Stacje elektroenergetyczne

Spis treści

 

      1. Określenia

      Stacja elektroenergetyczna jest podstawowym węzłem sieci elektroenergetycznej, składającym się z zespołu urządzeń służących do przetwarzania i rozdzielania energii elektrycznej, znajdujący się we wspólnym pomieszczeniu lub ogrodzeniu wraz z urządzeniami pomocniczymi. W dużych stacjach występują wydzielone pomieszczenia wyposażone w odpowiednią aparaturę kontolno-pomiarową, urządzenia i elementy sterownicze oraz wskaźniki stanu połączeń i pracujących elementów stacji.
      Rozdzielnia elektroenergetyczna jest zespołem urządzeń służących do rozdzielania energii elektrycznej, przystosowanych do określonego napięcia znamionowego. W przypadku gdy w stacji nie występują transformatory, pojęcie rozdzielni pokrywa się z pojęciem stacji.
      Rozdzielnicą nazywamy urządzenie, zazwyczaj prefabrykowane, składające się z aparatów elektrycznych wraz z ich połączeniami, izolacją, elementami konstrukcyjnymi i osłonami.

▲ do góry

      2. Przeznaczenie i wyposażenie stacji elektroenergetycznej

      W systemie elektroenergetycznym stosuje się stacje elektroenergetyczne przeznaczone do podnoszenia napięcia dla celów przesyłania w systemie, rozdziału energii elektrycznej w sieciach rozdzielczych i obniżania napięcia do poziomu, na którym możliwe jest stosowanie elektrycznych urządzeń powszechnego użytku. Przesyłanie, rozdział i odbiór energii elektrycznej wymaga korzystania ze stacji elektroenergetycznych, które mogą być:
      - systemowymi stacjami elektroenergetycznymi (NN),
      - stacjami rozdzielczymi (WN) oraz
      - rozlicznymi stacjami transformatorowymi, zamieniającymi średnie napięcie (SN) na napięcie
        powszechnie stosowane w instalacjach odbiorczych (230/400 V).

      Głównymi urządzeniami w stacjach elektroenergetycznych są:
      - rozdzielnie,
      - transformatory,
      - nastawnie.

      W skład stacji (rozdzielni) elektroenergetycznej wchodzą następujące zasadnicze grupy urządzeń:
      1) obwody główne stacji, składające się z połączonych ze sobą, szyn zbiorczych, urządzeń głównych stacji
         oraz doprowadzonych do stacji linii elektroenergetycznych;
      2) obwody wtórne (pomocnicze), niskonapięciowe, obejmujące wszystkie elementy, w których
         w warunkach normalnych płyną prądy proporcjonalne do prądów w obwodach głównych.
         W skład obwodów pomocniczych wchodzą układy zabezpieczeń, automatyki, pomiarów,
         telesterowania i telepomiarów;
     3) urządzenia pomocnicze, umożliwiające prawidłową pracę stacji. Do urządzeń pomocniczych
         zaliczamy instalacje i źródła prądu pomocniczego, instalacje sprężonego powietrza,
         oświetlenie i ogrzewanie elektryczne stacji itp.;
      4) instalacje ochronne obejmujące elementy ochrony przeciwporażeniowej, przeciwprzepięciowej i odgromowej.

▲ do góry

      3. Struktura i konfiguracja sieci elektroenergetycznej

      Struktura sieci jest jednoznacznie określonym układem sieci wraz z parametrami poszczególnych urządzeń. Pod pojęciem "układ sieci" rozumie się podział na sieci przesyłowe i rozdzielcze (dystrybucyjne) o różnych napięciach nominalnych oraz struktury podstawowe sieci.
      Konfiguracja sieci elektroenergetycznej polega na połączeniach stałych lub okresowych identycznych lub różnych podstawowych struktur.
      W skład struktury podstawowej sieci wchodzą struktury otwarte i zamknięte.
      1) Struktury otwarte mogą być promieniowe lub magistralne, rezerwowane lub
          nierezerwowane. Rezerwowanie uzyskuje się poprzez połączenia automatyczne lub ręczne.
      2) W strukturach zamkniętych istnieje możliwość zasilania każdego odbioru, bez przełączeń,
          co najmniej z dwóch niezależnych źródeł. Konfiguracje sieci mogą być: normalne, awaryjne
          i poawaryjne oraz otwarte lub zamknięte.

▲ do góry

      4. Układy połączeń

      4.1 Pola rozdzielni i ich wyposażenie
      Układy połączeń obwodów głównych rozdzielni elektroenergetycznej to właściwie układy pracujące na jednym poziomie napięcia.

      4.1.1 Pola rozdzielni
      W zależności od przeznaczenia rozróżnia się następujące pola rozdzielni:
      1) liniowe,
      2) transformatorowe,
      3) łączników szyn (sekcyjne i systemowe),
      4) pomiarowe,
      5) potrzeb własnych,
      6) ograniczników przepięć (odgromnikowe),
      7) inne, wg potrzeb.

