Sběrnicové systémy pro rozvodny a trafostanice
Pro přenos a rozvod elektrické energie se používají venkovní vedení nebo silové kabely s různými napěťovými úrovněmi, jejichž výběr je založen na rozboru technických a ekonomických hledisek.
Pro zajištění vysoké spolehlivosti napájení mohou být elektrické sítě více či méně víceřetězcové. To umožňuje v případě výpadku jednotlivých přenosových vedení pokračovat v zásobování spotřebitelů přes další vedení.
Body v sítích, kde se sbíhají dvě nebo více čar, se nazývají uzlové body. V těchto uzlových bodech jsou vždy instalována spínací zařízení určená k odpojení jednotlivých okruhů vedení v případě poruch nebo údržby a oprav.
Jsou zde umístěny veškerá spínací zařízení k tomu nezbytná, stejně jako měřicí, ovládací, ochranná a pomocná zařízení v distribuční rozvodně.
Pokud jsou kromě těchto zařízení v distribuční rozvodně instalovány transformátory pro změnu hladiny přesto, je taková rozvodna tzv. rozvodna.
Distribuční stanice jsou vybaveny následujícími hlavními konstrukčními prvky:
- Shina;
- Odpojovač;
- Vypínač;
- měniče proudu a napětí;
- Omezovač přepětí;
- Uzemňovač;
- Možná: transformátor.
Rozvodny jsou vybaveny sestavami a komponenty s technickými vlastnostmi, které splňují požadavky a možné mechanické a elektrické zatížení.
Vzhledem k tomu, že moderní rozvodny jsou ovládány převážně na dálku, jsou vybaveny dalšími monitorovacími a ovládacími zařízeními. Kromě toho jsou rozvodny vybaveny měřicími a měřicími zařízeními pro elektřinu dodávanou spotřebitelům a přepěťovými ochranami.
Hlavním prvkem rozvodny je přípojnice. Zpravidla to vypadá jako krátká vzdušná linka. Pro velmi vysoké proudy se pokládá do vnitřně olejem chlazené trubice.
Existuje několik typů uspořádání sběrnic a výběr konkrétního uspořádání závisí na různých faktorech, jako je napětí systému, poloha rozvodny v systému, spolehlivost napájecího zdroje, flexibilita a cena.
Z fyzikálního hlediska je sběrnice uzlem sítě. V tomto bodě začínají a končí samostatné řádky, které se v tomto kontextu nazývají podavače.
Podavače lze zapínat a vypínat pomocí spínačů. Protože tyto spínače vedou provozní proud a v případě poruchy nouzový proud, nazývají se výkonové spínače.
Moderní vysokonapěťové vypínače úrovně do 380 kV jsou schopny spolehlivě a bez poškození spínat / vypínat proudy do 80 kA. Výkonové spínače vyžadují pravidelnou údržbu.
Pro zajištění bezpečnosti takové práce jsou jističe vybaveny tzv odpojovače… Na rozdíl od výkonových vypínačů lze odpojovače zapínat / vypínat pouze ve vypnutém stavu, tzn. pouze po rozepnutí příslušných jističů.
Aby se zabránilo chybným spínacím operacím, jsou odpojovače a jističe vzájemně mechanicky blokovány.
Kromě toho jsou odpojovače navrženy tak, aby vytvořily viditelný bod vypnutí, protože u výkonových spínačů je tento bod umístěn ve zhášecí komoře a je skrytý. Podle bezpečnostních pravidel musí být při odpojování úseků elektrického vedení vidět místo odpojení.
Aby bylo možné provádět údržbu na přípojnicích bez přerušení dodávky, musí být rozvodna vybavena alespoň dvěma paralelními přípojnicemi.
Pro zvýšení flexibility sítě je možné na přípojnice připojit jednotlivé vývody pomocí odpojovačů. Pro zvýšení volnosti jednání lze navíc kolejnici rozdělit na několik sekcí (tzv. Podélná část kolejnice).
Díky těmto opatřením lze velkou elektrickou síť rozdělit na více úseků s galvanickým oddělením, které omezuje množství proudů při případném zkratu.
