Zbernicové systémy pre rozvodne a trafostanice

Na prenos a rozvod elektrickej energie sa používajú vzdušné vedenia alebo silové káble s rôznymi napäťovými úrovňami, ktorých výber je založený na rozbore technických a ekonomických aspektov.

Na zabezpečenie vysokej spoľahlivosti napájania môžu byť elektrické siete viac-menej viacreťazcové. To umožňuje v prípade výpadku jednotlivých prenosových vedení pokračovať v zásobovaní spotrebiteľov cez ďalšie vedenia.

Body v sieťach, kde sa zbiehajú dve alebo viac čiar, sa nazývajú uzlové body. V týchto spojovacích bodoch sú vždy inštalované spínacie zariadenia určené na odpojenie jednotlivých okruhov vedenia v prípade porúch alebo údržby a opráv.

Všetky na to potrebné spínacie zariadenia, ako aj meracie, riadiace, ochranné a pomocné zariadenia sú umiestnené v distribučnej rozvodni.

Ak sú okrem týchto zariadení v distribučnej rozvodni inštalované transformátory na zmenu hladiny napriek tomu, takáto rozvodňa je tzv. rozvodne.

Distribučné rozvodne sú vybavené týmito hlavnými konštrukčnými prvkami:

• Shina;
• Odpojovač;
• Vypínač;
• meniče prúdu a napätia;
• Obmedzovač prepätia;
• Uzemňovač;
• Možno: transformátor.

Rozvodne sú vybavené zostavami a komponentmi s technickými vlastnosťami, ktoré spĺňajú požiadavky a možné mechanické a elektrické zaťaženie.

Keďže moderné rozvodne sú ovládané hlavne na diaľku, sú vybavené ďalšími monitorovacími a riadiacimi zariadeniami. Okrem toho sú rozvodne vybavené meracími a meracími zariadeniami elektriny dodávanej spotrebiteľom, ako aj zariadeniami na ochranu pred prepätím.

Hlavným prvkom distribučnej rozvodne je prípojnica. Spravidla to vyzerá ako krátka vzdušná linka. Pre veľmi vysoké prúdy sa ukladá do vnútorne olejom chladenej trubice.

Existuje niekoľko typov usporiadania zberníc a výber konkrétneho usporiadania závisí od rôznych faktorov, ako je napätie systému, poloha rozvodne v systéme, spoľahlivosť napájania, flexibilita a cena.

Z fyzického hľadiska je zbernica uzlom siete. V tomto bode začínajú a končia samostatné riadky, ktoré sa v tomto kontexte nazývajú podávače.

Podávače je možné zapínať a vypínať pomocou spínačov. Keďže tieto spínače vedú prevádzkový prúd a v prípade poruchy núdzový prúd, nazývajú sa výkonové spínače.

Moderné vysokonapäťové vypínače úrovne do 380 kV sú schopné spoľahlivo a bez poškodenia spínať / vypínať prúdy do 80 kA. Výkonové spínače vyžadujú pravidelnú údržbu.

Pre zaistenie bezpečnosti takejto práce sú ističe vybavené tzv odpojovače… Na rozdiel od výkonových vypínačov je možné odpojovače zapínať / vypínať iba vo vypnutom stave, tzn. až po otvorení príslušných ističov.

Aby sa predišlo chybným spínacím operáciám, odpojovače a ističe sú vzájomne mechanicky blokované.

Okrem toho sú odpojovače navrhnuté tak, aby vytvorili viditeľný bod vypnutia, pretože pri výkonových spínačoch sa tento bod nachádza v zhášacom žľabe a je skrytý. Podľa bezpečnostných pravidiel pri odpájaní úsekov elektrického vedenia musí byť bod odpojenia viditeľný.

Aby bolo možné vykonávať údržbárske činnosti na prípojniciach bez prerušenia dodávky, musí byť rozvodňa vybavená najmenej dvoma paralelnými prípojnicami.

Pre zvýšenie flexibility siete je možné jednotlivé napájače pripojiť na prípojnice pomocou odpojovačov. Okrem toho môže byť koľajnica pre zvýšenie voľnosti konania rozdelená na niekoľko častí (tzv. Pozdĺžna časť koľajnice).

Vďaka týmto opatreniam je možné veľkú elektrickú sieť rozdeliť na niekoľko sekcií s galvanickým oddelením, čo obmedzuje množstvo prúdov pri prípadnom skrate.