      4.1.2 Podział rozdzielni
      Pola liniowe łączą obwody rozdzielni z liniami elektroenergetycznymi. Pola te mogą być napowietrzne lub kablowe, zasilające lub odbiorcze. W rozdzielniach 110 kV, 220 kV i 400 kV pola liniowe zwykle wyposaża się w wyłączniki, natomiast w polach liniowych rozdzielni średnich napięć stosuje się odłączniki lub rozłączniki z bezpiecznikami (Rys. 1a,b).
      W polach liniowych stacji wysokich napięć i najwyższych napięć oraz w rozdzielniach średniego napięcia z rozdzielnicami jednoczłonowymi stosowane są zawsze odłączniki od strony szyn zbiorczych, przed wyłącznikami, nazywane odłącznikami szynowymi.
      W polach liniowych, w których możliwe jest pojawienie się napięcia z obydwu stron wyłącznika oraz w liniach napowietrznych stosuje sie odłączniki za wyłącznikami, zwane odłącznikami liniowymi (rys.1 c,d). Dostęp do wyłącznika jest wówczas możliwy po wyłączeniu pola zarówno od strony szyn, jak i od strony linii. W ten sposób zapewnia się również ochronę przed przepięciami pochodzenia atmosferycznego. W liniach kablowych, zasilanych tylko z szyn zbiorczych, wystarcza tylko jeden odłącznik, zainstalowany pomiędzy szynami a wyłącznikiem.
      1) Przykładowe układy pól rozdzielni przedstawia rysunek1.:

Rys. 1. Pola liniowe

      Pola transformatorowe (rys.2 e,f,g) służą do połączenia uzwojeń transformatora z układem rozdzielni o odpowiednim napięciu znamionowym. Pola transformatorowe w stacjach wysokich i najwyższych napięć są wyposażone w wyłączniki. W polach transformatorowych z transformatorami dwuuzwojeniowymi odłączniki instaluje się jedynie od strony szyn zbiorczych. Natomiast w przypadku transformatorów trójuzwojeniowych odłączniki należy instalować po obydwu stronach wyłączników (rys. 2f). Dostęp do wyłącznika jest możliwy dopiero po otwarciu obydwu odłączników, zarówno od strony szyn, jak i od transformatora, który po wyłączeniu jednego uzwojenia może nadal pracować jako dwuuzwojeniowy.

Rys. 2. Pola transformatorowe

      W polach rozdzielnic dwuczłonowych (rys.3 i,j), wyłącznik jest instalowany na specjalnym członie ruchomym (wózku). Przy wysuniętym członie ruchomym tworzą się widoczne przerwy izolacyjne, dzięki czemu możliwe jest w tych rozwiązaniach wyeliminowanie odłączników. Stosowane są specjalne blokady uniemożliwiające przykładowo wysunięcie wózka przy załączonym wyłączniku. Przekładniki są instalowane poza członem ruchomym.
      Konstrukcje rozdzielnic dwuczłonowych w stacjach o podwójnym systemie szyn zbiorczych wykonuje się przeważnie w wersji z odłącznikami, rzadziej spotykane są dwa pola z wyłącznikami (rys. 3 k,l).

Rys. 3. Pola w rozdzielnicach dwuczłonowych

      Pole liniowe i transformatorowe stacji średnich napięć, zwłaszcza stacji pracujących w sieciach komunalnych, wyposaża się często jedynie w bezpieczniki i rozłącznik (rys. 1b), przeznaczony do załączania i wyłączania prądów roboczych. Dalszym uproszczeniem rozwiązania jest zastosowanie odłączników zamiast rozłączników, co jest typowym rozwiązaniem w terenowych stacjach słupowych.
      Prądy obciążeniowe są wtedy włączane po stronie niskiego napięcia, a odłącznik musi mieć zdolność łączeniową wystarczającą do przerwania prądu pracy jałowej transformatora. Ze względu na niewielkie wartości prądów znamionowych bezpieczników wysokiego napięcia, rozwiązanie pól transformatorowych z bezpiecznikami może być stosowane tylko przy stosunkowo niewielkich mocach znamionowych transformatorów.

      4.1.3 Przekładniki prądowe i napięciowe
     W rozwiązaniach praktycznych w poszczególnych polach stosuje się od 2 do 4, a niekiedy nawet więcej, szeregowo połączonych przekładników prądowych lub jeden przekładnik wielordzeniowy, o różnych mocach znamionowych i klasach dokładności poszczególnych uzwojeń.
      Przekładniki prądowe i napięciowe umieszcza się w taki sposób, aby zwarcie wewnętrzne w przekładniku mogło być wyłączone przez wyłącznik lub bezpiecznik zainstalowany w tym polu i nie powodowało zakłóceń w pracy innych elementów rozdzielnicy.
      Przekładniki napięciowe średniego napięcia przyłącza się do szyn za pośrednictwem odłączników i bezpieczników chroniących szyny przed zwarciami w samych przekładnikach. W rozdzielniach o napięciu znamionowym 110 kV i wyższym przekładniki napięciowe dołącza się do szyn za pomocą odłączników. W przypadkach zwarć w uzwojeniach pierwotnych przekładników muszą w tych układach działać wyłączniki w polach zasilających.
      Przekładniki napięciowe pojemnościowe o napięciu 220 kV i 400 kV są często instalowane przed odłącznikiem liniowym, od strony linii.

