Συστήματα λεωφορείων για υποσταθμούς διανομής και μετασχηματιστών

Για τη μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούνται εναέριες γραμμές ή καλώδια ισχύος με διαφορετικά επίπεδα τάσης και η επιλογή τους βασίζεται σε ανάλυση τεχνικών και οικονομικών πτυχών.

Για να εξασφαλιστεί υψηλή αξιοπιστία τροφοδοσίας, τα ηλεκτρικά δίκτυα μπορεί να είναι περισσότερο ή λιγότερο πολλαπλών αλυσίδων. Αυτό επιτρέπει, σε περίπτωση αστοχίας μεμονωμένων γραμμών μεταφοράς, να συνεχιστεί ο εφοδιασμός των καταναλωτών μέσω άλλων γραμμών.

Τα σημεία στα δίκτυα όπου συγκλίνουν δύο ή περισσότερες γραμμές ονομάζονται κομβικά σημεία. Σε αυτά τα σημεία διασταύρωσης εγκαθίστανται πάντα συσκευές μεταγωγής που έχουν σχεδιαστεί για την αποσύνδεση μεμονωμένων κυκλωμάτων γραμμής σε περίπτωση βλάβης ή συντήρησης και επισκευής.

Βρίσκονται όλες οι συσκευές μεταγωγής που είναι απαραίτητες για αυτό, καθώς και μέτρηση, έλεγχος, προστασία και βοηθητικός εξοπλισμός σε υποσταθμό διανομής.

Εάν, εκτός από αυτές τις συσκευές, εγκατασταθούν μετασχηματιστές στον υποσταθμό διανομής για αλλαγή της στάθμης, ωστόσο, ένας τέτοιος υποσταθμός ονομάζεται μικρός σταθμός.

Οι υποσταθμοί διανομής είναι εξοπλισμένοι με τα ακόλουθα κύρια δομικά στοιχεία:

• Shina;
• Αποζεύκτη?
• Διακόπτης ρεύματος;
• μετατροπείς ρεύματος και τάσης.
• Περιοριστής υπερτάσεων.
• Διακόπτης γείωσης;
• Πιθανώς: μετασχηματιστής.

Οι υποσταθμοί είναι εξοπλισμένοι με συγκροτήματα και εξαρτήματα με τεχνικά χαρακτηριστικά που πληρούν τις απαιτήσεις και τα πιθανά μηχανικά και ηλεκτρικά φορτία.

Δεδομένου ότι οι σύγχρονοι υποσταθμοί ελέγχονται κυρίως από απόσταση, είναι εξοπλισμένοι με πρόσθετες συσκευές παρακολούθησης και ελέγχου. Επιπλέον, οι υποσταθμοί είναι εξοπλισμένοι με συσκευές μέτρησης και μέτρησης για την ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται στους καταναλωτές, καθώς και συσκευές προστασίας από υπερτάσεις.

Το κύριο στοιχείο του υποσταθμού διανομής είναι ο ζυγός. Κατά κανόνα, μοιάζει με μια σύντομη γραμμή αέρα. Για πολύ υψηλά ρεύματα, τοποθετείται σε σωλήνα που ψύχεται εσωτερικά με λάδι.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι διατάξεων διαύλου και η επιλογή μιας συγκεκριμένης διάταξης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως η τάση του συστήματος, η θέση του υποσταθμού στο σύστημα, η αξιοπιστία του τροφοδοτικού, η ευελιξία και το κόστος.

Από φυσική άποψη, ο δίαυλος είναι ο κόμβος του δικτύου. Σε αυτό το σημείο αρχίζουν και τελειώνουν ξεχωριστές γραμμές, οι οποίες σε αυτό το πλαίσιο ονομάζονται τροφοδότες.

Οι τροφοδότες μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν χρησιμοποιώντας διακόπτες. Δεδομένου ότι αυτοί οι διακόπτες φέρουν ρεύμα λειτουργίας και, σε περίπτωση δυσλειτουργίας, ρεύμα έκτακτης ανάγκης, ονομάζονται διακόπτες ισχύος.

Σύγχρονοι διακόπτες υψηλής τάσης επίπεδο έως 380 kV είναι σε θέση να ενεργοποιούν/απενεργοποιούν με αξιοπιστία και χωρίς ζημιά ρεύματα έως 80 kA. Οι διακόπτες ισχύος απαιτούν τακτική συντήρηση.

