzenia w pomieszczeniach zamkniętych - wnętrzowe. Warunki pracy urządzeń w wykonaniu wnętrzowym lub napowietrznym są następujące:

wysokość miejsca zainstalowania n.p.m. <= 1000m, a dla urządzeń nn 2000 m; temperatura otoczenia - najwyższa krótkotrwała +40, najw średnia w ciągu 24h +35, najniższa dla urządzeń wnętrzowych o specjalnym wykonaniu mrozoodpornym -15, najniższe dla urządzeń napowietrznych -5; największa wilgotność względna przy temp otoczenia 0, dla urządzeń wnętrzowych 80%, napowietrznych 100%; prędkość wiatru przy urządzeniach napowietrznych nie większa niż 30m/s; dopuszczalne zanieczyszczenie atmosfery klasyfikowane jest przy podziale na strefy zabrudzeniowe: Dla urządzeń napowietrznych dopuszczalne zapylenie (kurz, sadza, sole) w przypadku izolacji zwykłej określa się w ilości 1,2 gr/cm lub o przewodności właściwej 500us/cm, odpowiada to drugiej strefie zabrudzeniowej. W przypadku izolacji wzmocnionej dopuszcza się zapylenie do 6 g/cm na dobę lub o przewodności do 1900 us/cm co odpowiada trzeciej strefie zabrudzeniowej. Wykonanie specjalne powinny mieć urządzenia pracujące w warunkach tropikalnych, morskich, arktycznych,

Dobór przewodów .

W rozdzielniach stosuje się połączenie i szyny zbiorcze wykonane przewodami giętkimi lub sztywnymi .W stacjach napowietrznych stosuje się przewody giętkie w postaci linek stalowo - aluminiowych. Przewody sztywne stosuje się w rozdzielniach wnętrzowych, materiałem jest aluminium lub miedz. Jako kształt szyn i połączeń stosowane są przewody w postaci płaskowników, ceowników, okrągłych i rurowych . Przewody okrągłe i rurowe stosuje się przy napięciach wyższych od 60 kV, ze względu na zjawisko ulotu.

W rozdzielniach SN przy wyprowadzaniu dużych mocy z generatorów lub w innych przypadkach dużej obciążalności stosuje się układy szyn korytkowe czyli 2 ceowniki na fazę, albo stosuje się szyny płaskie, ale może być jeden, dwa lub trzy płaskowniki na fazę.

W układach wielopaskowych wytrzymałość układu jest zależna od siły oddziaływania między fazami i płaskownikami tej samej fazy.

Stosuje się ustawienie szyn na izolatorach pionowe lub płaskie. Płaskie ułożenie szyny pogarsza warunki chłodzenia, należy zmniejszyć obciążalność dopuszczalną takiej szyny .

Stosuje się szyny malowane (mają większą obciążalność prądową) ze względu na lepsze promieniowanie, stosuje się je dla oznaczenia faz .

Szyny w rozdzielniach łączy się przez skręcanie co zmniejsza obciążalność szyn w stosunku do szyn spawanych. Obciążalność zależy od rodzaju prądu (stały czy przemienny) - większe dla pr stałego ze względu na zjawisko naskórkowości. Obciążalność szyn jest podawana dla temperatury otoczenia 25 C, przy stosowaniu w wyższych temperaturach, należy obciążalność szyn zmniejszyć.

Dobierając szynę należy rozpatrywać układ pionowy szyny - ma on mniejszą wytrzymałość mechaniczną ze względu na wskaźnik wytrzymałości Z = b² * h / 6, dlatego szyny kładzie się płasko na izolatorach bo wytrzym mech jest większa Z = h² * b / 6

Przekroje szyn giętkich dobiera się ze wzgl na obciążalność długotrwałą, a sprawdza się na cieplne działanie pr zwarciowego oraz na ulot.

Dla nap 220 kV i 400 kV przy dużych pr zw gdy przewody wiązkowe może zajść konieczność sprawdzenia mechanicznego układu .

Występowanie ulotu.

Krytyczne napięcie przy którym w normalnych warunkach atmosferycznych wystąpi ulot:

Ukr = 84 * m * r * log (a / r) [k V]

m - współczynnik zależy od powierzchni przewodu m = 0,83 - 0,87 dla linek ,

r - promień przewodu w [ cm ]

a - długość między przewodami.

W przybliżeniu można przyjąć że ulot nie wystąpi jeśli średnica przewodu będzie

d ≥ Unsieci / 8 ,.

Zjawisko ulotu jest nie pożądane ze względu na zakłócenia radiowe a mniej ważne ze względu na straty mocy .

Kolejność postępowania przy doborze przewodów giętkich :

Dobiera się przekrój przewodu dla prądu roboczego, Sprawdza się przekrój przewodu na cieplne działanie prądu zwarciowego, Sprawdza się przekrój przewodu na ulot .

Dobór przewodów sztywnych :

kształt przewodu, materiał, rodzaj połączenia, rodzaj prądu, przewód malowany lub nie; przekrój przewodu do prądu roboczego tak aby Irob ≤ I dd (jako prąd roboczy dobrać prąd rob transformatora, gen lub linii odpływowej), ustawienie pionowe szyn na izolatorach, odległości między przew fazowymi a_f i odległość zamocowania szyny na izolatorach, sprawdzić szyny ze względu na cieplne działanie prądu zwarciowego, sprawdzić szyny ze względu na dynamiczne działanie prądu zwarciowego, Jeśli wytrzymałość jest zbyt mała to położyć szynę płasko na izolatorze (zmniejszając jej obciążalności długotrwałą). Należy też spr czy zachowany jest odstęp izolacyjny. Jeśli wytrzym jest za mała - zwiększyć wymiar szyny .

Siła elektrodynamiczna ma podwójną częstotliwość, więc ukł szynowe traktowane jako belka podparta z dwóch stron muszą mieć częstotliwość prądu.

PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE - jest to transformator pracujący na zwarciu, służą do transformowania dużych prądów w obw pierwotnych na niewielkie prądy pomiarowe lub zabezpieczeniowe. Stosowanie przekł pozwala jednocześnie na:

* ujednolicenie aparatury pomiarowej i zabezp gdyż przekł mają prądy wtórne najczęściej 5A. mogą mieć również 1A.

* zwiększenie bezpieczeństwa obsł przez oddzielenie obw pierwotnych od obw wtórnych, następnie ochronę przyrządów pomiarowych przed dużymi prądami zwarciowymi

* zdalny pomiar prądu.

Występuje różnica między prądem I₂ i I₁ różnica ta wynika z istnienia prądu magnesującego I_μ tak więc występuje uchyb prądowy określony jako

K_n-przekładnia znamionowa, I_s-prąd wtórny, I_p-prąd pierwotny

Przekładnia K_n jest to stosunek

, z₂,z₁-liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

Prąd wtórny jest mniejszy od prądu pierwotnego stąd też uchyb przekładnika jest ujemny. W praktyce zwiększa się przekładnię przez zmniejszanie liczby zwojów z₁ i wówczas uchyb będzie dodatni są to przekładniki skorygowanye.

Uchyb prądowy dla wartości obciążenia i prądów znamionowych przekł określa klasę dokładności.

Uchyb kątowy przekł - kąt fazowy między prądem pierwotnym i odwróconym wskazem prądu wtórnego wyrażony w minutach lub centy radianach .

W warunkach normalnych do strony wtórnej przekładnika podłączone są cewki prądowe amperomierzy, watomierzy, waromierzy, liczników energii elektrycznej. Cewki prądowe mają niewielkie impedancje więc jest to transformator pracujący na zwarciu (w warunkach normalnych prąd pierwotny w przybliżeniu równy prądowi wtórnemu). Jeżeli otworzy się stronę wtórną to cały prąd pierwotny (b. duży) będzie prądem magnesującym. Spowoduje to bardzo duży strumień i wyindukowanie się bardzo dużej siły elektromotorycznej w uzwoj wtórnym. Która jest niebezpieczna dla izolacji przekł jak i dla obsługi, należy więc zapewnić dobre połączenie między urządzeniami po stronie wtórnej.

Znormalizowane wartości znamionowego prądu pierwotnego są: 10;12,5;15;20;25;30;40;50;60;75; ich dziesiętne podwielokrotności i wielokrotności (pogrubione to preferowane).

Znormalizowane wartości znam prądu wtórnego są: 1,2;5A, znormalizowane wartości mocy znamionowych 2,5;5;10;15;30;VA.

Moc obciążenia są to moce cewek prądowych przyłączonych urządzeń pomiarowych lub zabezpieczeń oraz moce tracone w przewodach i na zestykach.

Przy dużych odl między przekł a przyrz pomiarowymi, moc tracona w przewodach I_s² R_p jest stosunkowo duża i moc obciążenia może przekraczać moc znam przekł. Wtedy przekł nie będzie pracował w swojej klasie, i lepiej zastosować przekładnik o prądzie wtórnym 1 lub 2 A.

Klasa dokładności przekł pomiarowych wynosi : 0,1;0,2;0,5;1;3;4. Do pomiarów rozliczeniowych stosuje się 0,1;0,2 ewentualnie 0,5 natomiast przekładniki o klasach 1;3;5 są stosowane jako wskaźniki lub do kontrolnej rejestracji np. przebiegów obciążenia.

Uchyby przekł zależne od prądu i od obciążenia przekładników.

Oznaczenie zacisków przekładnika:

Jednoprzekła /z zaczepem w uzw / z dwoma uzwoj

dniowy / wtórnym / wtórnymi każde na

/ / własnym rdzeniu

Znam prąd bezpieczny przyrządu (IPL) (dawniej liczba przetężeniowa) - wart skuteczna min prądu pierwotnego przy którym błąd całkowity przekładnika prądowego do pomiaru ≥ 10% przy obc znamionowym.

Współcz bezpieczeństwa przyrządu - stosunek znam prądu bezpiecznego przyrządu do znamionowego prądu pierwotnego. Jeśli w obwodzie pierwotnym popłynie prąd zwarciowy to taki prąd musi być transformowany z dużym błędem aby ochronić przyrządy pomiarowe przed zniszczeniem. Dla przekładników pomiarowych znamionowy prąd bezpieczny musi być stosunkowo mały.

