Vodilni sistemi za distribucijske in transformatorske postaje

Za prenos in distribucijo električne energije se uporabljajo nadzemni vodi ali napajalni kabli različnih napetostnih nivojev, katerih izbira temelji na analizi tehničnih in ekonomskih vidikov.

Zaradi zagotavljanja visoke zanesljivosti napajanja so električna omrežja lahko bolj ali manj večverižna. To omogoča, da v primeru izpada posameznih daljnovodov nadaljujemo z oskrbo odjemalcev preko drugih daljnovodov.

Točke na omrežjih, kjer se zbližata dve ali več črt, imenujemo vozlišča. Na teh stičiščih so vedno nameščene stikalne naprave, namenjene odklopu posameznih linijskih tokokrogov v primeru okvar ali vzdrževanja in popravil.

Nameščene so vse za to potrebne stikalne naprave ter merilna, krmilna, zaščitna in pomožna oprema v razdelilni postaji.

Če so poleg teh naprav v razdelilni postaji nameščeni transformatorji, ki kljub temu spreminjajo nivo, se taka postaja imenuje transformatorska postaja.

Distribucijske postaje so opremljene z naslednjimi glavnimi strukturnimi elementi:

• Shina;
• Odklopnik;
• Stikalo za vklop;
• pretvorniki toka in napetosti;
• Omejevalnik prenapetosti;
• Ozemljitveno stikalo;
• Možno: transformator.

Postaje so opremljene s sklopi in komponentami s tehničnimi lastnostmi, ki ustrezajo zahtevam ter možnim mehanskim in električnim obremenitvam.

Ker so sodobne transformatorske postaje večinoma vodene na daljavo, so opremljene z dodatnimi nadzornimi in krmilnimi napravami. Poleg tega so razdelilne postaje opremljene z napravami za merjenje in merjenje električne energije, dobavljene potrošnikom, ter napravami za prenapetostno zaščito.

Glavni element razdelilne postaje je zbiralka. Praviloma je videti kot kratka zračna linija. Za zelo velike tokove je položen v cev, hlajeno z notranjim oljem.

Obstaja več vrst razporeditev vodil in izbira določene razporeditve je odvisna od različnih dejavnikov, kot so sistemska napetost, položaj transformatorske postaje v sistemu, zanesljivost napajanja, prilagodljivost in stroški.

S fizičnega vidika je vodilo vozlišče omrežja. Na tej točki se začnejo in končajo ločene vrstice, ki se v tem kontekstu imenujejo podajalniki.

Podajalnike je mogoče vklopiti in izklopiti s stikali. Ker ta stikala prenašajo delovni tok in v primeru okvare zasilni tok, se imenujejo močnostna stikala.

Sodobna visokonapetostna stikala ravni do 380 kV lahko zanesljivo in brez poškodb vklapljajo/izklapljajo tokove do 80 kA. Električna stikala zahtevajo redno vzdrževanje.

Da bi zagotovili varnost takšnega dela, so odklopniki opremljeni s tako imenovanimi odklopniki… Za razliko od močnostnih stikal lahko ločilnike vklapljamo/izklapljamo samo v izklopljenem stanju, tj. šele po odpiranju ustreznih odklopnikov.

Da bi se izognili napačnim preklopnim operacijam, so ločilniki in odklopniki medsebojno mehansko povezani.

Poleg tega so ločilniki zasnovani tako, da ustvarijo vidno izklopno točko, saj se pri močnostnih stikalih ta točka nahaja v obločni žlebi in je skrita očem. V skladu z varnostnimi pravili mora biti pri odklopu odsekov električnih vodov točka odklopa vidna.

Za izvajanje vzdrževalnih del na zbiralkah brez prekinitve napajanja mora biti razdelilna postaja opremljena z vsaj dvema vzporednima zbiralkama.

Za večjo fleksibilnost omrežja je možno posamezne napajalnike priključiti na zbiralke z ločilniki. Poleg tega je za večjo svobodo delovanja mogoče tirnico razdeliti na več delov (tako imenovani vzdolžni odsek tirnice).

Zahvaljujoč tem ukrepom je mogoče veliko električno omrežje razdeliti na več odsekov z galvansko ločitvijo, ki omejuje količino tokov v primeru morebitnega kratkega stika.