      4.1.4 Uziemniki
      Ze względów eksploatacyjnych korzystne jest szerokie zastosowanie uziemników, co umożliwia łatwe uziemianie odpowiednich fragmentów linii i rozdzielni podczas przeglądów konserwacyjnych i prac remontowych aparatów i urządzeń wysokiego napięcia. W stacjach o napięciu znamionowym od 110 kV do 400 kV stosuje sie taką liczbę uziemników, aby całkowicie wyeliminować stosowanie uziemiaczy przenośnych.

      4.2 Układy połączeń rozdzielni średnich i wysokich napięć
      W rozdzielniach średnich napięć są stosowane następujące układy połączeń:
      a) blokowe linia-transformator (układy bezszynowe):
      b) z pojedynczym systemem szyn zbiorczych:
          - niesekcjonowane,
          - sekcjonowane wyłącznikiem, rzadziej odłącznikiem lub rozłącznikiem,
      c) z podwójnym systemem szyn zbiorczych:
         - niesekcjonowane, z poprzecznym łącznikiem szyn,
         - pojedynczo sekcjonowane, z poprzeczno-podłużnym łącznikiem szyn.
         - podwójnie sekcjonowane, z jednym poprzeczno-podłużnym łącznikiem szyn.

      Układy blokowe są często stosowane w oddziałowych stacjach transformatorowo-rozdzielczych SN/nn w zakładach przemysłowych (przy promieniowym układzie sieci rozdzielczej SN) oraz w jednotransformatorowych stacjach wiejskich SN/nn, zasilanych na ogół z odczepu od napowietrznej linii magistralnej SN.
      W układach tych przed transformatorem najczęściej stosuje się tylko rozłącznik lub odłącznik, rzadziej wyłącznik.

       4.2.1 Układy bezszynowe
      1) Układy blokowe i mostkowe należą do najprostszych układów stacji i stosowane są w obiektach zasilanych jedną lub dwiema liniami, bez konieczności rozdziału energii na większą liczbę odpływów na danym poziomie napięcia.
      Układy blokowe charakteryzują się szeregowym połączeniem wszystkich elementów obwodu głównego - bez pośrednictwa szyn zbiorczych (rys.4). Rozwiązania takie stosuje się do zasilania odbiorców o najniższym poziomie niezawodności zasilania, gdyż awaria lub konieczność wyłączenia jednego z elementów układu oznacza zwykle przerwę w dostawie energii. Jednym z typowych przykładów są terenowe stacje słupowe (rys.4a).
      W układach blokowych pracuje również wiele linii 110 kV zasilających sieć rozdzielczą średniego napięcia (rys.4 b,c,d).
      Niezawodność pracy stacji o układzie z dwoma blokami można znacznie zwiększyć stosując poprzeczne połączenie linii w stacji odbiorczej (rys.4 d). Połączenie to polega na zainstalowaniu odłącznika lub wyłącznika z odłącznikami. W ten sposób uzyskuje się najprostszy układ mostkowy H, który umożliwia wzajemne rezerwowanie zarówno linii, jak i transformatorów. Możliwości eksploatacyjne zależą od rodzaju zastosowanych łączników.

Rys.4. Układy blokowe: układ połączeń stacji jednotransformatorowych (a,b,c),
i dwutransformatorowej - układ z dwoma blokami (d), Z - zwiernik

      Układ mostkowy jest odpowiednio rozbudowanym układem z dwoma blokami linia-transformator. W zależności od rodzaju i liczby zainstalowanych łączników w połączeniu poprzecznym (poprzeczce) oraz polach liniowych i transformatorowych (rys.5) powstają układy o zróżnicowanych właściwościach i możliwościach eksploatacyjnych. W zależności od ilości zainstalowanych wyłączników rozróżnia się układy mostkowe:
      1) niepełne, wyposażone w trzy wyłączniki ( w polu poprzecznym i w polach liniowych) oraz
      2) pełne H, z pięcioma wyłącznikami (jednym w polu poprzecznym i czterema w polach liniowych
i transformatorowych) (Rys. 5).

Rys. 5. Układ mostkowy H pełny, z pięcioma wyłącznikami

      W układach mostkowych - w zależności od potrzeb oraz okoliczności - możliwa jest praca:
      a) dwóch linii i dwóch transformatorów, przy otwartej lub zamkniętej poprzeczce (praca równoległa),
      b) dwóch linii i jednego transformatora,
      c) jednej linii i dwóch transformatorów,
      d) jednej linii i jednego transformatora,
      e) dwóch linii - przy przelotowym przesyle energii przez poprzeczkę.