W przekł pomiarowych I_pl musi być małe, uzyskuje się to przez odpowiednie blachy szybko nasycające się.

Przekł zasilające zabezpieczenia muszą transformować duże prądy zakłóceniowe więc powinny mieć one duży prąd I_pl. Rzadko udaje się zastosować te same przekł do pomiarów i zabezpieczeń, stosuje się więc osobne przekładniki lub przekł wielordzeniowe gdzie z jednego rdzenia zasilane są przyrządy pom a z drugiego zabezpiecz.

Klasa dokładności przekł zabezpieczeniowych jest 5p lub 10p.

Konstrukcje przekł prądowych:

wsporcze, przepustowe, szynowe.

Przekładniki przepustowe, szynowe mają uzwojenie pierwotne które stanowi szyna układu elen lub przepust, sam przekł ma uzwojenie wtórne. Przekł prądowe budowane są jako 1-f , pracują w układzie 3-f przy różnych połączeniach.

Układy przekładników

Gwiazdowy trzech przekładników prądowych w sieci 3-f:

Stosowany do zasilania zabezpieczeń nadmiarowo prądowych i odległościowych. Pozwala wykryć zwarcia doziemne jak i fazowe. Najlepszy choć najdroższy.

Układ V - do zabezpieczeń tylko od zwarć międzyfazowych

Ukł do wykrywania zwarć doziemnych składowej zerowej

Układ do zabezpieczeń transformatorów

PRZEKŁADNIK NAPIĘCIOWY - do zasilania cewek napięciowych przyrządów pomiarowych i zabezpieczeń. Ponieważ impedancje tych cewek są bardzo duże stąd przekładnik nap to transformator pracujący na biegu jałowym.

I₁=I₂+I_μ

Przekładnia:

Ku =U1/U2≈Z1/Z2

ΔU%=(ku*U2-U1/U1

Błąd napięciowy wynika ze spadku napięcia i w przekładnikach jest ujemny. Stosując często korektę przekładni napięciowej a jej zwiększenie pozwala na zmniejszenie błędu, wtedy należy zwiększyć liczbę zwojów z1 i są to przekł skorygowane.

Błąd kątowy ΔU - przesunięcie fazowe między napięciem U1 i U2, wyrażony w nim lub w centy radianach.

Uchyb przekład. nap - zależy od obciążenia i nap. pierwotnego (najczęściej nap. pierw. jest stałe i równe nap sieci).

Błąd procentowy - dla obciążenia i nap. znamionowego określa klasę dokładności 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3, a przekł zabezpieczeniowe 3p i 6p.

Napięcia wtórne przekł =100V lub 100/√3 V, a nap pierwotne odpowiada znam szeregowi napięć sieci. Moc znamionowa to takie obciążenie przekł przy którym zachowuje wymaganą dokładność transformacji przy nap 0,8÷1,2 U_1n. Moc graniczna jest określona dopuszczalnymi przyrostami temp. i jest ona kilkakrotnie większa od mocy znamionowej przekł nap.

Przek nap indukcyjne dla napięć średnich.

Przekł pojemnościowe dla napięć >od 110

W wykonanych wnętrzowych przekł SN stosuje się izolacje żywiczne a przy wyk napowietrznym SN stosowane są konstrukcje małoolejowe i izolacje żywiczne.

Schemat przekł pojemnościowego

C1,C2 - pojemności dzielnika napięć

D - dławik

T - przekładnik napięciowy ind.

Rt - rezystancja tłumienia

Zp - impedancja przekładnika i dławika

Zk - impedancja całkowita dzielnika pojem.

Wykres wskazowy

Układy połączeń przekł. nap:

* Ukł gwiazdowe mogą mieć punkt 0 uzwojeń pierwotnych uziemiony lub izolowany w zależności od sposobu pracy sieci.

W sieciach o bezpośrednio uziemionym p. zerowym transf. zasilających (sieci ≥110kV) są stosowane układy o punkcie gwiazdowym uzwojeń pierwotnych uziemionym. Przekł. Powinny być dobrane na napięcia fazowe sieci. W przypadku zwarć doziemnych jednofaz. możliwy jest niewielki wzrost napięcia faz zdrowych.

Stronę pierw. i wtórną zabezpiecza się odpowiednimi przekładnikami bezpiecznikowymi.

Układ V - umożliwia odwzorowanie trójkąta napięć międzyprzewodowych. Może być stosowany w sieciach o nieuziemionym p. zerowym transformatora zasilającego. Przekładniki muszą być dobierane na napięcie międzyprzewodowe.

Ukł 3 przekł dwuuzwojeniowych - stosowany w sieciach z izolowanym p zerowym. Praca normalna odbywa się przy napięciu fazowym. W przypadku zwarć z ziemią dwa przekł mogą pozostawać pod napięciem międzyprzewodowym.

STACJE

Napowietrzne zalety - nie potrzeba budynku (czas budowy stacji i koszty mniejsze). Łatwość transportu i instal. aparatury. Obw stacji przejrzyste, łatwe do obserwacji, łatwe wykonywanie połączeń prowizorycznych. Łatwa rozbudowa.

Wady -zależność warunków pracy stacji od warunków atm -nie mogą być stosowane w warunkach nadmorskich (zasolenie), wysokogórskich (rozrzedzone powietrze i wysokość, oblodzenie, wiatry) w warunkach tropikalnych; Duża powierzchnia zabudowy to kłopoty z lokalizacją (gł na terenie miast).- wymagana jest rozbudowana ochrona odgromowa -trudności w wykonywaniu obwodów pomocniczych, ze względu na długie przewody sterownicze, pomocnicze.

Wnętrzowe zalety: -praca rozdzielni i obsługi nie jest uzależniona od warunków atm -mały obszar zabudowy co ułatwia lokalizację w miastach, prosta ochrona odgromowa, dobre warunki przy obsłudze i instalowaniu aparatury.

Wady: - konieczność budowy budynku i długi czas budowy (oprócz budynków prefabrykowanych); trudności rozbudowy, możliwość rozprzestrzeniania się awarii na całą stację.

Tańsze są stacje wnętrzowe o U<110kV. Koszt stacji wzrasta wraz z napięciem. Z uwagi na coraz większe moce zapotrzebowania w obszarach gęsto zaludnionych, miastach, lub dużych zakładach przemysłowych stacje wnętrzowe budowane są na najwyższe napięcia. Nie ma trudności w doprowadzeniu linii kablowych nn. Wymagania wspólne dla rozwiązań konstrukcyjnych rozdzielni:

−dobór właściwej izolacji rozdzielnic i zachow bezpiecznej odl między częściami będącymi pod napięciem i należącymi do różnych obwodów, oraz między częściami będącymi pod napięciem a uziemionymi konstrukcjami,

− dobór rozdzielnic do warunków zwarciowych,

− ochrona przed działaniem łuku elektrycznego

− bezpieczeństwo obsługi.

Odstępy powietrzne -zależą od: przepięć przejściowych, rozkładu pola elektr, zabrudzenia, wysokości instalowania n.p.m, Inne - ochrona przed porażeniem, warunki mechaniczne, przerwa biegunowa bezpieczna, skutki uszkodzenia izolacji w obw, ciągłość pracy.

Odstępy izolacyjne wzrastają wraz ze wzrostem napięcia i muszą być większe przy występowaniu pola niejednorodnego, zabrudzenia mają wpływ jedynie przy niewielkich odległościach między elementami. Odstępy izolacyjne przerw muszą wytrzymywać przepięcia przemijające charakteryzowane przez nap udarowe wytrzymywane, przy czym przerwa jest w normalnych warunkach atmosferycznych, temperaturowych i wilgotności, ciśnienia 80kPa co odpowiada wys 2000m n.p.m

Odstępy izolacyjne mogą być większe niż podane w tablicy. ale nie zwiększać nadmiernie tych odstępów,

W celu zmniejszenia zabrudzenia należy stosować osłony, hermetyzację lub uszczelnianie. Jeśli zabrudzenie powstaje w wyniku działania urządzenia to uszczelnienie takie może pogorszyć warunki, np. szczotki węglowe w urządzeniach komutacyjnych.

Stopnie zabrudzenia:

1. Nie występuje zabrudzenie, lub występuje zabrudzenie suche i nie przewodzące - zabrudzenie nie ma wpływu na odst izol.

2. Nie występuje normalnie zabrudzenie przewodzące, czasem może wystąpić kondensacja i zabrudzenie może stać się przewodzące - min odst izol =0,2 mm.

3. Występuje zabrudzenie przewodzące lub suche nieprzewodzące, które w wyniku kondensacji staje się przewodzące. Odstęp izol zależy od napięcia, zgodnie z tab i nie mniejszy niż 0,8 mm.

4. Zabrudzenie jest zawsze przewodzące, np. pył, deszcz, lub śnieg - odstęp izol zgodnie z tab i nie mniejszy niż 1,6 mm.

Odstępy izolacyjne powierzchniowe najmniejszy odstęp izolacyjny powierzchniowy jest równy najmniejszemu odstępowi izolacyjnemu powietrznemu bo musza być >lub= odstępom izolacyjnym powietrznym

Zależą od czynników - napięcie znamionowe izolacji lub robocze, zbrudzenie, wilgoć, umiejscowienie odstępu izolacyjnego powierzchniowego, kształt powierzchni izolacyjnej, pole elektryczne, materiały izolacyjne, współzależność odstępów izolacyjnych, czas pracy pod napięciem.

