Stacje
elektroenergetyczne
Definicje, podziały,
określenia
Układy połączeń stacji
Pola rozdzielni i ich
wyposażenie
Układy szynowe
Układy bezszynowe
16.05.21 20:43
2
Podstawowe pojęcia
Stacją elektroenergetyczną nazywa się zespół
urządzeń służących do rozdziału energii
elektrycznej lub do jej przetwarzania i
rozdziału. Urządzenia te znajdują się we
wspólnym wydzielonym pomieszczeniu lub na
ogrodzonym terenie, lub są umieszczone na
wspólnych konstrukcjach wsporczych.
Ze
względu
na
wartość
napięcia
znamionowego stacje można podzielić na:
1)
Najwyższych napięć, U
N
500 kV
2)
Wysokich napięć, 110 kV U
N
400 kV
3)
Średnich napięć, 6 kV U
N
30 kV
16.05.21 20:43
3
Przykład rozdziału
energii elektrycznej
w sieci miejskiej:
E – elektrownia,
EC – elektrociepłownia,
GPZ – główny punkt zasilający,
RSM – rozdzielnia sieciowa
miejska,
GSZ – główna stacja zasilająca
duży zakład
przemysłowy
16.05.21 20:43
4
Fragment sieci elektroenergetycznej przemysłowej:
GSZ – główna stacja zasilająca, SP – stacje pośrednie, SO – stacje oddziałowe,
RO – rozdzielnice odbiorcze niskiego napięcia
16.05.21 20:43
5
Fragment sieci rozdzielczej
niskiego napięcia dużego
zakładu przemysłowego:
RG – rozdzielnica główna,
RP – rozdzielnica pośrednicząca,
RO – rozdzielnica odbiorcza
16.05.21 20:43
6
Rodzaje stacji
Stacje elektroenergetyki zawodowej:
Główny punkt zasilający (GPZ) – stacja elektroenergetyczna o napięciu
110 kV zasilana z elektrowni lub elektrociepłowni oraz z sieci 220 i 400
kV,
Rozdzielnia sieciowa miejska (RSM) – stacja elektroenergetyczna o
napięciu
z zakresu 10 – 20 kV, zasilana z GPZ-tów, która zasila bezpośrednio
stacje transformatorowe odbiorcze i dalej miejską sieć nn.
Elektroenergetyczne stacje przemysłowe:
Główny stacja zasilająca (GSZ) – ze sobą sieć dostawcy i odbiorcy energii
elektrycznej, niezależnie od wartości napięcia,
Stacje pośrednie (SP) – zasilają wydzielone grupy odbiorników lub stacji
oddziałowych, najczęściej na poziomie SN, czasami 110 kV,
Stacje oddziałowe (SO) – przeznaczone do transformowania i rozdziału
energii na napięciu średnim oraz niskim,
Rozdzielnice odbiorcze (RO) – przeznaczone do bezpośredniego zasilania
odbiorników niskiego napięcia.
16.05.21 20:43
7
Sposób wykonania
Stacje wnętrzowe
Zalety:
1.
Mała powierzchnia (nowoczesne rozwiązania – izolacja SF
6
;
niekonwencjonalne kształty),
2.
Ochrona izolacji przed czynnikami atmosferycznymi i zabrudzeniem,
3.
Dogodna eksploatacja,
4.
Możliwość wkomponowania w otoczenie.
Wady:
1.
Relatywnie większe koszty i czas budowy,
2.
Ograniczone możliwości rozbudowy i modernizacji,
3.
Możliwość rozprzestrzeniania się uszkodzeń.
Stacje napowietrzne
16.05.21 20:43
8
Układy połączeń stacji
Wymagania stawiane układom połączeń stacji:
1)
Duża pewność dostawy energii elektrycznej o odpowiedniej
jakości,
2)
Zapewnienie możliwości zmiany układu w miarę rozwoju sieci lub
rozbudowy i zmiany roli stacji w systemie elektroenergetycznym,
3)
Zapewnienie zasilania odbiorców w sytuacjach awaryjnych
(uszkodzenie urządzeń stacji),
4)
Możliwość odłączenia spod napięcia dowolnego wyłącznika w
celu wykonania jego naprawy lub konserwacji bez długotrwałej
przerwy
w pracy połączonej z nim linii,
5)
Elastyczność układu, stwarzająca możliwość zasilania odbiorców
przy planowanych lub zakłóceniowych wyłączeniach lub
przełączeniach części urządzeń stacji,
16.05.21 20:43
9
Układy połączeń stacji
Wymagania stawiane układom połączeń stacji:
6)
Przejrzystość układu stacji oraz dogodna jej eksploatacja,
zapewniająca personelowi łatwą orientację i bezpieczną
obsługę
7)
W sytuacjach awaryjnych liczba odbiorców dotkniętych
skutkami zakłócenia powinna być jak najmniejsza,
8)
Możliwość
ograniczenia
nadmiernych
wartości
prądu
zwarciowego,
9)
Układ połączeń stacji powinien zapewniać ekonomiczne
rozwiązanie pod względem nakładów inwestycyjnych i
eksploatacyjnych,
10)
Stacje należy wyposażać w aparaturę umożliwiającą jej
bezobsługową pracę.