Opisana dejanja običajno imenujemo korektivne preklopne operacije, optimalno konfiguracijo omrežja pa vnaprej določimo s programi za porazdelitev bremena in zaščito pred kratkim stikom.

Z optimizacijo teh operacij je mogoče izkoristiti celoten potencial električnega omrežja brez ustvarjanja nevarnih delovnih pogojev.

Razdelilne in transformatorske postaje so razdeljene na ločene plošče, ki opravljajo določene funkcije. Obstajajo napajalne plošče, vtičnične napajalne plošče in priključne plošče.

Zasnova posameznih plošč je običajno poenotena. V električnih shemah so plošče vedno prikazane v unipolarni obliki. To pomeni, da so v diagramih te vrste s standardnimi simboli prikazane samo naprave, ki so potrebne za delovanje napeljave.

Shematski diagram napajanja

Po shemi, prikazani na sliki, so zgrajene tako močnostne plošče kot plošče z odhodnimi napajalnimi napravami. Oba ločilnika sta namenjena sprožitvi odklopnika skupaj s tokovnimi in napetostnimi merilnimi transformatorji.

Če je napeljava sestavljena iz več vodil, je treba število vodilnih ločilnikov povečati za ustrezno število krat za dva vodila.

Merilni transformatorji beležijo ustrezne parametre, potrebne za delovanje, štetje in zaščitne naprave.

Ozemljitveno stikalo se uporablja za zaščito voda pred induktivnimi in kapacitivnimi učinki sosednjih vodov med vzdrževanjem, kot tudi za zaščito pred udarom strele. Zaradi svoje funkcije se ozemljitveno stikalo včasih imenuje tudi službeno ozemljitveno stikalo.

Za izklop večjih odsekov omrežja v nujnih primerih ali za izvedbo nujnih vzdrževalnih del se običajno uporabljata vsaj dve vzporedni vodili.

Sistem dvojnih tirnic

Z uporabo stikala za vklop priključne plošče lahko oba vodila povežete z eno samo točko vozlišča. Ta vrsta povezave se imenuje križna povezava. Zahvaljujoč navzkrižni povezavi je mogoče zbiralke zamenjati brez prekinitve napajanja.

Napajalne plošče in plošče z odhodnimi napajalnimi napravami se po potrebi lahko priključijo na različna vodila, zaradi česar napajanje ni prekinjeno.

Ker se ločilniki lahko vklapljajo/izklapljajo samo v izklopljenem stanju, mora biti stikalo za vklop vgrajeno v povezavo obeh vodil. Če so zbiralke medsebojno povezane, morate najprej zapreti oba ločilnika in šele nato stikalo za napajanje.

Pri povezovanju zbiralk je treba ustrezno ukrepati (na primer preklop stikal transformatorjev) za izenačitev njihovih potencialov, sicer se bodo pri povezovanju zbiralk pojavili visoki prehodni tokovi v zbiralkah.

Po priključitvi zbiralk je možno opraviti kakršenkoli priklop in odklop napajalnikov, ker v zbiralkah ni več potencialne razlike.

Zagotoviti je treba le, da se drugi ločilnik na istem dovodu zapre, preden odprete enega ločilnika. V nasprotnem primeru bo ločilnik ob odpiranju obremenjen, kar lahko povzroči uničenje in celo poškodbe drugih komponent napeljave.Odklopniki so zato zaščiteni pred nenamernim odpiranjem s posebnimi zaklepi (električnimi in pnevmatskimi).

Če želite preučiti osnovne procese, ki potekajo v distribucijski postaji, lahko sestavite poskusno vezje, s katerim lahko izvajate osnovne preklopne operacije.

Eksperimentalno stojalo

Shematski prikaz poskusnega stojala

Takšno eksperimentalno stojalo za študij avtobusnih sistemov distribucijskih in transformatorskih postaj (laboratorijsko stojalo nemškega podjetja Lucas-Nuelle) je v resursnem centru "Econtechnopark Volma".

Za opis opreme učnega laboratorija centra za vire glejte tukaj — in tukaj —

Posnetek zaslona SCADA za Power Lab: dvojno vodilo

Analiza parametrov napetosti in toka se izvaja s programsko opremo SCADA for power Lab (SO4001-3F). Da bi kar najbolje izkoristili sistem dvojnega vodila, je priporočljivo, da je vsako vodilo priključeno na svoj vir napetosti.