Może też wpływać prąd upływu, który płynie przez izolację, który należy w niektórych przypadkach zmniejszyć w celu zapobieżenia uszkodzenia materiału izolacyjnego, zapobieżenia porażeń elektrycznych, utrzymania właściwego funkcjonowania urządzeń

Stopnie zabrudzenia określone dla odstępów izolacyjnych powietrznych dotyczą również odstępów izolacyjnych powierzchniowych, z wyjątkiem stopnia zabrudzenia, pierwszego powinna być zawsze uwzględniana kondensacja, przy czym kondensacje należy zawsze brać pod uwagę, jeśli temp powierzchni izolacyjnej spada poniżej temp skraplania rosy zawartej w powietrzu oraz jeśli powierzchnia jest zanieczyszczona przez mikroskopijny pył lub sól. Dla urządzeń wnętrzowych nie należy uwzględniać kondensacji wywołanej obniżeniem temp. poniżej temp skraplania rosy, gdyż kondensacja będzie występowała na ścianach budynku a nie wewnątrz na urządzeniach. Natomiast szczególnie narażone na kondensacje będą tunele przechodzące przez przestrzeń o niskiej temp (w warunkach górskich). Dobór odst izola powierzchniowych ze wzgl na porażenie prądem elektrycznym może być szczególnie ważne jeśli w wyniku zawilgocenia może zwiększyć się prąd upływu (mokra ściana w której prowadzona jest instalacja elektr o pogorszonych właściwościach dielektrycznych). Ochrona przed błędnym działaniem dotyczy rozpatrywania ryzyka porażenia elektrycznego pod wpływem zakłócenia. Zjawiska te mają charakter nieregularny i trudny do przewidzenia są one związane z możliwością pojawienia się prądu upływu na urządzeniach telekomunikacyjnych i sterowniczych i itp.

Dobór stacji do warunków zwarciowych.

Urządzenia i połączenia w stacjach muszą być tak dobrane, aby wytrzymać skutki cieplne i dynamiczne prądów zwarciowych. W niektórych przypadkach (w stacjach przemysłowych) występują duże prądy zwarciowe przekraczające 100 kA i wówczas pojawiają się trudności z doborem rozdzielnic, połączenia szynowe o bardzo dużych rozmiarach.

Sposoby ograniczanie prądów zwarciowych:

* przez dobieranie konfiguracji stacji a w przypadku zakładów przemysłowych konfiguracji sieci rozdzielczej tego zakładu.

* unikać połączeń równoległych źródeł zasilających oraz transformatorów.

* sekcjonowanie szyn zbiorczych.

* stosować dławiki zwarciowe na odpływach liniowych.

* skrócić czas trwania zwarcia przez zastosowanie wyłączników ograniczających. Ze wzgl na selektywność działania zabezpieczeń dla wył ograniczających nie uwzględnia się skutków cieplnych prądu zwarciowego.

W rozdzielnicach nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie łuku elektr

Sposoby eliminacji zwarć łukowych

* izolowanie w rozdzielnicach wszystkich części będących pod napięciem,

* ograniczenie możliwości błędnych połączeń (powodowane przez błędne zamykanie lub otwieranie odłączników), stosując blokady odłączników uniemożliwiające otwarcie odłącznika przy złączonym wyłączniku lub odwrotnie.

* stosowanie rozdzielnic dwuczłonowych bez odłączników.

Sposoby ograniczania skutków działania łuku elektr

* dzielenie rozdzielnic na przedziały.

* stosowanie odstępów między szynami i połączeniami w celu zmniejszenie napięcia w łuku a więc jego energii.

* stosowanie czujników łuku działające najczęściej na urządzenia sygnalizujące w stacjach z obsługą.

* stosowanie przegród oddzielających szyny główne, aparaturę pomocniczą, mogą być również stosowane przegrody wprowadzane po wysunięciu członu ruchomego w rozdzielnicach dwuczłonowych.

Bezpieczeństwo obsługi

Odpowiedni jego poziom uzyskuje się przez stosowanie uziemionych przegród lub osłon, barier, poręczy uniemożliwiających dotknięcie urządzeń, przez osłonięcie całych urządzeń uziemiających osłonami przewodzącymi, dzielenie rozdzielnic na przedziały z uziemionymi ściankami, przez izolowanie części będących pod napięciem, przez stosowanie specjalnych środków ochronnych zabezpieczających obsługę przed skutkami zakłóceń a także błędnych połączeń

ROZDZIELNICE WNĘTRZOWE

Istnieją cztery stany :

* Stan pracy - obw główne i pomocnicze zamknięte

* Stan próby - obw pomocnicze zamknięte, obw główne otwarte

* Stan odłączenia - obw główne i pomocnicze otwarte

* Stan rozdzielenia - człon ruchomy poza rozdzielnicą

Rozdzielnice tego typu mają pola:

* pola liniowe

* pola sprzęgłowe

* pola pomiarowe

* pola ochrony przepięciowej

Strefy ochronne w rozdzielnicach wnętrzowych

A - odstęp izolacyjny powietrzny

B - szerokość korytarza

C - wys zawieszenia gołego przewodu od podłogi

D - odl częsci będącej pod napięciem znajdującym się w polu rozdzielnicy od osłny z blachy

E - -- // -- z siatki

F - --//-- od poręczy

Wysokośc drzwi z blachy i siatki muszą wynosić 170 cm poręczy 120. Wys części będącej pod napięciem nieosłoniętej 2m

D=A+3

E=A+10

F= do napięcia 110kV - 120cm; do 10kV - 60cm; 15-20kV - 70 cm; 30kV - 76cm; 40kV - 86 cm

W rozdzielnicach stosuje się korytarze obsługi od strony prądowej rozdzielnicy i nadzoru od strony tylnej rozdzielnicy.

Rozdzielnice z polami otwartymi

Pola otwarte nie mają osłon lub są częściowo osłonięte. Często pola otwarte mają wyposażenie uproszczone w rozłączniki i odłączniki

Rozdzielnice otwarte WN w wykonaniu wnętrzowym

Obwody podobne do rozdzielni napowietrznych, umieszczone w budynku z racji dużego zapylenia środowiska lub innymi względami środowiskowymi. Czasem uzasadnione jest wytwarzanie nadciśnienia w budynku.

Rozdzielnie i stacje osłonięte mogą mieć osłony z blachy a także wykonuje się rozdzielnice gdzie materiałem izol są materiały stałe, ciekłe lub gazowe.

* Z materiałami stałymi budowane w zakresie SN i nie są budowane w zakresie 110 i wyższych ze względu dużą grubość materiału izol. W tych przypadkach szczególnie na złączach występuje niejednorodne pole elektr obniżające wytrzymałość izolacyji materiału. Wszystkie części przewodzące pokrywa się materiałami izolacyjnymi i żywicami epoksydowymi.

Zalety stosowania materiałów stałych:

* Łatwość obsługi i konserwacji rozdzielnicy

* Bezpieczeństwo pracy

* Wyeliminowanie zwarć międzyfazowych

* Z mat izol ciekłymi - posiadają dobre właściwości ale duży ciężar rozdzielnicy i trudności eksploatacyjne więc nie znalazły praktycznego zastosowania.

Są to oleje niepalne. Mat gazowy to sprężone powietrze lub SF₆. Sprężone powietrze stosowane było w starszych rozwiązaniach obecnie stosowany jest SF₆, budowane są w całym zakresie napięć.

Podział na przedziały w rozdz dwuczłon

* Z mat izolacyjnymi gazowymi

Stosowane są rozdzielnice z SF₆ i ze sprężonym powietrzem (starsze konstrukcje obecnie nie produkowane)

Zasady konstrukcji :

* wszystkie tory prądowe umieszczone w szczelnych osłonach, rurach z aluminium, ze stali niemagnetycznej lub stopu Al. Osłony muszą być szczelne i służą jednocześnie jako konstrukcje nośne

* szyny zbiorcze instalowane w oddzielnych rurach w układzie 1-f lub 3 -f w jednej rurze

* aparaty przeznaczone do rozdzielnic fazowych mają wykonanie specjalne. W rozdzielnicach z SF₆ stosuje się wyłączniki z SF₆, w rozdzielnicach powietrznych wyłączniki powietrzne, ciśnienie w wyłącznikach jest inne niż ciśnienie w rozdzielnicy. Układ rozdzielni zależny jest w dużej mierze od ustawienia wyłączników: pionowego i poziomego. Rozdzielnice są w wykonaniu wnętrzowym lub napowietrznym, przy czym napowietrzne muszą mieć zabezpieczenie antykorozyjne.

* W rozdzielnicach umieszcza się czujniki ciśnienia pozwalające na jego kontrolę

Rozdzielnice z SF₆ budowane są na SN, WN, i NN. Charakteryzują się dużą niezawodnością, trwałością, ale są drogie.

Koszt budynku ze względu na wymiary dla rozdzielnic klasycznych jest 4 razy wyższy, ponieważ rozdzielnice z SF₆ są instalowane w gęsto zabudowanych miastach, należy uwzględnić koszty gruntu.

Pole liniowe rozdz z SF₆

Ochrona przed łukiem elektr - podział na przedziały, a w górnej części umieszczone są klapy wydmuchowe, przez które wydostają się gazy powstające w wyniku zapalenia się łuku.

Blokady dla poprawy bezpieczeństwa obsługi uniemożliwiają :

* przestawienie członu ruchomego z położenia pracy do położenia próby, gdy wyłącznik jest zamknięty

* zamkniecie wyłącznika podczas przetaczania członu ruchomego miedzy położeniami pracy i próby

* przestawienie członu ruchomego z położenia próby do położenia pracy, gdy uziemik jest zamknięty

* zamknięcie uziemika, gdy człon ruchomy jest w położeniu pracy

* otwarcie złącza wtykowego obwodów pomocniczych gdy człon ruchomy znajduje się w położeniu pracy

* w polu sprzęgłowym dwuszafowym przestawienie członu ruchomego ze zwieraczem z położenia pracy do położenia próby, gdy człon wyłączeniowy jest w położeniu pracy oraz przestawienie członu wyłącznikowego z położenia próby do położenia pracy, gdy człon zwieracza jest w położeniu próby lub na zewnątrz pola.

Blokada ta wymusza pierwszeństwa wprowadzenia do stanu pracy członu zwieracza a następnie członu z wyłącznikiem, a wyprowadzenie w odwrotnej kolejności.

Inne blokady w rozdzielnicach dwuczłonowych - otwarcia drzwi w przedziale przekładnikowo - przyłączowym lub też blokad związanych z kolejnością łączeń wynikających z zaplanowanego działania.