Popsané akce se obvykle nazývají korekční spínací operace a optimální konfigurace sítě je předem určena pomocí programů rozložení zátěže a ochrany proti zkratu.
Optimalizací těchto operací lze využít plný potenciál elektrické sítě bez vytváření nebezpečných pracovních podmínek.
Distribuční a trafostanice jsou rozděleny do samostatných panelů, které plní specifické funkce. Existují napájecí panely, zásuvkové napájecí panely a připojovací panely.
Design jednotlivých panelů bývá jednotný. V elektrických schématech jsou panely vždy zobrazeny v unipolární formě. To znamená, že ve schématech tohoto typu, používajících standardní symboly, jsou vyobrazena pouze zařízení nezbytná pro provoz instalace.
Schematické schéma napájecího zdroje
Podle schématu zobrazeného na obrázku jsou sestaveny jak napájecí panely, tak panely s odchozími napájecími zařízeními. Oba odpojovače jsou určeny k vypínání jističe společně s měřicími transformátory proudu a napětí.
Pokud se instalace skládá z několika sběrnic, musí být počet odpojovačů sběrnice zvýšen o odpovídající počet pro dvě sběrnice.
Přístrojové transformátory zaznamenávají příslušné parametry potřebné pro provoz, počítání a ochranná zařízení.
Zemnící spínač slouží k ochraně vedení před indukčními a kapacitními účinky sousedních vedení při údržbě a také k ochraně před úderem blesku. Kvůli své funkci je uzemňovač někdy nazýván servisním uzemňovačem.
Pro odpojení větších úseků sítě v případě nouze nebo pro provedení nezbytných údržbářských prací se obvykle používají minimálně dvě paralelní sběrnice.
Dvojitý kolejnicový systém
Pomocí síťového vypínače propojovací desky lze obě sběrnice připojit k jednomu uzlovému bodu. Tento typ spojení se nazývá křížové spojení. Díky křížovému propojení lze přípojnice měnit bez přerušení napájení.
Napájecí panely a panely s odchozími napájecími zařízeními mohou být v případě potřeby připojeny k různým sběrnicím, v důsledku čehož nedochází k přerušení napájení.
Protože odpojovače lze zapínat/vypínat pouze ve vypnutém stavu, musí být do spojení obou sběrnic integrován výkonový spínač. Pokud jsou přípojnice propojeny, je třeba nejprve uzavřít oba odpojovače a teprve potom vypínač.
Při připojování přípojnic je třeba vhodným způsobem (např. přepnutím přepínačů odboček transformátorů) vyrovnat jejich potenciály, jinak se při připojování přípojnic objeví v přípojnicích vysoké přechodové proudy.
Po připojení přípojnic je možné provést jakékoli připojení a odpojení napájecích zdrojů, protože již není žádný potenciálový rozdíl na přípojnicích.
Je pouze nutné zajistit, aby se druhý odpojovač na stejném podavači sepnul před otevřením jednoho odpojovače. V opačném případě bude odpojovač při otevření zatížen, což může způsobit zničení a dokonce poškození ostatních součástí instalace.Odpojovače jsou proto chráněny proti náhodnému otevření pomocí speciálních uzamykacích zařízení (elektrických a pneumatických).
Pro studium základních procesů probíhajících v distribuční rozvodně můžete sestavit experimentální obvod, se kterým můžete provádět základní spínací operace.
Experimentální stojan
Schematické schéma experimentálního stojanu
Takový experimentální stánek pro studium sběrnicových systémů rozvodných a trafostanic (laboratorní stánek německé firmy Lucas-Nuelle) je ve zdrojovém centru "Econtechnopark Volma".
Popis vybavení výukové laboratoře Centra zdrojů naleznete zde — a zde —
Screenshot SCADA pro power Lab: dual bus
Analýza napěťových a proudových parametrů se provádí pomocí softwaru SCADA for power Lab (SO4001-3F). Pro maximální využití systému se dvěma sběrnicemi se doporučuje, aby byla každá sběrnice připojena k vlastnímu zdroji napětí.