16.05.21 20:43
1
0
Układy połączeń stacji
Podział ze względu na sposób rozwiązania połączeń między liniami a
transformatorami
16.05.21 20:43
1
1
Pola rozdzielni
W zależności od przeznaczenia rozróżniamy następujące pola:
Liniowe (odpływowe i dopływowe – zasilające) – najczęściej
wyposażone się w wyłączniki i odłączniki (szynowe i liniowe) lub
rozłączniki
z
bezpiecznikami,
ostatecznie
odłączniki
z
bezpiecznikami
Transformatorowe – wyposażone w wyłączniki i odłączniki
Pomiarowe – przekładniki prądowe i napięciowe – przyłączone za
pomocą odłączników z bezpiecznikami
Łączników szyn (sekcyjne i systemowe)
Potrzeb własnych
Odgromnikowe
16.05.21 20:43
1
2
Pola rozdzielni
Przykłady rozwiązań pól:
a, b, c, d – liniowych; e, f - transformatorowych
16.05.21 20:43
1
3
Pola rozdzielni
Przykłady rozwiązań pól:
g – transformatorowego; h – liniowego;
i, j, k, l, m – pola rozdzielnic
osłoniętych dwuczłonowych
16.05.21 20:43
1
4
Układy z szynami
zbiorczymi
Pojedynczy
niesekcjonowany
system
szyn zbiorczych średniego napięcia
Zalety:
Niskie koszty
Duża przejrzystość wykluczająca
błędy przełączeniowe
Wady:
Mała elastyczność dowolna awaria
powoduje wyłączenie całej stacji
Przeznaczenie:
Mało wymagający odbiorcy
Odbiorcy z rezerwowymi źródłami
16.05.21 20:43
1
5
Układy z szynami
zbiorczymi
Pojedynczy
system
szyn
zbiorczych
sekcjonowanych
odłącznikiem
(a),
dwoma odłącznikami (b), lub
wyłącznikiem i odłącznikami (c)
Zalety:
Zwiększona niezawodność
Łatwiejsza eksploatacja
Elastyczność
Przeznaczenie:
Odbiorcy wymagający
większej pewności zasilania
16.05.21 20:43
1
6
Układy z szynami
zbiorczymi
Stacja
z
trzema
transformatorami
i z trzema sekcjami szyn na
każdym z dwóch poziomów
napięć
16.05.21 20:43
1
7
Układy z szynami
zbiorczymi
Pojedynczy sekcjonowany
system szyn zbiorczych z
szyną pomocniczą SP:
W
o
– wyłącznik obejściowy;
W
L
– naprawiany wyłącznik
liniowy;
1 – droga przepływu prądu
przy niesprawnym
wyłączniku W
L
16.05.21 20:43
1
8
Układy z szynami
zbiorczymi
Rozdzielnia z podwójnym
systemem szyn
zbiorczych:
W
s
– wyłącznik systemowy
16.05.21 20:43
1
9
Układy z szynami
zbiorczymi
Przykład wykorzystania
wyłącznika systemowego
W
s
do zastąpienia
uszkodzonego wyłącznika
liniowego W
L
1 – prowizoryczne połączenie
bocznikujące
16.05.21 20:43
2
0
Układy z szynami
zbiorczymi
Podwójny system
szyn zbiorczych z
jednym systemem
sekcjonowanym
wyłącznikiem:
W
s
– wyłącznik
systemowy
(sprzęgłowy)
W
sk
– wyłącznik sekcyjny
16.05.21 20:43
2
1
Układy z szynami
zbiorczymi
Różne układy
połączeń sprzęgieł
systemowo-
sekcyjnych
16.05.21 20:43
2
2
Układy z szynami
zbiorczymi
Różne układy
połączeń sprzęgieł
systemowo-
sekcyjnych
16.05.21 20:43
2
3
Układy z szynami
zbiorczymi
Podwójny system szyn
zbiorczych w kształcie
litery U
16.05.21 20:43
2
4
Układy z szynami
zbiorczymi
Fragment rozdzielni o potrójnym
systemie szyn zbiorczych
W
s
– wyłącznik systemowo-sekcyjny
16.05.21 20:43
2
5