Stacje transformatorowe osłonięte

Budowane na zasadzie rozdzielnic osłoniętych, wyposażone w uproszczony układ strony WN, transformator i rozdzielnicę nn na jednym poziomie z transformatorem.

Urządzenia te umieszczone są w obudowie z blachy stalowej lub w stacjach miejskich w osłonie betonowej. Stosowane często w stacjach przemysłowych, gdyż mogą być ustawiane przy budynkach oraz w stacjach miejskich. Są to stacje o napięciu SN/nn często 6kV/nn lub 15kV/nn. To także stacje przenośne umieszczane w przyczepach lub kontenerach. Stosowane na placach budowy, przy kopalniach odkrywkowych itp.

Zalety: niski koszt, możliwość demontażu i przeniesienia.

Wyposażone są w aparaturę w wykonaniu wnętrzowym.

Rozdzielnice nn

Maja najczęściej budowę skrzynkową albo szkieletową. Mogą być umieszczane bezpośrednio w pomieszczeniach ruchu elektrycznego, na halach, w korytarzach itp.

Budynki rozdzielnic wnętrzowych

Przy projektowaniu stacji i wyborze lokalizacji należy uwzględnić :

* Odpowiednią wytrzymałość gruntu

* Możliwość odprowadzenia wód deszczowych i niski poziom wód gruntowych

* Możliwość doprowadzenia linii napowietrznych i kablowych

* Możliwość doprowadzenia dróg dojazdowych, szczególnie przy dużych stacjach

Zalecany układ komunikacyjny stacji

1. Korytarz i klatka schodowa centralna

2. Nastawnia

3. Pomieszczenia dla obsługi

4. Warsztat i magazyn

5. Rozdzielnia napowietrzna z transformatorem

6. Akumulatornia

7. Akumulatory

8. Przedsionek

9. Magazyn kwasu

10. Sprężarki

11. Rozdzielnia wnętrzowa

12. Komora transformatorowa WN/nn

13. Rozdzielnia wnętrzowa WN poziom dolny

14. Rozdzielnia wnętrzowa WN poziom górny

15. Klatka schodowa lub drabina awaryjna

Wejścia do poszczególnych pomieszczeń powinny być tylko z klatki schodowej centralnej (lub awaryjnej), natomiast nie może być korytarzy pomiędzy poszczególnymi pomieszczeniami.

Dopuszcza się przejście między rozdzielnią WN i rozdzielnią nn pod warunkiem posiadania odpowiednich uprawnień przez obsługę. Wejście z zewnątrz może być do klatki schodowej i awaryjnej oraz do komory transformatorowej, która może mieć wejście tylko z zewnątrz.

Pomieszczenia powinny być tak rozmieszczone, aby istniała możliwość najkrótszych połączeń elektrycznych miedzy rozdzielniami oraz między rozdzielniami a transformatorem.

Odległość każdego punktu rozdzielni od drzwi nie może być większa od 20 m.

Zalety budynków prefabrykowanych:

* Krótki czas budowy

* Łatwość rozbudowy

* Tańsze

* Szczególnie korzystne jak maja typowe projekty

Ustawienia transformatorów w stacjach

Transformatory powyżej 100 kVA muszą być ustawione w oddzielnych pomieszczeniach zwanych komorami transformatorowymi. Komory muszą mieć odpowiednio wytrzymałe ściany oraz drzwi z blachy stalowej, również o odpowiedniej wytrzymałości.

W celu zapobieżenia rozlania oleju muszą być wykonane progi i spadki umożliwiające spłyniecie oleju do dołu ściekowego.

Dół ściekowy wykonuje się dla każdego transformatora lub jeżeli jest kilka transformatorów wykonuje się jeden dół ściekowy połączony kanałami ze wszystkimi transformatorami. Powinien mieć pojemność 20÷100% oleju transformatorowego. Powinien być przykryty rusztem i warstwą tłucznia w celu zgaszenia pożaru oleju. Ze względu na straty mocy musi być zapewniona odpowiednia wentylacja komór transformatorowych. Powierzchnia otworu wlotowego S = (∆P / √H) · 0,18

∆P - straty mocy transformatora w kW

H - wysokość od podłogi do środka otworu wlotowego

Jeżeli chłodzenie jest niewystarczające przez konwekcję naturalna to należy zastosować konwekcje wymuszoną przez umieszczenie wentylatora w otworze wylotowym.

Transformatory o mocy mniejszej od 100 kVA oraz transformatory z olejem niepalnym i suche można ustawiać w pomieszczeniach z ruchem elektrycznym.

STACJE NAPOWIETRZNE

Strefy ochronne w stacjach:

C- wysokość zawieszenia przewodu gołego od terenu stacji w miejscu nieogrodzonym C=1+250 cm

W miejscu ogrodzenia wysokość ta wynosi 2m.

H- odległość dolnej krawędzi porcelany izolatora urządzenia nieogrodzonego na terenie stacji od terenu rozdzielni.

D, E, F, - D=1+3, E=1+10, F=100 (dla Un<110kV, 110kV=125cm, 220kV=215cm)

Odstępy poziome urządzenia będącego pod napięciem od osłony z blachy, siatki i poręczy na terenie stacji

G1,G2 - odległości poziome urządzenia pod napięciem od ogrodzenia zewnętrznego stacji (dla ogrodzenia ażurowego G1=A+150cm a dla pełnego G2=A+100 cm)

I - odległość przewodu pod napięciem od terenu poza obszarem stacji.

Elementy konstrukcyjne w stacjach napowietrznych.

Szyny zbiorcze w wykonane w postaci linek stalowo-aluminiowych a przy Un>220 kV w postaci dwóch, trzech przewodów na fazę (przewody wiązkowe). Połączenia wykonuje się przewodami stalowo-aluminiowymi. Czasem szyny wykonuje się przewodami rurowymi miedzianymi lub Al.

Aparatura w stacjach musi być w wykonaniu napowietrznym natomiast aparatura pomocnicza umieszczona jest w nastawniach albo sterowniach umieszczonych w polach rozdzielni. Aparaturę mocuje się na konstrukcjach stalowych lub z betonu zbrojonego.

Teren stacji.

Musi być zniwelowany, musi stanowić płaszczyznę z niewielkim spadem uwarunkowanym naturalnym położeniem terenu. Musi być zabezpieczony przed wodami gruntowymi i muszą być odprowadzone wody deszczowe. Na terenie stacji należy wykonać drogi wewnętrzne i zaleca się wykonanie kanałów kablowych wzdłuż tych dróg bez krzyżowania się.

Rozdzielnie napowietrzne

* Układ grzebieniowy. W układzie tym przewody prowadzone są na 3 poziomach. Najwyższy poziom są to przewody łączące szyny zbiorcze z wyłącznikami, poziom niższy stanowią szyny zbiorcze i jeszcze niższy połączenia między urządzeniami: wyłącznikiem, przekładnikami, iskiernikiem.

* Ukł szeregowo-podłużny, tu występują 2 poziomy prowadzeń przewodów: poziom szyn zbiorczych i poziom przewodów łączących urządzenia. Odłączniki są ustawione w płaszczyźnie równoległej do szyn zbiorczych.

Stacje napowietrzne NN mają rozbudowane układy połączeń o kilku systemach szyn zbiorczych i z szynami obejściowymi.

Ustawienia transformatorów w stacjach napowietrznych. - należy je ustawiać na fundamentach, do których mocuje się konstrukcje wsporcze najczęściej w postaci szyn umocowanych do podkładów kolejowych. W celu zabezpieczenia przez rozlaniem się oleju oraz gaszenia pożaru oleju należy otoczenie transformatora wypełnić żwirem, tłuczniem.

Nastawnie - w nich aparatura pomiarowa, zabezpieczeniowa, sterownicza, kontrolna a więc aparatura obwodów pomocniczych. Nastawnia może być z aparaturą ustawioną w kształcie L, U, lub elipsy.

1. pulpit nastawniczy

2. aparatura sterowniczo-pomiarowa

3. aparatura przekaźnikowo-licznikowa

W pulpicie nastawniczym wewnątrz montuje się aparaturę, a na płycie czołowej muszą być odwzorowane obwody główne stacji z sygnalizacją stanu wyłączników.

Ochrona odgromowa stacji - ma na celu ochronę od bezpośredniego uderzenia pioruna oraz od przepięć przenoszonych przez linie w przypadku wyładowań atmosferycznych do tej linii.

* Ochrona od bezpośredniego uderzenia pioruna - należy stosować w stacjach o napięciu 15kV i wyższym i transformatorach o mocy 1600kVA i wyższych. Realizowana za pomocą zwodów pionowych pojedynczych lub wielokrotnych.

Ochrona od przepięć przenoszonych przez linię - realizowana za pomocą odgromników i iskierników przyłączonych równolegle do doziemnej izolacji przyrządu.

Urządzenia stacji połączone bezpośrednio liniami lub za pomocą kabli o długości do 2km powinny być chronione za pomocą odgromników. Nie jest wymagana ochrona od przepięć piorunowych stacji połączonych jedynie odcinkami kabli o dowolnej długości z innymi stacjami, do których nie wchodzą linie napowietrzne oraz w stacjach połączonych liniami napowietrznymi wyłącznie przez transformatory.

Gdy do stacji dochodzą linie napowietrzne o Un=110kV niechronione od bezpośrednich uderzeń pioruna i nie mające podejść o długości 500m należy stosować dławiki przepięciowe na każdą fazę o L=1000μH(co najmniej).

Odgromniki należy instalować możliwie najbliżej urządzeń chronionych szczególnie transformatorów, które narażone są na skutki przepięć. Zaleca się instalowanie odgromników w bezpośrednim sąsiedztwie transformatorów.

W układach z punktem gwiazdowym nieuziemionym skutecznie odgromniki należy stosować w punkcie gwiazdowym transformatora.

Połączenie odgromników z uziomem stacji należy dokonywać najkrótszymi połączeniami.

OBWODY POMOCNICZE W STACJACH

Są to: obwody pomiarowe, zabezpieczeniowe, sterownicze, sygnalizacyjne.

