Busssystemer for distribusjons- og transformatorstasjoner

For overføring og distribusjon av elektrisk energi brukes luftledninger eller kraftkabler med ulike spenningsnivåer, og deres valg er basert på en analyse av tekniske og økonomiske aspekter.

For å sikre høy strømforsyningssikkerhet kan elektriske nettverk være mer eller mindre flerkjedede. Dette gjør det mulig å fortsette å forsyne forbrukere gjennom andre linjer ved feil på individuelle overføringslinjer.

Punktene på nettverk der to eller flere linjer konvergerer kalles nodalpunkter. Koblingsenheter designet for å koble fra individuelle linjekretser i tilfelle havari eller vedlikehold og reparasjon er alltid installert ved disse knutepunktene.

Alle bryterenheter som er nødvendige for dette, samt måle-, kontroll-, beskyttelses- og hjelpeutstyr er plassert i en distribusjonsstasjon.

Hvis det i tillegg til disse enhetene installeres transformatorer i distribusjonsstasjonen for å endre nivået likevel, kalles en slik transformatorstasjon transformatorstasjon.

Distribusjonsstasjoner er utstyrt med følgende hovedkonstruksjonselementer:

• Shina;
• frakobler;
• Strømbryteren;
• strøm- og spenningsomformere;
• Overspenningsbegrenser;
• Jording brytere;
• Eventuelt: transformator.

Nettstasjoner er utstyrt med sammenstillinger og komponenter med tekniske egenskaper som oppfyller kravene og mulige mekaniske og elektriske belastninger.

Siden moderne transformatorstasjoner hovedsakelig styres eksternt, er de utstyrt med ekstra overvåkings- og kontrollenheter. I tillegg er nettstasjoner utstyrt med måle- og måleapparater for strøm levert til forbrukere, samt overspenningsvern.

Hovedelementet i distribusjonsstasjon er samleskinnen. Som regel ser det ut som en kort luftledning. For svært høye strømmer legges den i et internt oljekjølt rør.

Det finnes flere typer bussarrangement, og valget av et bestemt arrangement avhenger av ulike faktorer som systemspenning, nettstasjonsposisjon i systemet, strømforsyningssikkerhet, fleksibilitet og kostnad.

Fra et fysisk synspunkt er bussen noden til nettverket. På dette tidspunktet begynner og slutter separate linjer, som i denne sammenhengen kalles matere.

Matere kan slås av og på ved hjelp av brytere. Siden disse bryterne fører driftsstrøm og, i tilfelle feil, nødstrøm, kalles de strømbrytere.

Moderne høyspentstrømbrytere nivå opp til 380 kV er i stand til pålitelig og uten skader å slå på/av strømmer opp til 80 kA. Strømbrytere krever regelmessig vedlikehold.

For å ivareta sikkerheten ved slikt arbeid er effektbryterne utstyrt med såkalte frakoblere… I motsetning til strømbrytere kan skillebrytere kun slås på/av i av-tilstand, dvs. først etter å ha åpnet de tilsvarende effektbryterne.

For å unngå feilaktige koblingsoperasjoner er skillebrytere og kretsbrytere gjensidig låst mekanisk.

I tillegg er skillebryterne designet for å skape et synlig utløsningspunkt, siden dette punktet i strømbrytere er plassert i lysbuen og er skjult for innsyn. I henhold til sikkerhetsregler skal frakoblingspunktet være synlig ved frakobling av deler av kraftledninger.

For å kunne utføre vedlikeholdsaktiviteter på samleskinnene uten å avbryte forsyningen, må distribusjonsstasjon være utstyrt med minst to parallelle samleskinner.

For å øke fleksibiliteten i nettverket, er det mulig å koble individuelle matere til samleskinnene ved hjelp av frakoblere. I tillegg, for å øke handlefriheten, kan skinnen deles inn i flere seksjoner (den såkalte Longitudinal delen av skinnen).

Takket være disse tiltakene kan et stort elektrisk nettverk deles inn i flere seksjoner med galvanisk isolasjon, noe som begrenser strømmengden ved en eventuell kortslutning.

