Busssystem för distributions- och transformatorstationer

För överföring och distribution av elektrisk energi används luftledningar eller kraftkablar med olika spänningsnivåer och deras val baseras på en analys av tekniska och ekonomiska aspekter.

För att säkerställa hög strömförsörjningssäkerhet kan elektriska nätverk vara mer eller mindre flerkedjiga. Detta gör det möjligt att, i händelse av fel på enskilda transmissionsledningar, fortsätta att försörja konsumenterna via andra ledningar.

Punkterna på nätverk där två eller flera linjer konvergerar kallas nodpunkter. Omkopplingsanordningar utformade för att koppla bort enskilda ledningskretsar i händelse av haverier eller underhåll och reparationer är alltid installerade vid dessa kopplingspunkter.

Alla kopplingsanordningar som är nödvändiga för detta, såväl som mät-, styr-, skydds- och hjälputrustning finns i en distributionsstation.

Om det utöver dessa enheter installeras transformatorer i distributionscentralen för att ändra nivån ändå, kallas en sådan transformatorstation transformatorstation.

Distributionsstationer är utrustade med följande huvudsakliga strukturella element:

• Shina;
• Frånskiljare;
• Strömbrytare;
• ström- och spänningsomvandlare;
• Överspänningsbegränsare;
• Jordningsbrytare;
• Eventuellt: transformator.

Transformatorstationer är utrustade med aggregat och komponenter med tekniska egenskaper som uppfyller kraven och eventuella mekaniska och elektriska belastningar.

Eftersom moderna transformatorstationer huvudsakligen fjärrstyrs, är de utrustade med ytterligare övervaknings- och kontrollenheter. Dessutom är transformatorstationer utrustade med mät- och mätanordningar för el som levereras till konsumenter, samt överspänningsskyddsanordningar.

Huvudelementet i distributionsstationen är samlingsskenan. Som regel ser det ut som en kort luftledning. För mycket höga strömmar läggs den i ett internt oljekylt rör.

Det finns flera typer av bussarrangemang och valet av ett speciellt arrangemang beror på olika faktorer såsom systemspänning, transformatorstations position i systemet, strömförsörjningssäkerhet, flexibilitet och kostnad.

Ur fysisk synvinkel är bussen nätverkets nod. Vid denna punkt börjar och slutar separata rader, som i detta sammanhang kallas matare.

Matare kan slås på och av med strömbrytare. Eftersom dessa strömbrytare har driftsström och, vid fel, nödström, kallas de strömbrytare.

Moderna högspänningsströmbrytare nivå upp till 380 kV kan tillförlitligt och utan skador slå på/av strömmar upp till 80 kA. Strömbrytare kräver regelbundet underhåll.

För att säkerställa säkerheten för sådant arbete är strömbrytarna utrustade med den så kallade frånskiljare… Till skillnad från strömbrytare kan frånskiljare endast slås på/av i avstängt läge, dvs. först efter öppning av motsvarande effektbrytare.

För att undvika felaktiga kopplingar är frånskiljare och brytare mekaniskt förreglade.

Dessutom är frånskiljarna utformade för att skapa en synlig utlösningspunkt, eftersom denna punkt i strömbrytare är placerad i bågen och är dold. Enligt säkerhetsföreskrifterna ska frånkopplingspunkten vara synlig vid frånkoppling av delar av kraftledningar.

För att utföra underhållsaktiviteter på samlingsskenorna utan att avbryta tillförseln måste distributionscentralen vara utrustad med minst två parallella samlingsskenor.

För att öka flexibiliteten i nätverket är det möjligt att koppla individuella matare till samlingsskenorna med hjälp av frånskiljare. Dessutom, för att öka handlingsfriheten, kan skenan delas upp i flera sektioner (den så kallade längdsektionen av rälsen).

Tack vare dessa åtgärder kan ett stort elnät delas upp i flera sektioner med galvanisk isolering, vilket begränsar mängden strömmar vid en eventuell kortslutning.