Obwodami pomocniczymi zajmuje się automatyka energetyczna która dzieli się na:

- zabezpieczeniową: eliminacyjna, prewencyjna i restytucyjna

- informacyjna

- regulacyjna

- manewrowa

Automatyka Zabezpieczenia

ELIMINACYJNA to zabezpieczenie transf. i linii. Szyny zbiorcze są w zasięgu zabezpieczenia linii a w bardzo dużych stacjach przy większej liczbie układu szyn stosuje się oddzielne zabezpieczenia najczęściej różnicowe.

Najczęściej stosowane zabezpiecz transf. w stacjach:

Transf. 110/SN i mocach 6,3 ÷ 31,5MVA

* gazowo przepływowe dwustopniowe - od zwarć wewnętrznych.

* gazowo przepł przełącznika zaczepów - od zwarć wewnętrznych

* termometryczne - od przeciążeń

* różnicowo wzdłużne - od zwarć wewnętrznych i na wyprowadzeniach

nadprądowo zwłoczne - od przewężeń wywołanych zwarciami zewnętrznymi

Transf. SN/SN o mocach 1 ÷ 10 MVA

* gazowo przepływ 1 lub 2 stopniowe - od zwarć wew

* termometryczne 2stopniowe - od przeciążeń

* nadprądowe bezzwłoczne - od zwarć wew i na wyprow

* nadprądowe zwłoczne - od przeciążeń wywoł zw zewn

Zabezpieczenia linii

* porównawczo zwarciowe z łączem telekom, odległościowe z łączem telekom, ziemnozwarciowe, nadprądowo zwłoczne - dla linii systemowych 220-400kV, podstawowych i rezerwowych

* odległościowe z lączem telekom, ziemnozwarciowe, nadpradowo zwłoczne - dla linii lokalnych, podstawowych i rezerwowych

* nadprądowo zwłoczne, nadpradowo bezzwłoczne, ziemnozwarciowe, kierunkowe - dla linii SN 6-30kV

Tradycyjne przekaźniki zabezpieczeniowe są zastępowane przez układy ZAZ, SMAZ - oparte na elementach półprzewodnikowych i układach scalonych. składające się z wymienialnych modułów (więc można składać kompletne zabezpieczenie w linii transf. generatora itp.) wyposażone w moduły współpracy z układami telemechaniki a także mogą zawierać moduły pomiarowe, sygnalizacyjne itp.

Zabezpieczenia kompleksowe systemu ZAZ

ZAZ-TS - autotransf sprzęgające 400/220kV, 400/110kV,

220/110kV

ZAZ-TR - transf 110/SN w sieci rozdzielczej

ZAZ-GT - bloki generatorowo transformatorowe

ZAZ-S - silniki WN

ZAZ-LR - linie rozdzielcze 6-30kV

RESTYTUCYJNA: SPZ, PZW, SZR

SPZ - jednokrotny ( W,Z,W) czas przerwy 0,3 - 1s

SPZ - dwukrotny ( W,Z,W,Z-W)

czas przerwy t₁=0,5 - 1s , t₂=2 - 20s

PZW- ponowne załączenie wyłącznika podobne do SPZ

jednokrotnego stosowane w prostych stacjach

Układy SPZ w sieciach napowietrznych

* jednokrotny 1-f i 3-f - dla sieci o napięciu 220, 400kV

* jednokrotny (dla linii promieniowej może być 2krotny) -

dla sieci o napięciu110kV

* 1 lub 2 krotny 3-f - dla sieci o napięciu 6 - 30kV

SZR

W stacji głównej SZR na liniach zasilających ponieważ zakłady są zasilane z jednej linii a druga stanowi rezerwę załączaną w przypadku zaniku napięcia ze źródła podst. Często powraca się do zasilania z źr podst po pojawieniu się napięcia bo zwykle jest ono korzystniejsze i bardziej ekonomicznie (mniejsze straty w energii).

W stacji oddziałowej

* na liniach zasilających

* w sprzęgle - dwie lnie kablowe zasilają oddzielne sekcje szyn. Przy zaniku napięcia na jednej linii, SZR załącza wyłącznik w sprzęgle i jedna linia zasila całą stację oddziałową lecz obie linie kablowe muszą być dobrane na moc obu transformatorów

* w polu transf jednego z transf (rezerwa jawna) transf załączany jest tylko w przypadku awarii transf podst, często stosowany w stacjach zasilających odbiorców o dużej mocy z sieci rozdzielczej SN.

W stacjach przemysłowych SZR w sprzęgle rozdzielni oddziałowej nn wówczas dwa transf pracują jednocześnie na wydzielone sekcje szyn a przy odłączeniu 1 z transf SZR zamyka łącznik sekcyjny i ważniejsze odbiory są zasilane z 1 transf a mniej ważne odłączane. Układ często stosowany w stacjach przemysłowych przy dużych transf (1,6MVA) tym bardziej że pozwala na ograniczenie prądów zwarciowych.

PREWENCYJNA

SCO - przy nadmiarze lub deficycie mocy w syst zmienia się częstotliwość więc należy odłączyć część odbiorców albo zmniejszyć moc w celu stabilnej pracy systemu.

Układy SCO stosowane w sieciach krajowych

Istopień f=48,8; IIstopień f=48,4; IIIstopień f=48; IVstopień f=47,8; Vstopień f=47,2

Amperomierze - do kontroli obciążenia poszczególnych obwodów.

Woltomierze - do kontroli napięcia w systemach szyn i do kontroli napięcia na linii w polach linii.

Watomierze i waromierze - do pomiaru rozpływu mocy biernej i czynnej w liniach oraz do pomiaru mocy pobieranej przez transformator i odbiorców

Częstotliwościomierze - w dużych stacjach do sygnalizacji i synchronizacji

Mierniki rejestrujące i wskazujące,

rejestrujące stosuje się gdy ich odczyty służą do analizy prawidłowej pracy stacji. W stacjach bez obsługi ogranicza się stosowanie mierników wskazujących. Jeśli wymagają instalowania przekładników a nie wykorzystuje się przekładników do zabezpieczeń to ogranicza się ilość mierników wskazujących. Mierniki wskazujące i rejestrujące powinny mieć klasę nie gorsza niż 1 i 5 natomiast jeśli pełnia role tylko wskaźników to powinny mieć klasę 2,5

Przetworniki pomiarowe- do przetwarzania różnych sygnałów pomiarowych na ujednolicony sygnał stało prądowy, przydatne w stacjach bez obsługi do przesyłania sygnałów pomiarowych na odległość. Do współpracy z przyrządami analogowymi stosowane są przetworniki a/a. Sygnały takie są przesyłane na niewielkie odległości łączami przewodowymi.

Przetworniki a/f mogą współpracować z przetwornikami analogowymi przekształcone w przetworniki f/a .

Z przetwornikami a/c mogą współpracować przyrządy cyfrowe lub analogowe po przekształceniu sygnału w przetworniku c/a

Pomiarowe rejestratory cyfrowe - rejestrują i drukują wszystkie istotne wielkości pomiarowe, rejestrują przekroczenia zadanych granic zmienności wybranych wielkości pomiarowych za pomocą drukarek alarmowych, mierzą wybrane wielkości

Sygnalizacja: stanów łaczników, zakłóceniowa i ostrzegawcza. Stan wszystkich łączników musi być sygnalizowany, Najlepsze warunki sygnalizacji uzyskuje się stosując wskaźniki typu schematorowego, można stosować kolorowe lampki sygnalizacyjne w postaci światła ciągłego lub migowego.

Sygnalizacja świetlna stosowana, gdy nie ma konieczności natychmiastowego ustosunkowania się obsługi do sygnału.

Sygnalizacja zakłóceniowa - stosowana dla wyłączników, mogą one zmieniac swoje położenie samoczynnie i musi to być sygnalizowane na schemacie synoptycznym stacji lub na pulpicie. wyłączniki można wyposażyć w sterowniki kwitujące wymuszające na obsłudze ustosunkowanie się

Sygnalizacja ostrzegawcza - związana ze stanami zakłóceniowymi w pracy urządzeń np ze wzrostem temp. oleju w transf, obniżeniu się ciśnienia sprzężonego powietrza w zbiorniku, przepaleniu się wkładki bezpiecznikowej. Akustyczna w przypadku ważniejszych alarmów lub świetlna. sygnałach stacjach bez obsługi informacja o sygnałach musi być przekazywana do ośrodka dyspozytorskiego.

Sterowanie

W stacjach dotyczy odłączników i wyłączników

Wymagania układu sterowania:

- impulsy sterownicze powinny być samoczynnie kasowane po zakończeniu czynności łączeniowej

- układ powinien umożliwiać sterowanie przyciskami lub sterownikiem

- powinien być przystosowany do współpracy z automatyka SPZ, SZR, SCO, PZW, zabezpieczeniami.

- Szczególnie ważne linie ze względu na rozliczane miedzy okresowe.

Telemechanika

* Telesterowanie

* Telesygnalizacja

* Telemetria

Schemat przepływu info w systemie DETEC

Jest to układ telemechaniki do zdalnego nadzorowania i sterowania pracą stacji bez obsługi. W stacji nadzorującej umieszcza się stację centralną PC natomiast w stacjach nadzorowanych podstacje PS. Liczba podstacji może być do 10. Kanałami transmisji od PC do PS przesyła się sygnały sterujące i regulacyjne, natomiast kanałami transmisji od PS do PC przesyła się pomiary, informacje o zadziałaniu łączników i inne sygnały informacyjne.

W stacji PC następuje zbieranie i przetwarzanie danych oraz ich analiza i część danych wyświetlana jest na tablicach synoptycznych oraz zapisywana na drukarkach raportowych. Niektóre wybrane dane są przekazywane do wyższego poziomu dyspozytorskiego.

Ze stacji PC przekazywane są informacje do pamięci informacyjnej i więc do tablic synoptycznych czy drukarek raportowych. Stacja PC jest połączona z komputerem, który pozwala operatorowi na podejmowanie niektórych decyzji oraz zmianę oprogramowania sterowania stacji nadzorowanych, zmianę programu rejestracji danych itp. Wprowadzono podział informacji na informacje cykliczne i sporadyczne.