De beskrevne handlingene kalles vanligvis korrigerende svitsjoperasjoner, og den optimale nettverkskonfigurasjonen bestemmes på forhånd ved bruk av lastfordeling og kortslutningsbeskyttelsesprogrammer.

Ved å optimere disse operasjonene kan det fulle potensialet til strømnettet utnyttes uten å skape farlige arbeidsforhold.

Distribusjons- og transformatorstasjoner er delt inn i separate paneler som utfører spesifikke funksjoner. Det er strømpaneler, strømuttakspaneler og tilkoblingspaneler.

Utformingen av de enkelte panelene er vanligvis enhetlig. I elektriske diagrammer er paneler alltid vist i unipolar form. Dette betyr at i diagrammer av denne typen, ved bruk av standardsymboler, er bare enhetene som er nødvendige for driften av installasjonen avbildet.

Skjematisk diagram av strømforsyningen

I henhold til skjemaet vist i figuren er både strømpaneler og paneler med utgående strømenheter bygget. Begge skillebryterne er designet for å utløse bryteren sammen med strøm- og spenningsmåletransformatorer.

Dersom installasjonen består av flere busser, skal antall bussskillere økes med tilsvarende antall ganger for to busser.

Instrumenttransformatorer registrerer de relevante parameterne som kreves for drift, telling og beskyttelsesenheter.

En jordingsbryter brukes til å beskytte linjen mot induktive og kapasitive effekter av tilstøtende linjer under vedlikehold, samt for å beskytte mot lynnedslag. På grunn av sin funksjon kalles jordingsbryteren noen ganger en servicejordingsbryter.

For å koble fra større deler av nettet i nødstilfeller eller for å utføre nødvendig vedlikeholdsarbeid benyttes vanligvis minst to parallelle busser.

Dobbelt skinnesystem

Ved å bruke strømbryteren for koblingsplaten kan begge bussene kobles til et enkelt nodepunkt. Denne typen forbindelse kalles en kryssforbindelse. Takket være krysskoblingen kan samleskinnene skiftes uten å avbryte strømforsyningen.

Strømpaneler og paneler med utgående strømenheter kan om nødvendig kobles til forskjellige busser, som et resultat av at strømforsyningen ikke blir avbrutt.

Siden skillebryterne kun kan slås på/av i av-tilstand, må strømbryteren integreres i koblingen av de to bussene. Hvis samleskinnene er sammenkoblet, må du først lukke begge skillebryterne og først deretter strømbryteren.

Ved tilkobling av samleskinnene må det iverksettes passende tiltak (for eksempel bytte av trinnkoblere til transformatorene) for å utjevne potensialene deres, ellers vil det oppstå høye transiente strømmer i samleskinnene ved tilkobling av samleskinnene.

Etter tilkopling av samleskinnene kan eventuell tilkobling og frakopling av strømforsyningene gjøres fordi det ikke lenger er noen potensialforskjell i samleskinnene.

Det er bare nødvendig å sørge for at den andre skillebryteren på samme mater lukkes før du åpner en frakopler. Ellers vil skillebryteren være under belastning når den åpnes, noe som kan forårsake ødeleggelse og til og med skade på andre komponenter i installasjonen.Skillebryterne er derfor beskyttet mot utilsiktet åpning ved hjelp av spesielle låseanordninger (elektriske og pneumatiske).

For å studere de grunnleggende prosessene som foregår i en distribusjonsstasjon, kan du sette sammen en eksperimentell krets som du kan utføre grunnleggende bytteoperasjoner med.

Eksperimentelt stativ

Skjematisk diagram av forsøksstativet

Et slikt eksperimentelt stativ for studiet av busssystemer for distribusjon og transformatorstasjoner (laboratoriestand til det tyske selskapet Lucas-Nuelle) er i ressurssenteret "Econtechnopark Volma".

For en beskrivelse av ressurssenterets læringslaboratorieutstyr, se her – og her –

SCADA-skjermbilde for Power Lab: dual bus

Analysen av spennings- og strømparametrene utføres ved hjelp av programvaren SCADA for power Lab (SO4001-3F). For å få mest mulig ut av et dobbeltbusssystem, anbefales det at hver buss kobles til sin egen spenningskilde.