      2) Układy wieloblokowe
      W sieciach wysokich i najwyższych napięć - 400 kV i wyższych - są niekiedy stosowane wieloblokowe układy połączeń stacji. Rozpowszechniane są układy o kształcie czworoboku z dwoma liniami oraz z dwoma transformatorami (rys.6) oraz sześcioboku z dwiema lub z trzema liniami.
      Niezależnie od kształtu wieloboku w każdym jego boku znajdują się wyłącznik i dwa odłączniki. Linie i transformatory są przyłączone do wierzchołków wieloboku. W normalnych warunkach stacja pracuje przy zamkniętych wszystkich łącznikach.

Rys. 6. Układ połączeń o kształcie czworoboku

      4.2.2 Układy z szynami zbiorczymi
      Ze względu na układ szyn zbiorczych można wyróżnić następujące rozdzielnie:
      1) z pojedynczym systemem szyn zbiorczych,
      2) z pojedynczym sekcjonowanym systemem szyn zbiorczych,
      3) z podwójnym systemem szyn zbiorczych,
      4) z podwójnym sekcjonowanym systemem szyn zbiorczych,
      5) z połączeniami obejściowymi,

      a) Pojedynczy system szyn zbiorczych jest układem najtańszym, w którym uszkodzenie jakiegokolwiek elementu powoduje wyłączenie z ruchu całej rozdzielni. Również rozbudowa układu wymaga wyłączenia całej rozdzielni - na czas rozbudowy. Dlatego bardzo często stosuje podział systemu na sekcje. Liczba sekcji najczęściej odpowiada liczbie pól zasilających.
      b) Podwójny system szyn zbiorczych charakteryzuje się wysokim stopniem elastyczności i wysoką niezawodnością. W zależności od liczby wyłączników w polu i ewentualnego sekcjonowania poszczególnych systemów, można uzyskać układ o bardzo dużych możliwościach dokonywania połączeń - zarówno w warunkach ruchowych, jak i awaryjnych.
      Rozdzielnie z połączeniami obejściowymi (Rys. 7) pozwalają na przeprowadzenie remontu wyłącznika w dowolnym polu - bez przerwy w pracy rozdzielni - poprzez połączenie na czas remontu danego pola z szynami zbiorczymi za pośrednictwem tzw. „połączenia obejściowego” lub „szyn obejściowych”. W przypadku szyn obejściowych remontowany wyłącznik zostaje zastąpiony przez wyłącznik sprzęgła poprzecznego S.

Rys. 7. Układy obejściowe stacji
a) pojedynczy układ szyn zbiorczych z szynami obejściowymi,
b) podwójny układ szyn zbiorczych z połączeniem obejściowym; S - sprzęgło poprzeczne.

▲ do góry

      5. Rozwiązania konstrukcyjne rozdzielni i stacji

      5.1 Rozdzielnie średnich i wysokich napięć

      5.1.1 Rozdzielnie napowietrzne
      Przy napięciu 110 kV i wyższym, koszty budynków rozdzielni wnętrzowych mogą być bardzo wysokie i dlatego budowane są rozdzielnie napowietrzne, w których izolacja między przewodami i między aparatami jest zapewniona przez zachowanie odpowiednich odstępów i odległości w powietrzu.
      Szyny i aparaty są umieszczone na izolatorach w otwartym terenie, odpowiednio ogrodzonym i podzielonym wewnątrz na poszczególne pola rozdzielni. Rozdzielnie napowietrzne otwarte mogą być budowane tam, gdzie nie występują ograniczenia terenowe lub szczególne narażenia środowiskowe oraz wymagania dotyczące ochrony krajobrazu.
      Rozdzielnie napowietrzne zajmują stosunkowo duży obszar, lecz są tanie w budowie, nie wymagają skomplikowanych prac budowlano-montażowych, charakteryzują się przejrzystością połączeń oraz łatwością dostępu i rozbudowy.
      Wadą rozdzielni napowietrznych jest podatność na wpływy zewnętrzne i uzależnienie czynności eksploatacyjnych od warunków pogodowych, a w trakcie ich budowy występuje znaczne uzależnienie od lokalnych warunków terenowych i spraw własnościowych gruntów.

      Rozróżnia się rozdzielnie napowietrzne:
      - niskie, z odłącznikami umieszczonymi na wysokości 2 do 2,5 m,
      - wysokie, z odłącznikami na wysokości 5÷6 m.