* Cykliczne to np. pomiary wielkości rejestrowane w równych odstępach czasu.

* sporadyczne to np. meldunki o zadziałaniu łączników alarmów itp.

Jeżeli nie jest potrzebny pełen zakres telemechaniki to stosuje się uproszczone układy np. układ UTJ-64 który umożliwia przekazywanie na odległość tylko wyników pomiarów i meldunków do stacji nadzorującej, nie ma natomiast możliwości sterowania stacjami nadzorowanymi. Tak wiec kanały transmisji są tylko od stacji nadzorowanych do stacji dyspozytorskich.

Łączność w stacjach

Stacje muszą być wyposażone w łącza telefoniczne przy czym duże stacje energetyki zawodowej mają łącza telefonii abonenckiej i łącza telefonii nośnej wielkiej częstotliwości które jest łączem tylko dyspozytorskim. Obecnie wprowadza się łącza radiowe jako bardziej niezawodne.

Komputery w stacjach

W stacjach elektroenergetycznych komputery wykorzystywane są do:

* prowadzenia obliczeń numerycznych

* zbierania i przetwarzania danych

* sterowania procesami

Komputer oddziałuje na proces poprzez urządzenia pośredniczące. Z procesu przekazywane są meldunki do komputera poprzez urządzenia pośredniczące. Komputer porównuje otrzymane informacje z modelem matematycznym i poprzez urządzenia pośredniczące może oddziaływać na proces. Jest to proces sterowania w pętli zamkniętej.

Istnieją również procesy sterowania w pętli otwartej inaczej procesy nadzoru gdzie informacje przekazywane są z procesu przez urządzenie pośredniczące do komputera. Natomiast decyzje podejmuje operator a nie komputer. Decyzje operatora są podejmowane poprzez przyciski na pulpicie sterowniczym. Informacje te są przekazywane do komputera który np. sprawdza poprawność podejmowanych decyzji i oddziałowuje na proces. Komputery sterujące procesem prowadzą obliczenia w czasie rzeczywistym. Oznacza to że programy i podprogramy uruchamiane są przez zegar wewnętrzny komputera lub w wyniku wyst określonych zdarzeń lub ich komplikacji.

Ponieważ zadania mają różną ważność stąd programy i podprogramy mają różne priorytety. W przypadku zadań o jednakowym priorytecie wykonywane są w kolejności ich zdarzenia. Wszystkie alarmy są traktowane jako zadanie o najwyższym priorytecie.

Zadania komputerów mogą być różne, najprostszym zadaniem jest zbieranie i przetwarzanie danych. Komputer zbiera dane analizuje i syntezuje i podaje jedynie te wyniki, które są istotne dla procesu. Bardziej złożone zadanie polega na tym, że komputer zbiera dane przetwarza je i analizuje , porównuje dane z modelem matematycznymi podaje operatorowi zaistniałe lub spodziewane zagrożenie. Decyzją jednak podejmuje operator, a więc jest to sterowanie w pętli otwartej. Najbardziej złożonym procesem jest sterowanie w pętli zamkniętej gdy komputer na podstawie zebranych informacji poprzez urządzenia pośredniczące oddziałowuje na proces. Oczywiście zawsze musi istnieć możliwość podejmowania decyzji poprzez operatora.

Schemat blokowy systemu komputera

W zakresie zbierania i przetwarzania danych komputer może np. realizować następujące zadania:

* zbieranie i przetwarzanie danych charakteryzujących pracę stacji i wartość prądu, napięć kątów fazowych, częstotliwości z danych tych komputer może obliczać pozostałe wielkości np. moce czynne i bierne

* rejestracje wielkości opisujące pracę stacji, rejestracje zakłóceń systemowych, rejestracje awarii wielkości przed i po awarii, analizę awarii

* sygnalizacje przekroczeń wartości dopuszczalnych, alarmy, lokalizacja uszkodzeń

* informacje o stanie urządzeń, podawanie informacji na żądanie np. napięcie baterii akumulatorów, ciśnienie powietrza w układzie sprężonego powietrza, temperatura itp.

* sporządzenie raportów zdarzeń jak np. stanów alarmowych, raportów przekroczeń, dopuszczalnych przekroczeń itp.

Komputer może sterować pracą wyłączników, regulacją mocy czynnej i biernej, obciążeniem a także wszystkimi czynnościami łączeniowymi. Teoretycznie możliwa byłaby również realizacja wszystkich zabezpieczeń przez komputer, potrzebny byłby wówczas bardzo szybki komputer gdyż ilość decyzji i analiza stanu systemu jest bardzo obszerna i musi być dokonana w bardzo krótkim czasie. Komputer również może dokonać optymalizacji pracy stacji.

Struktura systemu komputera w stacji

Zbieranie danych

System zbierania danych obejmuje w pierwszej kolejności następujące wielkości analogowe:

* moce czynne i bierne poszczególnych linii odpływowych

* temperaturę uzwojeń transformatora oraz temperaturę oleju

* natężenie prądu w polach transformatorów

* napięcia na poszczególnych systemach i sekcjach szyn

* napięcie baterii akumulatorów

System akwizycji danych obejmować powinien przede wszystkim stany podstawionych urządzeń operacyjnych: wyłączników i odłączników, a następnie informacje o stanie innych urządzeń obiektu jak np. połączenie zaczepów transformatorów liczba połączenia wentylatorów transf. chłodzących transformator itp.

Program wydruku alarmów - na podst charakteru alarmu program formułuje meldunek który zawiera informacje: czas, nazwa obiektu, określenie alarmów właściwych dla danego obiektu, wielkość mierzona (jeśli potrzeba), wielkość graniczna (jeśli potrzebna)

Zakres wizualizacji

* Monitor ekranowy do szybkiej komunikacji operatora z komputerem do wywoływania informacji na żądanie oraz wyświetlanie pojedynczych alarmów lub ich zbiorów.

* Drukarka raportowa do prowadzenia dziennika zdarzeń:

* zapisywania chronologicznego

* poleceń operatora

* zadziałania poszczególnych łączników manewrowych i zakłóceniowych oraz do zapisywania w ustalonych okresach wybranych wielkości charakteryzujących stan pracy

* Schemat synoptyczny do przedstawienia aktualnych topologii stacji, stanów wyłączników i konfiguracji np. załączonych linii transformatorów itp.

* Mierniki cyfrowe na pulpicie operatora umożliwiają dowolne pomiary z obrębu stacji.

* Sporządzanie raportów - zajmuje się tym odpowiedni program, którego zadaniem jest okresowy wydruk lub wydruk na żądanie operatora, zapis raportu odbywa się na drukarce raportowej na zasadach prowadzenia dziennika zdarzeń. Ponadto operator może zażądać wydruku danych na drukarce konwersacyjnej lub pokazaniu na monitorze.

* Program doradztwa Najbardziej pracochłonnym i odpowiedzialnym zadaniem operatora jest sporządzenie kart przełączeń gdyż błędne przełączenia mogą prowadzić do bardzo groźnych skutków nie tylko dla samej stacji ale także dla systemu. Może być realizowany w dwóch wariantach:

** wariant 1 - po sprecyzowaniu przez operatora za pomocą przycisku na pulpicie sposobu przełączania na drukarce konwersacyjnej dopisane zostają karty przełączenia w kolejności od pierwszej do ostatniej czynności połączeniowej. Kolejno wykonywane czynności łączeniowe odnotowywane są na drukarce raportowej na ogólnych zasadach prowadzenia dziennika zdarzeń. Potwierdzenie wykonywania czynności łączeniowej wypisane jest na drukarce konwersacyjnej lub pokazane na monitorze.

** Wariant 2 - po sprecyzowaniu przez operatora czynności łączeniowej rozkazy karty przełączeń wypisywane są etapami metodą krok po kroku z uzależnieniem przejścia do kolejnej czynności po potwierdzeniu wykonania poprzedniej czynności. Kolejne czynności odnotowane są na drukarce raportowej na zasadzie prowadzenia dziennika zdarzeń.

Realizacje ogólnego algorytmu sporządzenia karty przełączeń jest następująca:

** start programu doradztwa

** identyfikacja czynności łączeniowej

** analizacji legalności czynności łączeniowej

Potrzeby własne stacji

Odbiory potrzeb własnych stacji mają za zadanie zapewnienie warunków prawidłowej pracy urządzeń stacyjnych zarówno w warunkach normalnych jak i zakłóceniowych

* oświetlenie terenu

* urządzenia grzejne i sanitarne

* urządzenia pomocnicze, mechaniczne

* urządzenia specjalistyczne związane bezpośrednio z wyposażeniem stacji

* mogą być zasilane prądem przemiennym lub stałym

Odbiorników zasilane prądem przemiennym:

* silniki wentylatorów i pomp układu chłodzenia transformatorów

* silniki napędu przełączników zaczepów transformatorów

* prostowniki oraz prostownice do ładowania baterii akumulatorów lub do bezpośredniego zasilania obwodów pomocniczych prądu stałego

* silniki sprężarek i innych urządzeń sprężonego powietrza

* silniki napędu łączników

* niektóre zabezpieczenia przekaźnikowe urządzenia automatyki, sygnalizacyjne, sterownicze blokujące, rejestrujące

Odbiorniki zasilane prądem stałym:

* silniki napędów łączników

* oświetlenie awaryjne

* niektóre zabezpieczenia przekaźnikowe

* urządzenia automatyki, sygnalizacyjne, sterownicze, blokujące i rejestrujące

* urządzenia pomocnicze kompensatorów

Źródła zasilające Do zasilania obwodów pomocniczych prądem przemiennym stosuje się:

* transformatory obniżające o wtórnym napięciu 380 / 220 V

* transf. uziemiające służące do stworzenia sztucznego punktu uziemiającego o uzwojeniu dodatkowym o napięciu 380 / 220 V. Obce źródła znajdujące się poza stacją

* przekładniki napięciowe

* przekładniki prądowe współpracujące z przekładnikami wyrównującymi

w przypadku stacji mających 2 zależne źródła zasilania a w szczególności w dużych stacjach energetyki przemysłowej należy stosować układ SZR.