Για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια τέτοιων εργασιών, οι διακόπτες κυκλώματος είναι εξοπλισμένοι με τα λεγόμενα αποζεύκτες… Σε αντίθεση με τους διακόπτες ισχύος, οι αποζεύκτες μπορούν να ενεργοποιηθούν/απενεργοποιηθούν μόνο σε κατάσταση απενεργοποίησης, π.χ. μόνο αφού ανοίξετε τους αντίστοιχους διακόπτες κυκλώματος.

Για να αποφευχθούν λανθασμένες λειτουργίες μεταγωγής, οι αποζεύκτες και οι διακόπτες κυκλώματος αλληλοσυνδέονται μηχανικά.

Επιπλέον, οι αποζεύκτες έχουν σχεδιαστεί για να δημιουργούν ένα ορατό σημείο απενεργοποίησης, αφού στους διακόπτες τροφοδοσίας αυτό το σημείο βρίσκεται στον αγωγό τόξου και είναι κρυμμένο από το οπτικό πεδίο. Σύμφωνα με τους κανόνες ασφαλείας, κατά την αποσύνδεση τμημάτων γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας, το σημείο αποσύνδεσης πρέπει να είναι ορατό.

Προκειμένου να πραγματοποιούνται εργασίες συντήρησης στους ζυγούς χωρίς διακοπή της τροφοδοσίας, ο υποσταθμός διανομής πρέπει να είναι εξοπλισμένος με τουλάχιστον δύο παράλληλους ζυγούς.

Για να αυξηθεί η ευελιξία του δικτύου, είναι δυνατή η σύνδεση μεμονωμένων τροφοδοτικών στις ράβδους διαύλου χρησιμοποιώντας αποζεύκτες. Επιπλέον, για να αυξηθεί η ελευθερία δράσης, η ράγα μπορεί να χωριστεί σε πολλά τμήματα (το λεγόμενο Διαμήκη τμήμα της ράγας).

Χάρη σε αυτά τα μέτρα, ένα μεγάλο ηλεκτρικό δίκτυο μπορεί να χωριστεί σε πολλά τμήματα με γαλβανική απομόνωση, η οποία περιορίζει την ποσότητα των ρευμάτων σε περίπτωση πιθανού βραχυκυκλώματος.

Οι περιγραφόμενες ενέργειες ονομάζονται συνήθως διορθωτικές λειτουργίες μεταγωγής και η βέλτιστη διαμόρφωση δικτύου προσδιορίζεται εκ των προτέρων χρησιμοποιώντας προγράμματα διανομής φορτίου και προστασίας από βραχυκύκλωμα.

Με τη βελτιστοποίηση αυτών των λειτουργιών, το πλήρες δυναμικό του ηλεκτρικού δικτύου μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς να δημιουργηθούν επικίνδυνες συνθήκες εργασίας.

Οι υποσταθμοί διανομής και μετασχηματιστών χωρίζονται σε ξεχωριστούς πίνακες που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Υπάρχουν πάνελ τροφοδοσίας, πίνακες τροφοδοσίας εξόδου και πίνακες σύνδεσης.

Ο σχεδιασμός των μεμονωμένων πάνελ είναι συνήθως ενιαίος. Στα ηλεκτρικά διαγράμματα, τα πάνελ εμφανίζονται πάντα σε μονοπολική μορφή. Αυτό σημαίνει ότι σε διαγράμματα αυτού του τύπου, χρησιμοποιώντας τυπικά σύμβολα, απεικονίζονται μόνο οι συσκευές που είναι απαραίτητες για τη λειτουργία της εγκατάστασης.

Σχηματικό διάγραμμα του τροφοδοτικού

Σύμφωνα με το σχήμα που φαίνεται στο σχήμα, κατασκευάζονται τόσο πίνακες ισχύος όσο και πάνελ με συσκευές εξερχόμενης ισχύος. Και οι δύο αποζεύκτες έχουν σχεδιαστεί για να ενεργοποιούν τον διακόπτη μαζί με μετασχηματιστές μέτρησης ρεύματος και τάσης.

Εάν η εγκατάσταση αποτελείται από πολλούς διαύλους, ο αριθμός των αποζεύξεων διαύλου πρέπει να αυξηθεί κατά τον αντίστοιχο αριθμό φορών για δύο λεωφορεία.

Οι μετασχηματιστές οργάνων καταγράφουν τις σχετικές παραμέτρους που απαιτούνται για τις συσκευές λειτουργίας, μέτρησης και προστασίας.