Opísané akcie sa zvyčajne nazývajú opravné spínacie operácie a optimálna konfigurácia siete sa určuje vopred pomocou programov rozloženia zaťaženia a ochrany proti skratu.

Optimalizáciou týchto operácií možno využiť plný potenciál elektrickej siete bez vytvárania nebezpečných pracovných podmienok.

Distribučné a trafostanice sú rozdelené do samostatných panelov, ktoré plnia špecifické funkcie. Existujú napájacie panely, výstupné napájacie panely a spojovacie panely.

Dizajn jednotlivých panelov býva jednotný. V elektrických schémach sú panely vždy zobrazené v unipolárnej forme. To znamená, že na schémach tohto typu, s použitím štandardných symbolov, sú zobrazené iba zariadenia potrebné na prevádzku inštalácie.

Schéma napájacieho zdroja

Podľa schémy znázornenej na obrázku sú postavené napájacie panely aj panely s odchádzajúcimi energetickými zariadeniami. Oba odpojovače sú určené na vypínanie ističa spolu s meracími transformátormi prúdu a napätia.

Ak sa inštalácia skladá z viacerých zberníc, počet odpojovačov zbernice sa musí zvýšiť zodpovedajúcim počtom pre dve zbernice.

Prístrojové transformátory zaznamenávajú príslušné parametre potrebné pre prevádzku, počítanie a ochranné zariadenia.

Na ochranu vedenia pred indukčnými a kapacitnými účinkami susedných vedení pri údržbe, ako aj na ochranu pred úderom blesku sa používa uzemňovací spínač. Kvôli svojej funkcii sa uzemňovač niekedy nazýva aj servisný uzemňovač.

Na odpojenie väčších úsekov siete v prípade núdze alebo na vykonanie nevyhnutných údržbárskych prác sa zvyčajne používajú aspoň dve paralelné zbernice.

Systém dvojitej koľajnice

Pomocou sieťového vypínača spojovacej dosky možno obe zbernice pripojiť k jednému uzlovému bodu. Tento typ spojenia sa nazýva krížové spojenie. Vďaka krížovému spojeniu je možné meniť prípojnice bez prerušenia napájania.

Napájacie panely a panely s výstupnými napájacími zariadeniami môžu byť v prípade potreby pripojené k rôznym zberniciam, v dôsledku čoho nedochádza k prerušeniu napájania.

Keďže odpojovače je možné zapnúť/vypnúť iba vo vypnutom stave, musí byť do spojenia oboch zberníc integrovaný sieťový vypínač. Ak sú prípojnice prepojené, musíte najskôr uzavrieť oba odpojovače a až potom vypínač.

Pri pripájaní prípojníc je potrebné primerane zakročiť (napr. prepnutím prepínačov odbočiek transformátorov), aby sa ich potenciály vyrovnali, inak sa pri pripájaní prípojníc objavia v prípojniciach vysoké prechodové prúdy.

Po pripojení prípojníc je možné vykonať akékoľvek pripojenie a odpojenie napájacích zdrojov, pretože v prípojniciach už nie je žiadny potenciálny rozdiel.

Pred otvorením jedného odpojovača je potrebné iba zabezpečiť, aby sa druhý odpojovač na tom istom podávači zatvoril. V opačnom prípade bude odpojovač pri otvorení zaťažený, čo môže spôsobiť zničenie a dokonca poškodenie ostatných komponentov inštalácie.Odpojovače sú preto chránené proti náhodnému otvoreniu pomocou špeciálnych blokovacích zariadení (elektrických a pneumatických).

Ak chcete študovať základné procesy prebiehajúce v distribučnej rozvodni, môžete zostaviť experimentálny obvod, s ktorým môžete vykonávať základné spínacie operácie.

Experimentálny stojan

Schematický diagram experimentálneho stojana

Takýto experimentálny stánok na štúdium zbernicových systémov distribučných a transformátorových staníc (laboratórny stánok nemeckej spoločnosti Lucas-Nuelle) je v stredisku zdrojov "Econtechnopark Volma".

Popis vybavenia učebného laboratória Centra zdrojov nájdete tu — a tu —

SCADA screenshot pre power Lab: dual bus

Analýza napäťových a prúdových parametrov sa vykonáva pomocou softvéru SCADA for power Lab (SO4001-3F). Aby ste zo systému s dvomi zbernicami vyťažili maximum, odporúča sa, aby bola každá zbernica pripojená k vlastnému zdroju napätia.