W stacjach nie mających napięcia 380/220V należy stosować przekładniki napięciowe które można obniżać do mocy granicznej. Przy czym do tych celów należy stosować oddzielne przekładniki napięciowe. Często do zasilania potrzeb własnych w dużych stacjach stosuje się trzecie uzwojenie transformatora trójuzwojeniowego.

Jako źródło prądu przemiennego stosuje się przekładniki nasyceniowe które mogą zasilać przekaźniki i obwody łączników. Znajdują one zastosowanie w układach transformatorów

Y - Δ lub Y - Y o izolowanym punkcie zerowym.

Przekładniki nasyceniowe z normalnie zwartym uzwojeniem wtórnym służą do indywidualnego zasilania napędów łączników.

Przekładniki nasyceniowe otwartym uzwojeniem wtórnym służą do zasilania z szyn zbiorczych napięcia pomocniczego najczęściej 100V z których zasilane są przekaźniki. Uzwojenie pierwotne takich przekładników przyłączone jest do przekładników prądowych połączonych w linie zasilające.

Do zasilania obwodów prądem stałym stosuje się:

- akumulatornie,

- źródła obce znajdujące się poza stacją i bloki prostownikowe zasilane z transformatorów potrzeb własnych stacji.

Dużą niezawodnością odznaczają się obce źródło prądu stałego gdyż nie mają na nie wpływu zakłócenia stacji.

Akumulatornie i zespoły prostowników.

Jako akumulatory stosuje się kwasowe lub zasadowe.

Zalety kwasowych:

- mniejsze różnice napięć na początku i na końcu wyładowania,

- mniejsza rezystancja wewnętrzna,

- możliwość ładowania napięciem różnym od napięcia pracy buforowej,

- niski koszt,

Ogniwa zasadowe są mniej wrażliwe na wstrząsy, na niską temperaturę oraz mogą pozostawać przez dłuższy czas rozładowane.

Z tych względów w stacjach z obsługą stosuje się ogniwa kwasowe, natomiast ogniwa zasadowe stosuje się w urządzeniach przewoźnych.

Zaleca się stosowanie baterii akumulatorów o napięciach 220V i 110V do których wymagane jest osobne pomieszczenie. Natomiast baterie akumulatorów o napięciach 24V i 48V mogą być umieszczone bezpośrednio w polach lub też w sterownicach.

Układy współpracy baterii akumulatorów z prostownikami.

a) układ buforowy. b) układ z podwójną

ładownicą:

c) układ z przeciwogniwem: d) układ obejściowy:

e) układ z baterią dodatkową:

1. bateria. 2. prostownik. 3. wyłącznik. 4. przełącznik. 5. podwójna ładownica.

6. przeciwogniwa. 7. wyłącznik do zwierania przeciwogniwa. 8. bateria główna.

9. bateria dodatkowa. 10.prostownik główny. 11. prostownik dodatkowy.

12. zawór prostowniczy. 13. wyłącznik pomocniczy. 14. przełącznik dwupołożeniowy.

Układ A - bateria akumulatorów i prostownik są przyłączone do szyn, wyłącznik 3 zamknięty a wyłącznik 4 w położeniu prawym. W ten sposób bateria akumulatorów jest stale doładowywana, po zaniku napięcia przemiennego na prostowniku zasilanie szyn przejmuje bateria akumulatorów. Istnieje możliwość ładowania baterii akumulatorów bez dołączania jej do szyn wtedy wyłącznik 4 przestawia się w położenie lewe.

Układ B. Pracuje jako buforowy ale możliwa jest tutaj regulacja napięcia w przypadku np. wyładowania się baterii jeśli tylko ona zasila szyny. Możliwe jest również szybkie doładowanie baterii bez konieczności odłączania od szyn.

Układ C - regulacja napięcia odbywa się przeciwogniwami 7, układ normalnie pracuje jako buforowy.

Układ D - bateria akumulatorów podstawowa 8 pracuje buforowo z prostownikiem głównym 10, natomiast akumulatory dodatkowe 9 stanowiące około 10% baterii podstawowej są ładowane niewielkim prądem konserwującym z prostownika 11, wyłącznik 13 otwarty. Przy zaniku napięcia przemiennego wyłącznik 13 zostaje zamknięty, baterie 8 i 9 są łączone szeregowo i zasilają szyny.

Układ E - bateria dodatkowa 9 stanowi około 20% baterii głównej 8 i jej naładowanie utrzymywane jest poprzez prostownik dodatkowy 11. W normalnych warunkach buforowo pracuje prostownik 10 i bateria główna 8. Przy zaniku napięcia przemiennego przełącznik 14 przełącza się w położenie prawe, bateria 8 i 9 łączone są szeregowo i zasilają szyny.

Kondensatory w stacjach - do kompensacji mocy biernej przy czym kompensacja jest grupowa na szynach S.N. lub n.n. Buduje się je jako niewielkie jednostki i stąd nawet duże baterie składa się z jednostek małych (bateria sekcjonowana).

Straty mocy czynnej w kondensatorach są niewielkie i wynoszą 0,25 - 0,5% mocy znamionowej i nie uwzględnia się ich jako strat, natomiast mogą one powodować nagrzewanie.

Sposoby przyłączania kondensatorów do szyn:

a)

b)

c)

a) bateria dołączona do szyn n.n , włączenie baterii samoczynne sterowane regulatorem,

b) bateria dołączona do szyn S.N za pomocą wyłącznika,

c) bateria podzielona na dwa człony dołączona jest do szyn zbiorczych S.N za pomocą rozłącznika kondensatorowego. Bateria nie jest dostosowana do samoczynnej regulacji.

Do łączenia baterii kondensatorów o napięciu do 1kV należy stosować wyłączniki samoczynne lub styczniki rys a. a do łączenia baterii kondensatorów powyżej 1 kV wyłączniki lub rozłączniki dostosowane do łączenia kondensatorów rys b i c.

Przy doborze aparatury należy uwzględniać specyficzne warunki łączeniowe. Maksymalny prąd przy załączaniu baterii nie może przekraczać prądu szczytowego wyłącznika lub kondensatorów. Warunki doboru są spełnione gdy prądy znamionowe łączników stanowią następujące krotności prądu znamionowego baterii kondensatorów:

- łączniki samoczynne 1,4,

- łączniki drążkowe ręczne 2,

- wkładki bezpiecznikowe szybkie 2 - 3,

- wkładki bezpiecznikowe zwłoczne 1,2 - 1,6,

Przy doborze wyłączników należy sprawdzić możliwości gaszenia łuku bez powtórnych zapłonów. Obciążalność prądowa przewodów powinna wynosić 1,4 prądu znamionowego kondensatorów. Do rozładowania baterii kondensatorów należy stosować rezystory rozładowcze które powinny rozładować kondensatory do napięcia bezpiecznego 50V w czasie 60s dla baterii W.N i 300s dla n.n.

Uziemienia w stacjach.

ochronne, robocze, odgromowe i pomocnicze.

Uziemieniu podlegają następujące części wysokiego napięcia:

- podstawy, kadłuby, osłony maszyn elektrycznych i transformatorów, wyłączników i innych przyrządów,

- napędy łączników,

- uzwojenia wtórne przekładników,

- osłony metalowe rozdzielnic,

- konstrukcje stacji napowietrznych i wnętrzowych,

- mufy, powłoki i pancerze kabli oraz osłony przewodów,

- bariery, ogrodzenia części będących pod napięciem,

- stanowiska obsługi i inne części mogące znaleźć się pod napięciem.

Uziemienia robocze stanowiące celowe połączenia z uziomem określonego punktu obwodu elektrycznego przeznaczone do zapewnienia prawidłowej pracy urządzeń elektrycznych w warunkach normalnych i zakłóceniowych. Do tych uziemień należy:

- uziemienie punktu gwiazdowego uzwojeń dolnego napięcia transformatora obniżającego o napięciu znamionowym wtórnym nie przekraczającym 0,4kV,

- uziemienie bezpośrednie lub przez dławiki punktu gwiazdowego uzwojeń wysokiego napięcia transformatora,

- uziemienia punktu gwiazdowego transformatorów,

- uziemienie jednego punktu obwodu wysokiego napięcia w przekładniku napięciowym,

Najczęściej spotykanym uziemieniem roboczym jest uziemienie punktu gwiazdowego transformatorów w sieciach n.n które chroni przed przerzuceniem się wysokiego napięcia do obwodu n.n przy przebiciach izolacji oraz zapobiega asymetrii napięć w sieciach n.n.

Uziemienia odgromowe służą do odprowadzania prądu piorunowego do ziemi. Urządzenia pomocnicze mają za zadanie zapewnienie prawidłowej pracy urządzeń pomiarowych.

Wymagania dotyczące uziemień.

Uziemienia elektroenergetyczne urządzeń rozdzielczych powinny być tak wykonane aby napięcia rażenia nie przekraczały wartości dopuszczalnych co najmniej w następujących dostępnych miejscach:

- na stanowiskach na których są wykonywane czynności łączeniowe,

- w miejscach w których przewiduje się wykonanie czynności remontowych,

- na przejściach na terenie stacji i rozdzielni,

- w miejscach w których przewiduje się dostęp osób w obszarze 1,5m poza ogrodzeniem zewnętrznym stacji,

- w pobliżu uziemionych punktów zerowych transformatorów, dławików gaszących, rezystorów ograniczających prąd zwarcia,

- w miejscach dostępnych w pobliżu kabli instalacji elektrycznych i telekomunikacyjnych i innych części przewodzących łączących się z liniami energetycznymi.

Układ uziomowy stacji jest wykonany prawidłowo jeśli przy najmniejszych kosztach uzyskuje się wymaganą rezystancje uziemienia i wymagany rozkład potencjału wokół uziomu.

Jako uziomy odgromowe należy przede wszystkim wykorzystywać uziomy naturalne którymi mogą być:

- nieizolowane od ziemi podziemne metalowe części chronionych obiektów i urządzeń,

- żelbetowe fundamenty,

- metalowe rurociągi wodne,

Tylko w przypadku obiektów w których nie ma możliwości stosowania uziomów naturalnych należy stosować uziomy sztuczne. Uziomy sztuczne należy wykonywać jako uziomy poziome otokowe, promieniowe lub pionowe.