      5.1.2 Rozdzielnie wnętrzowe
      Pobór mocy w centrach dużych miast jest znaczny, co powoduje konieczność budowy stacji 110 kV i wyższych napięć możliwie blisko tych obciążeń. Taki sposób zasilania jest nazywany "głębokim wejściem". W miastach stacje takie mogą być budowane jako wnętrzowe - aczkolwiek struktura tych budowli - w tradycyjnym wykonaniu - jedynie z konieczności może być tolerowana w miejskiej zabudowie. Są przeznaczone do budowy w miejscach, gdzie nie jest możliwe lub nie jest wskazana lokalizacja stacji napowietrznych, ze względu na brak odpowiednio dużego terenu lub inne ograniczenia, takie jak: miejska zabudowa, tereny krajobrazowe, względnie trudne warunki środowiskowe (znaczne zapylenie atmosfery w sąsiedztwie obiektów przemysłowych, tereny nadmorskie, pustynne lub inne).
      W stacjach wnętrzowych wysokich napięć jest stosowana aparatura przeznaczona do pracy w warunkach napowietrznych. Mimo to zapotrzebowanie na budowę takich stacji jest znacznie mniejsze niż stacji napowietrznych, gdyż łączniki, przekładniki i inna aparaturę umieszcza się pod szynami zbiorczymi. Dalsze ograniczenie terenu niezbędnego do budowy stacji można uzyskać przez umieszczenie rozdzielni wysokiego i średniego napięcia w jednym wielokondygnacyjnym budynku. W warunkach polskich stacje wnętrzowe wysokiego napięcia to głównie stacje miejskie 110 kV.

      5.1.3 Rozdzielnie o izolacji z sześciofluorku siarki
      W wielkich aglomeracjach miejsko-przemysłowych występuje duża koncentracja poboru mocy. Problemy przesyłu i rozdziału coraz większych ilości energii były rozwiązywane przez stosowanie coraz większych mocy jednostkowych transformatorów oraz coraz wyższych wartości napięć znamionowych linii i stacji elektroenergetycznych. Względy architektoniczne oraz brak rozległych, wolnych terenów i ich duże koszty powodują, że stacje elektroenergetyczne wysokiego napięcia w tradycyjnym wykonaniu są zlokalizowane w znacznej odległości od centrów obciążenia. Związane to jest z koniecznością dodatkowej transformacji i budowy stacji pośrednich.
      Wymiary stacji elektroenergetycznych na napięcia wysokie i najwyższe mogą być zmniejszone pod warunkiem zastosowania izolacji o właściwościach znacznie lepszych niż powietrze o ciśnieniu atmosferycznym. Zastosowanie sześciofluorku siarki (SF6) jako izolacji międzybiegunowej i doziemnej urządzeń stworzyło możliwości budowy stacji, zarówno najwyższych jak i średniego napięcia, jakościowo różnych od stacji o izolacji powietrznej. Uzyskano wielokrotne zmniejszenie wymiarów oraz zdecydowaną poprawę większości parametrów i właściwości technicznych, decydujących o jakości i niezawodności stacji.
      Rozdzielnie elektroenergetyczne z sześciofluorkiem siarki są obecnie budowane na napięcie średnie oraz wysokie od 72 do 800 kV. W rozdzielniach tych szyny zbiorcze i wszystkie urządzenia odbiorcze są umieszczone w hermetycznych rurach i zbiornikach wypełnionych sześciofluorkiem siarki o odpowiednim ciśnieniu. Osłony wykonuje się dość często ze stali - ze względu na łatwość uzyskania niezbędnej szczelności zbiorników, dużą wytrzymałość mechaniczną oraz odporność na działanie łuku.
      Przy dużych wartościach prądów znamionowych następuje jednak silne nagrzewanie się osłon stalowych pod wpływem strat powodowanych prądami wirowymi i zjawiskiem histerezy. Z tego względu osłony rozdzielni na większe prądy znamionowe wytwarza się z metali niemagnetycznych (np. stopów aluminium). Osłony wykonuje się w kształcie walców i rur w celu uzyskania możliwie jednorodnego pola elektrycznego.
     Ciśnienie gazu w zbiornikach powinno być możliwie wysokie ze względu na większą wytrzymałość elektryczną gazu przy wyższych ciśnieniach, ale jednocześnie takie, aby nie następowała jego kondensacja w najniższych, lecz praktycznie możliwych temperaturach otoczenia. W rozwiązaniach praktycznych stosuje się ciśnienie od 0,20 do 0,55 MPa.
      Odległości między poszczególnymi fazami a uziemioną obudową są m.in. tak dobierane, żeby przy ciśnieniu atmosferycznym gazu wytrzymywały długotrwale przepięcia równe 1,3 - 1,5 wartości napięć znamionowych, odpowiednio: międzyprzewodowych i fazowych.
       Budowane są rozdzielnice, w których poszczególne fazy szyn zbiorczych są prowadzone w oddzielnych osłonach (izolacja jednobiegunowa) oraz rozdzielnie, w których wszystkie fazy są umieszczone we wspólnej osłonie. Przy izolacji jednobiegunowej nie występują zwarcia międzyfazowe, niższe są też przepięcia oraz bardziej równomierny jest rozkład pola elektrycznego.
      Na osłony muszą być wtedy używane materiały niemagnetyczne, głównie stopy aluminium. Rozdzielnie o izolacji trójbiegunowej zajmują mniej miejsca i jest możliwe stosowanie stali na osłony.
      Aparatura łączeniowa (wyłączniki, rozłączniki, odłączniki, uziemniki) i inne urządzenia w rozdzielniach z SF6 różnią się od tradycyjnych, stosowanych w rozdzielniach napowietrznych i wnętrzowych. Opracowane zostały nowe urządzenia, najczęściej o znacznie mniejszych wymiarach, przeznaczone wyłącznie do stosowania w tego typu rozdzielniach. W rozdzielniach są stosowane wyłączniki z SF6 jednociśnieniowe, w których jedynie w czasie działania sześciofluorek siarki jest sprężony do ciśnienia 0,6 - 0,8 MPa. Elementy rozdzielni, zawierające różne urządzenia, są konstruowane w postaci modułów umożliwiających budowę rozdzielni o dowolnym układzie szyn zbiorczych oraz o dowolnym wyposażeniu pól i różnym sposobie zasilania. Buduje się rozdzielnie w układzie H, rozdzielnie z szynami zbiorczymi o pojedynczym i podwójnym układzie oraz z szynami pomocniczymi i inne.