Ένας διακόπτης γείωσης χρησιμοποιείται για την προστασία της γραμμής από επαγωγικές και χωρητικές επιδράσεις γειτονικών γραμμών κατά τη συντήρηση, καθώς και για προστασία από κεραυνούς. Λόγω της λειτουργίας του, ο διακόπτης γείωσης ονομάζεται μερικές φορές διακόπτης γείωσης υπηρεσίας.

Για την αποσύνδεση μεγαλύτερων τμημάτων του δικτύου σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης ή για την πραγματοποίηση απαραίτητων εργασιών συντήρησης, χρησιμοποιούνται συνήθως τουλάχιστον δύο παράλληλοι λεωφορεία.

Διπλό σιδηροδρομικό σύστημα

Χρησιμοποιώντας τον διακόπτη τροφοδοσίας της πλάκας σύνδεσης, και οι δύο διαύλους μπορούν να συνδεθούν σε ένα μόνο σημείο κόμβου. Αυτός ο τύπος σύνδεσης ονομάζεται διασταυρούμενη σύνδεση. Χάρη στη διασταυρούμενη σύνδεση, οι ζυγοί μπορούν να αλλάξουν χωρίς διακοπή της παροχής ρεύματος.

Οι πίνακες ισχύος και οι πίνακες με συσκευές εξερχόμενης ισχύος, εάν είναι απαραίτητο, μπορούν να συνδεθούν σε διαφορετικούς διαύλους, με αποτέλεσμα να μην διακόπτεται η παροχή ρεύματος.

Εφόσον οι αποζεύκτες μπορούν να ενεργοποιηθούν/απενεργοποιηθούν μόνο σε κατάσταση απενεργοποίησης, ο διακόπτης ισχύος πρέπει να είναι ενσωματωμένος στη σύνδεση των δύο διαύλων. Εάν οι ράβδοι διαύλου είναι διασυνδεδεμένοι, τότε πρώτα πρέπει να κλείσετε και τους δύο αποζεύκτες και μόνο μετά τον διακόπτη τροφοδοσίας.

Κατά τη σύνδεση των ράβδων ζυγών, πρέπει να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα (π.χ. αλλαγή των εναλλάκτη των μετασχηματιστών) για την εξίσωση των δυνατοτήτων τους, διαφορετικά θα εμφανιστούν υψηλά μεταβατικά ρεύματα στους διαύλους κατά τη σύνδεση των ράβδων ζυγών.

Μετά τη σύνδεση των ζυγών μπορεί να γίνει οποιαδήποτε σύνδεση και αποσύνδεση των τροφοδοτικών γιατί δεν υπάρχει πλέον διαφορά δυναμικού στους διαύλους.

Είναι απαραίτητο μόνο να βεβαιωθείτε ότι ο άλλος αποζεύκτης στον ίδιο τροφοδότη κλείνει πριν ανοίξετε τον έναν αποζεύκτη. Διαφορετικά, ο αποζεύκτης θα είναι υπό φορτίο όταν ανοίξει, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει καταστροφή, ακόμη και ζημιά σε άλλα εξαρτήματα της εγκατάστασης.Επομένως, οι αποζεύκτες προστατεύονται από τυχαίο άνοιγμα μέσω ειδικών συσκευών ασφάλισης (ηλεκτρικές και πνευματικές).

Για να μελετήσετε τις βασικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε έναν υποσταθμό διανομής, μπορείτε να συναρμολογήσετε ένα πειραματικό κύκλωμα με το οποίο μπορείτε να εκτελέσετε βασικές λειτουργίες μεταγωγής.

Πειραματική βάση

Σχηματικό διάγραμμα της πειραματικής βάσης

Ένα τέτοιο πειραματικό περίπτερο για τη μελέτη συστημάτων λεωφορείων υποσταθμών διανομής και μετασχηματιστών (εργαστηριακό περίπτερο της γερμανικής εταιρείας Lucas-Nuelle) βρίσκεται στο κέντρο πόρων "Econtechnopark Volma".

Για μια περιγραφή του εξοπλισμού εργαστηρίου εκμάθησης του Resource Center, δείτε εδώ — και εδώ —

Στιγμιότυπο οθόνης SCADA για power Lab: dual bus

Η ανάλυση των παραμέτρων τάσης και ρεύματος πραγματοποιείται με τη χρήση του λογισμικού SCADA for power Lab (SO4001-3F). Για να αξιοποιήσετε στο έπακρο ένα σύστημα διπλού διαύλου, συνιστάται κάθε δίαυλος να συνδέεται στη δική του πηγή τάσης.