Uziomy poziome należy układać na głębokości nie mniejszej niż 0,6m i w odległości nie mniejszej niż 1m od zewnętrznej krawędzi budynku.

Uziomy pionowe należy pogrążać w gruncie w taki sposób aby najgłębsza część znajdowała się na głębokości nie większej niż 3m a najwyższy nie mniejszej niż 0,5m.

Uziomów nie należy zagłębiać w korytach rzek w pobliżu rurociągów z gorącą wodą, parą.

Rezystancja uziemienia zależy od rezystancji samego uziomu, rezystancji gruntu oraz rodzaju przepływającego prądu przez uziom. Rozległe sieci wodociągowe wykorzystywane jako uziomy naturalne mogą mieć bardzo małe rezystancje nawet do 0,5Ω.

Rezystancja uziomów poziomych i pionowych cechy:

* 2 krotne zwiększenie długości uziemienia nie powoduje 2 krotnego zwiększenia rezystancji

* zagłębianie uziomu i bez zagłębienia uziomu daje takie same wyniki przyjmując jednakową rezystywność gruntu. Ponieważ jednak wierzchnia część gruntu wysycha stąd stawia się wymaganie aby uziom był umieszczony na odpowiedniej głębokości w gruncie.

* według PN-86/E-05003/01 rezystywność uziomu poziomego i pionowego jest taka sama

* W układach przesyłu sygnału (stacje telefoniczne) wymagana jest znacznie mniejsza rezystywność uziemienia, dlatego uziomy muszą być dłuższe od 2 do 20 cm.

* Proste uziomy dają rezystywność od 20Ω co może być niewystarczające przy niektórych gruntach

Uziomy wieloramienne.

Uziom poziomy dwuramienny.

Trójramienny symetryczny.

Czteroramienny symetryczny.

Uziom kwadratowy i pierścieniowy.

Uziom fundamentowy.

W przypadku wymaganej rezystancji do 40Ω można stosować uziomy pionowe lub poziome proste.

Przy wymaganiu do 20Ω uziomy wieloramienne.

Do 10Ω - pierścieniowe lub w kształcie kwadratu.

Dla porównania rezystywność uziomu fundamentowego niewielkiego fundamentu jest niższa od 20Ω. Stąd też ostatnie zalecenia w budownictwie dążą do wykorzystania zbrojeń fundamentu jako uziemienia.

Przy przepływie prądu piorunowego przez uziom który charakteryzuje się krótkim czasem trwania i bardzo dużą wartością, zaczynają dominować zjawiska falowe i tylko część uziomu jest wykorzystywana. Powoduje to zwiększenie rezystancji, a raczej impedancji określonej jako stosunek prądu do napięcia.

Dla krótkich uziomów i długich czasów trwania czoła impulsu piorunowego, rezystancja statyczna i udarowa jest taka sama. Wpływ zjawisk falowych występuje dla krótkich czasów trwania czoła i długich uziomów. Rezystancja udarowa może wynosić 3 krotną wartość rezystancji statycznej. Przy przepływie dużych prądów piorunowych wokół uziemienia w ziemi występują mikro wyładowania które zwiększają powierzchnie uziomu. Powoduje to zwiększenie rez uziemienia. Zjawisko to uwzględnia się wprowadzając odpowiednie współczynniki korygujące, zależne od rodzaju gruntu i natężenia pola elektrycznego, a także wartości max prądu piorunowego.

Praca stacji w sieci EE

Stacja EE jest integralną częścią sieci, jest węzłem sieci. Tak więc liczba stacji i moc zależne są od układu sieci na danym obszarze. Wprowadza się kategorie obszaru sieciowego dla których ustala się wymagane zasilanie w warunkach pracy normalnej i zakłóceniowej. Warunki zakłóceniowe wymagają szczególnej analizy rozpływu mocy przy spodziewanych zakłóceniach. Warunki pracy normalnej wymagają ustalenia rozdziału obciążenia z punktu widzenia kryteriów ekonomicznych.

Obszary klasyfikuje się w zależności od wymaganej pewności zasilania. Z punktu widzenia odbiorców bardzo ważne jest zapewnienie nieprzerwanego dostarczania energii, i w tym celu oblicza się koszty strat spowodowanych przerwą w pracy stacji. Liczba linii zasilających, układ stacji zależy od warunków zakłóceniowych oraz wymaganej niezawodności zasilania.

Koszt przerw w pracy stacji.

Przy projektowaniu stacji należy przeprowadzić analizę kosztów przerw w pracy stacji. Jeżeli koszty te są niewielkie to nie ma uzasadnienia wyborów stosowania rezerwowania w stacji. Przeciwnie jeśli koszty te są wysokie to należy stosować rozbudowane układy stacji. W energetyce koszty strat wynikające z niedostarczenia 1kWh energii są od 10 do 200 razy większe od kosztów samej energii. Na te koszty składają się:

* brak opłat za energie

* b. duże koszty napraw urządzeń

Koszty strat wynikające z niedostarczenia energii do odbiorców komunalnych są trudne do oszacowania. Koszt strat dla odbiorców przemysłowych zależy od procesu technologicznego danego procesu wytwórczego oraz od czasu trwania przerwy. W niektórych przypadkach jeśli np. przerwa wystąpiła w nocy to koszty te mogą być małe. Koszty te mogą wynikać z nie wytworzenia produktu, a także ze zniszczenia półproduktu, surowców oraz w niektórych przypadkach może wystąpić zniszczenia maszyn, urządzeń itp. Mogą także wystąpić wysokie koszty wynikające z przedłużającego się rozruchu urządzeń. Ogólnie istnieje więc zależność miedzy kosztami strat a czasem niedostarczenia energii i istnieje pewien czas krytyczny po którym koszty strat gwałtownie wzrastają.

Niezawodność stacji.

Stacja EE jest zespołem urządzeń a więc niezawodność stacji zależy od niezawodności poszczególnych urządzeń. Dla określenia niezawodności wprowadza się następujące oznaczenia:

q - współczynnik zawodności określający prawdopodobieństwo zakłócenia (uszkodzenia urządzenia)

t_a- średni czas trwania zakłócenia

t_au - średni czas trwania uszkodzenia

T_a - sumaryczny czas trwania zakłócenia w przewidywanym czasie użytkowania urządzenia

T_r - przewidywany czas pracy urządzenia

N - intensywność uszkodzeń

N=Δn/((n-Δn)Δt) gdzie:

n- liczba elementów i urządzeń

Δn - liczba elementów uszkodzonych

Δt - okres trwania

Ponieważ n>>Δn stąd: N=Δn/(n*Δt) i wyraża względną wartość uszkodzeń lub zakładaną w okresie czasu (rok).

Współczynnik zawodności q=(n*t_a)/(T_a+T_r)= T_a/(T_a+T_r)

Współczynnik niezawodności p=1-q

Należy rozróżnić czas trwania zakłócenia od czasu trwania uszkodzenia - ponieważ nie każde zakłócenie jest uszkodzeniem oraz jeśli występuje rezerwowanie to należy uwzględnić czas zakłócenia który jest np. czasem załączenia rezerwy SZR i który jest znacznie krótszy od np. naprawy linii.

Niezawodności urządzeń oblicza się z metod :

Dla stacji stosuje się metodę współczynnika zawodności - układ przedstawia się jako strukturę niezawodnościową i oblicza się dla niej wypadkowy współ zawodności, jest on dla całego układu traktowany jako zespół elementów urządzeń przy czym uszkodzenie elementu jest traktowane jako zdarzenie niezależne .

Każdy z elementów może znajdować się w dwóch stanach zdatności i nie .

Jeżeli mamy n - elementów to istnieje 2n stanów i zachodzi zależność ∏ ( qi + pi ) = 1

Dla dwóch elementów ( p1 + q1 ) ( p2 + q2 ) = p1*p2+p2*q2+q1*p2+q1*q2 = 1

Pierwszy wyraz oznacza prawdopodobieństwo zdatności obu elementów , drugi oznacza prawdopodobieństwo pierwszego elementu przy niezdatności drugiego, trzeci niezdatność pierwszego, ostatni niezdatność obu elementów.

Istnieją dwie struktury niezawodnościowe .

1. Struktura szeregowa .

Jeśli stan zdatności wszystkich elementów wymaga zdatności wszystkich elementów, a niezdatność choćby jednego powoduje niezdatność całego układu .

P = ∏ pi

q = 1-p = 1- ∏ pi = 1 - ∏ ( 1 - qi )

Dla dwóch elementów szeregowych współ wypadkowy q.

Q = 1 - ( 1 - q1 ) ( 1 - q2 ) = 1-1+q2+q1-q1q2 = q1 + q2 - q1q2

Dla trzech elementów .

Q = 1 - ( 1 - q1 ) ( 1 - q2 ) ( 1 - q3 )

Wyrażenie będące iloczynem współ q są dużo mniejsze od wyrazie q ponieważ współ zawodności są bardzo małe dlatego q = ∑ qi

Dla struktury szeregowej wypadkowy współ zawodności jest równy sumie współ zawodności poszczególnych elementów a więc rośnie przy wzroście liczby elementów szeregowych .

2. Struktura równoległa .

Jeśli niezdatność układu wymaga niezdatności wszystkich elementów a zdatność chodzby jednego elementu powoduje zdatność całego układu . q = ∏ qi

Ponieważ jest to iloczyn małych liczb to niezdatność szybko maleje przy wzroście gałęzi równoległych .Taka zależność występuje przy 100% rezerwowaniu .

Struktura mieszana PII .

PI = 1-q = 1 -∏ qi = 1 - ( 1 p2 ) ( 1 - ps )

PII = p1 pI p4

PIII = 1 - q = 1 -∏ qi = 1 - ( 1 pi ) ( 1 -p2 )

P= 1 -q = 1 -∏ qi = 1 - ( 1 - pII ) ( 1 - PIIII )

---