Układy z szynami
zbiorczymi
Fragment rozdzielni o
podwójnym systemie szyn
zbiorczych z dwoma
wyłącznikami na każde pole
16.05.21 20:43
2
6
Układy z szynami
zbiorczymi
Schemat rozdzielni dużej stacji
z dwoma sekcjonowanymi
systemami szyn zbiorczych,
z trzema wyłącznikami na dwa
pola
16.05.21 20:43
2
7
Układy z szynami
zbiorczymi
Układ połączeń stacji o podwójnych systemach szyn zbiorczych
z szynami pomocniczymi SP:
a) układ z odrębnym polem i wyłącznikiem rezerwowym W
r
;
b) układ z wzajemnym rezerwowaniem wyłączników
16.05.21 20:43
2
8
Układy bezszynowe
Układy połączeń blokowe i mostkowe
– stosuje się w
stacjach zasilanych jedną lub dwiema liniami.
Układy blokowe charakteryzują się szeregowym połączeniem
wszystkich elementów obwodu głównego bez pośrednictwa
szyn zbiorczych. Często są stosowane w pierwszym etapie
budowy rozdzielni 110 kV oraz dość rozpowszechnione w
sieciach SN.
Układ mostkowy to dwa układy blokowe poprzecznie połączone
za pomocą odłącznika lub wyłącznika. Najbardziej
rozpowszechnionym układem mostkowym jest układ H,
umożliwiający wzajemne rezerwowanie zarówno linii, jak i
transformatorów.
16.05.21 20:43
2
9
Układy z szynami
zbiorczymi
Fazy rozbudowy układu połączeń stacji:
a) układ blokowy; b) układ mostkowy;
c) pojedynczy, sekcjonowany system szyn zbiorczych
16.05.21 20:43
3
0
Układy z szynami
zbiorczymi
Blokowe
układy
połączeń:
a)
stacja
1-
transformatorowa
b)
stacja
1-
transformatorowa
c)
stacja
2-
transformatorowa
Z - zwiernik
16.05.21 20:43
3
1
Układy z szynami
zbiorczymi
Układy mostkowe H z
trzema wyłącznikami:
a) w poprzeczce i polach
liniowych
b) w poprzeczce i polach
transformatorowych
16.05.21 20:43
3
2
Układy bezszynowe
Układy mostkowe umożliwiają pracę:
dwóch linii i dwóch transformatorów, przy otwartej lub
zamkniętej poprzeczce (praca równoległa)
dwóch linii i jednego transformatora
jednej linii i dwóch transformatorów
jednej linii i jednego transformatora
dwóch linii, przy przelotowym przesyle energii.
16.05.21 20:43
3
3
Układy bezszynowe
Układy połączeń wielobokowe
– występują w sieciach
wysokich
i najwyższych napięć – 400 kV i wyższe.
Zalety:
rezerwowanie wyłączników
wykonywanie wyłącznikami czynności związanych ze zmianą
układu połączeń
niezawodność stacji większa niż w układzie dwusystemowym,
pomimo mniejszej liczby wyłączników
Wady:
konieczność doboru łączników i przekładników prądowych na
prądy robocze będące sumą wszystkich odbiorów
trudności z rozbudową rozdzielni
skomplikowany system zabezpieczeń
16.05.21 20:43
3
4
Układy bezszynowe
Schemat rozdzielni o
kształcie
czworoboku
(a)
oraz
możliwe
warianty
rozmieszczenia
urządzeń
w terenie (b, c)
16.05.21 20:43
3
5
Układy rozdzielni WN
Przykład stacji 110 kV –
pojedynczy,
sekcjonowany
system
szyn zbiorczych
16.05.21 20:43
3
6
Układy rozdzielni SN
Stacja SN
z pojedynczym
systemem szyn
zbiorczych
i czterema
sekcjami, zasilana z
dwóch
transformatorów
trójuzwojeniowych