De beskrivna åtgärderna kallas vanligtvis korrigerande växlingsoperationer, och den optimala nätverkskonfigurationen bestäms i förväg med hjälp av lastfördelning och kortslutningsskyddsprogram.

Genom att optimera dessa operationer kan elnätets fulla potential utnyttjas utan att skapa farliga arbetsförhållanden.

Distributions- och transformatorstationer är indelade i separata paneler som utför specifika funktioner. Det finns strömpaneler, uttagspaneler och anslutningspaneler.

Utformningen av de enskilda panelerna är vanligtvis enhetlig. I elscheman visas paneler alltid i unipolär form. Detta innebär att i diagram av denna typ, med hjälp av standardsymboler, visas endast de enheter som är nödvändiga för driften av installationen.

Schematisk bild av strömförsörjningen

Enligt schemat som visas i figuren byggs både kraftpaneler och paneler med utgående kraftenheter. Båda frånskiljarna är utformade för att lösa ut brytaren tillsammans med ström- och spänningsmätande transformatorer.

Om installationen består av flera bussar ska antalet bussfrånskiljare ökas med motsvarande antal gånger för två bussar.

Instrumenttransformatorer registrerar relevanta parametrar som krävs för drift, räkning och skyddsanordningar.

En jordningsbrytare används för att skydda ledningen från induktiva och kapacitiva effekter av intilliggande ledningar under underhåll, samt för att skydda mot blixtnedslag. På grund av sin funktion kallas jordbrytaren ibland för servicejordningsbrytare.

För att koppla bort större delar av nätet vid en nödsituation eller för att utföra nödvändiga underhållsarbeten används vanligtvis minst två parallella bussar.

Dubbelt skensystem

Med hjälp av anslutningsplattans strömbrytare kan båda bussarna anslutas till en enda nodpunkt. Denna typ av anslutning kallas en korskoppling. Tack vare korskopplingen kan samlingsskenorna bytas utan att strömförsörjningen avbryts.

Kraftpaneler och paneler med utgående kraftenheter kan vid behov anslutas till olika bussar, vilket gör att strömförsörjningen inte bryts.

Eftersom frånskiljarna endast kan slås på/av i avstängt läge måste strömbrytaren integreras i anslutningen av de två bussarna. Om samlingsskenorna är sammankopplade måste du först stänga båda frånskiljarna och först därefter strömbrytaren.

Vid anslutning av samlingsskenorna måste lämpliga åtgärder vidtas (till exempel koppling av transformatorernas lindningskopplare) för att utjämna deras potentialer, annars uppstår höga transientströmmar i samlingsskenorna vid anslutning av samlingsskenorna.

Efter inkoppling av samlingsskenorna kan eventuell in- och urkoppling av strömförsörjningen göras eftersom det inte längre finns någon potentialskillnad i samlingsskenorna.

Det är bara nödvändigt att se till att den andra frånskiljaren på samma matare stängs innan en frånskiljare öppnas. Annars kommer frånskiljaren att belastas när den öppnas, vilket kan orsaka förstörelse och till och med skada på andra komponenter i installationen.Frånskiljarna är därför skyddade mot oavsiktlig öppning med hjälp av speciella låsanordningar (elektriska och pneumatiska).

För att studera de grundläggande processerna som äger rum i en distributionsstation kan du montera en experimentkrets med vilken du kan utföra grundläggande kopplingsoperationer.

Experimentell ställning

Schematiskt diagram av experimentställningen

Ett sådant experimentställ för studiet av bussystem för distributions- och transformatorstationer (laboratorieställning för det tyska företaget Lucas-Nuelle) finns i resurscentret "Econtechnopark Volma".

För en beskrivning av resurscentrets inlärningslabbutrustning, se här – och här –

SCADA-skärmdump för power Lab: dual bus

Analysen av spännings- och strömparametrarna utförs med programvaran SCADA for power Lab (SO4001-3F). För att få ut så mycket som möjligt av ett dubbelbussystem rekommenderas att varje buss ansluts till sin egen spänningskälla.