      Warunki bezpieczeństwa eksploatacji urządzeń zawierających sześciofluorek siarki SF6.
      Rozpowszechnienie stosowania sześciofluorku siarki w ostatnim czasie wymaga znajomości przez obsługę stacji i rozdzielni wpływu tego gazu na środowisko i organizm ludzki. W grupie związków siarki z fluorem SF6 ma wypełnione wszystkie 6 wartościowości siarki i dzięki temu jest całkowicie obojętny chemicznie względem innych pierwiastków, mimo że w jego skład wchodzi jeden z najbardziej agresywnych pierwiastków – fluor. Do temperatury ok. 200°C gaz nie ulega rozkładowi, natomiast wykazuje ograniczoną odporność na wyładowania elektryczne. W obecności wyładowań tworzyć się mogą bowiem pochodne związki fluoru z siarką o dużej aktywności chemicznej i biologicznej. Ma to miejsce w obecności nawet śladowych zanieczyszczeń wilgocią lub powietrzem.

      Z tego też względu gaz SF6 dla urządzeń elektrycznych musi odpowiadać określonym surowym wymaganiom pod względem czystości. Według wymagań określonych w normie międzynarodowej IEC 376, zawartość powietrza, tlenu i azotu, określona w stosunku do masy gazu nie może przekraczać 0,05%, zawartość wody nie może przekraczać 15 ppm, zawartość oleju 10 ppm.
      W normalnej eksploatacji, przy typowych dopuszczalnych ubytkach rocznych gazu poniżej 1%, jego oddziaływanie na lokalne środowisko jest pomijalnie małe. Pod wpływem wyładowań elektrycznych w atmosferze sześciofluorku siarki powstają trwałe produkty rozkładu gazu. Podczas wyładowań o stosunkowo dużej energii, jakimi są wyładowania łukowe wewnątrz komory wyłącznika, powstają trwałe produkty rozpadu - gazowe i proszkowe. Produkty gazowe wyładowań wysokoenergetycznych powodują korozję metalowych części wewnątrz wyłącznika. Produkty proszkowe, będące fluorkami metali, nie powodują pogorszenia izolacyjności urządzeń wypełnionych SF6, ale działają negatywnie na części ruchome, a także mogą zwiększyć absorpcję wilgoci. Cząsteczki proszku są bardzo małe, co powoduje, że po otwarciu wyłącznika lub przedziału rozdzielnicy, pył może się utrzymywać w powietrzu przez ponad 2 godziny.
      Wyładowania o małej energii, do których należą wyładowania iskrowe i wyładowania niezupełne, mogą wystąpić wewnątrz wyłączników wskutek błędów montażowych lub nieodpowiedniej jakości powierzchni wewnętrznych. Wyładowania te są źródłem wytwarzania szeregu produktów gazowych o dużej aktywności biologicznej, szczególnie w obecności wilgoci.
      Efekty działania produktów rozkładu SF6 są zależne w głównej mierze od ich koncentracji i czasu trwania narażenia. Przy małych koncentracjach mogą powodować podrażnienie skóry, oczu i błon śluzowych. Natomiast wdychanie większych ich ilości może być przyczyną obrzęku krtani i płuc oraz zaburzeń krążenia. Korzystną cechą wszystkich tych związków jest ich przykra woń, podczas gdy czysty gaz jest bezwonny. Pojawienie się fluorków, wyczuwalne powonieniem, wymaga bezzwłocznego opuszczenie przez ludzi danego pomieszczenia.
      Jakkolwiek w normalnych warunkach pracy w obecności urządzeń napełnionych gazem SF6 nie występuje zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, jednak personel montażowy i eksploatacyjny powinien posiadać odpowiedni zasób wiadomości o właściwościach gazu i skutkach ewentualnych awarii.
      Szczególne środki ostrożności powinny być stosowane przy przeglądach połączonych z otwieraniem urządzeń. Należy zapewnić dokładne usunięcie produktów gazowych, a obsługa powinna być zaopatrzona w maski pyłowe oraz szczelną odzież zabezpieczającą przed drażniącym działaniem na skórę produktów pyłowych. Należy przy tym ograniczać maksymalnie kontakt elementów urządzeń z wilgocią atmosferyczną. Trzeba też mieć na uwadze, że sześciofluorek siarki jest gazem około 6-krotnie cięższym od powietrza i może zbierać się w ciasnych i nisko położonych niszach pomieszczeń, stwarzając nawet niebezpieczeństwo uduszenia.

▲ do góry

      6. Potrzeby własne stacji

      Potrzeby własne stacji to określony zespół urządzeń i odbiorników prądu przemiennego oraz prądu stałego zainstalowanych w stacji, niezbędny do zapewnienia prawidłowej pracy stacji zarówno w warunkach normalnych, jak i zakłóceniowych.

      6.1. Budynek nastawni
      W dużych stacjach występują wydzielone pomieszczenia, w których umieszczone są wskaźniki stanu połączeń i pracujących elementów rozdzielni oraz znajdują się urządzenia i elementy sterownicze. Pomieszczenie takie nosi nazwę nastawni. W budynku nastawni znajdują się następujące pomieszczenia:
      1) dyżurnego - wyposażone w aparaturę sterowniczą i pomiarową,
      2) przekaźnikowe,
      3) akumulatorni,
      4) przetwornic,
      5) urządzeń potrzeb własnych,
      6) urządzeń teletechnicznych,
      7) magazynu sprzętu bhp,
      8) socjalnych dla obsługi.

      Budynki nastawni tradycyjnych są duże, zwykle dwukondygnacyjne. Na piętrze znajdują się pomieszczenia: dyżurnego, przekaźnikowe oraz inne, pomocnicze. Na parterze zwykle są pomieszczenia kablowe (pod pomieszczeniem przekaźnikowym), akumulatornia wraz z pomieszczeniami towarzyszącymi oraz część pomieszczeń warsztatowych.
       Obecnie, dzięki wykorzystaniu zminiaturyzowanych urządzeń elektronicznych budynek nastawni może być parterowy, składający się: z pomieszczenia dla dyżurnego oraz pomieszczeń warsztatowych i magazynowych.
      Pomieszczenie akumulatorni powinno być oddzielone od pozostałych pomieszczeń za pomocą przedsionka, ogrzewane zgodnie z wymaganiami dla zastosowanych ogniw, suche i odpowiednio wentylowane.

      6.2. Odbiorniki potrzeb własnych
      Do odbiorników prądu przemiennego w większych stacjach zalicza się:
      - lampy oświetlenia podstawowego i awaryjnego pomieszczeń stacji oraz przyległego terenu,
      - grzejniki elektryczne w budynku stacji, w szafkach kablowych i pomieszczeniach
        przekaźnikowych oraz grzejniki napędów łączników,
      - urządzenia napędowe wentylatorów i pomp układu chłodzenia transformatorów,
      - napędy przełączników zaczepów transformatorów,
      - silniki napędów łączników,
      - silniki wentylatorów w pomieszczeniach rozdzielni,
      - prostowniki oraz przetwornice do ładowania baterii akumulatorów i zasilania urządzeń
        pomocniczych prądu stałego,
      - sprężarki powietrza,
      - urządzenia elektryczne instalacji olejowej, warsztatów mechanicznych, instalacji
        wodociągowej.
     - przetwornice telefonii nośnej częstotliwości.

      Do odbiorników prądu stałego w stacji zalicza się:
     - urządzenia zabezpieczeń, automatyki, sygnalizacji i sterowania,
      - silniki napędów łączników,
      - rejestratory zakłóceń,
      - przetwornice telefonii wielkiej częstotliwości (zasilanie rezerwowe).

      W mniejszych stacjach elektroenergetycznych bez obsługi, w których zabezpieczenia stanowią wyzwalacze pierwotne i bezpieczniki, zapotrzebowanie na energię elektryczną ogranicza się jedynie do oświetlenia terenu i budynku rozdzielni wnętrzowej.

      6.3. Źródła i układy zasilania potrzeb własnych
      Odbiorniki potrzeb własnych prądu przemiennego zasila się z wydzielonej rozdzielnicy. Z rozdzielnicy tej nie należy zasilać innych odbiorców, nie będących odbiornikami potrzeb własnych stacji. Rozdzielnica potrzeb własnych zwykle jest zasilana z transformatorów potrzeb własnych. W stacjach 110 kV stosuje się dwa transformatory o mocy 75 lub 100 kVA, zasilane z dwóch sekcji szyn rozdzielnicy SN. Każdy transformator powinien pokrywać pełne zapotrzebowanie stacji na moc. W ważnych stacjach 220 i 400 kV zwykle instaluje się trzy transformatory potrzeb własnych: dwa zasilane z trzeciego uzwojenia transformatorów 220 lub 400 kV, a trzeci - z lokalnej sieci SN. W szczególnie ważnych stacjach instaluje się, jako zasilanie awaryjne, agregaty prądotwórcze.
      W małych stacjach o jednym źródle zasilania rozdzielnica potrzeb własnych prądu przemiennego również może mieć jedno zasilanie. Dopuszcza się także zasilanie odbiorników potrzeb własnych bezpośrednio z wydzielonej części rozdzielnicy sieciowej o napięciu 400/230 V (np. w stacjach miejskich lub przemysłowych oddziałowych).
     Odbiorniki o szczególnych wymaganiach co do ciągłości zasilania oraz parametrów napięcia zasilającego (urządzenia telemechaniki, komputery itp.) zasila się z jednofazowej rozdzielnicy napięcia przemiennego bezprzerwowego. Rozdzielnica taka jest zasilana przez dwie przetwornice tyrystorowe z sieci 400/230 V oraz z baterii akumulatorów 220 V. Odbiorniki prądu stałego potrzeb własnych zasila się z baterii akumulatorów zlokalizowanych na terenie stacji. W stacjach 110 kV zwykle instaluje się jedną baterię akumulatorów o napięciu 230 V, a w dużych stacjach 230 i 400 kV - dwie baterie: 230 V - do zasilania automatyki, sterowania łączników, sygnalizacji, przetwornic itp. oraz 24 V (lub 48 V) - do zasilania urządzeń telemechaniki i łączności.

      6.4. Automatyka elektroenergetyczna stacji
      W stacjach elektroenergetycznych stosuje się:
      1) automatykę zabezpieczeniową,
      2) automatykę systemową,
      3) stacyjną automatykę lokalną.

      6.4.1. Automatyka zabezpieczeniowa obejmuje:
      1) automatykę eliminującą (wyłączanie zwarć),
      2) prewencyjną (np. sygnalizacje przeciążeń),
      3) restytucyjną  (SPZ i SZR).

      Automatyka eliminująca jest przeznaczona do eliminowania z pracy tych urządzeń i linii, w których wystąpiło uszkodzenie uniemożliwiające prawidłową pracę innych elementów systemu; do najgroźniejszych uszkodzeń zalicza się wszelkiego rodzaju zwarcia, szczególnie jednak te, przy których występują duże wartości prądów zwarciowych.
      Automatyka prewencyjna ma na celu zapobieganie zakłóceniom, jakie mogą wystąpić w pracy systemu elektroenergetycznego, przez wykrywanie, sygnalizację i likwidację nienormalnych stanów pracy systemu lub jego elementów, takich jak przeciążenie, nadmierne wahania i odchylenia napięcia oraz częstotliwości
      Automatyka restytucyjna ma za zadanie zarówno samoczynną zmianę konfiguracji tych części systemu elektroenergetycznego, w których wystąpiło zakłócenie i działanie automatyki prewencyjnej lub eliminującej, jak również przywrócenie normalnego lub najbardziej optymalnego, w warunkach istniejących ograniczeń, stanu pracy sytemu. Do automatyki restytucyjnej zalicza się m.in. układy:
      - samoczynnego ponownego załączania (SPZ),
      - samoczynnego załączania do pracy elementów rezerwowych (SZR),
      - samoczynnego częstotliwościowego odciążenia (SCO).

      Automatykę zabezpieczeniową poszczególnych urządzeń elektroenergetycznych stacji, takich jak transformatory, szyny zbiorcze, linie elektroenergetyczne i inne, realizuje się obecnie przez zastosowanie zintegrowanych urządzeń elektronicznych, komputerów i cyfrowych przekaźników z mikroprocesorami, realizujących wiele różnorodnych funkcji.
      Automatyka zabezpieczeniowa działa bardzo szybko (kilka do kilkudziesięciu milisekund); stawia się jej największe wymagania niezawodnościowe. Aby zapewnić poprawne i selektywne działanie zabezpieczeń, mające na celu wyłączenia jedynie nieprawidłowo pracujących urządzeń, często zachodzi potrzeba stosowania zabezpieczeń zwłocznych, o celowo wydłużonych i zróżnicowanych czasach działania.

      6.4.2. Automatyka systemowa jest związana z prowadzeniem ruchu systemu elektroenergetycznego zarówno w stanie pracy normalnej, jak i w stanie zakłóceń. Obejmuje ona automatykę regulacyjną (ARN, sterowanie mocą bierną), prewencyjną (SCO, kołysania mocy, dzielnie sieci) oraz optymalizacyjną (utrzymanie optymalnych poziomów napięć, minimalizację strat sieciowych itp.).

      6.4.3. Stacyjna automatyka lokalna obejmuje:
      1) automatykę prowadzenia ruchu stacji (np. automatyczną rejestrację zdarzeń, układ
          komputerowy określający dopuszczalne w danej chwili przeciążenie transformatorów),
      2) lokalną automatykę łączeniową (sekwencyjne sterowanie łącznikami, automatyczne otwieranie
          odłącznika transformatorowego w rozdzielnicy o układzie H) oraz
      3) automatykę urządzeń pomocniczych (sterowanie sprężarkami powietrza, chłodzeniem
          transformatorów, SZR potrzeb własnych itp.).

▲ do góry

Menu serwisu