Proiectarea Unei Statii Electrice de Transform Are

UNIVERSITATEA “ TRANSILVANIA” BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ SI ŞTIINŢA CALCULATOARELOR

PROIECT DE STAŢII ELECTRICE PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 kV

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ŞI ŞTIINŢA CALCULATOARELOR

Pag. 2

Cuprins 1. INTRODUCERE . SISTEMUL ELECTROENERGETIC…….…………………………………3 2. CONSIDERAŢII GENERALE ASUPRA INSTALAŢIILOR ELECTRICE ALE STAŢIILOR DE TRANSFORMARE ………………………………………………………………………....4 2.1. 2.1. Defini Definiţii ţii …………… …………………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………. ……..…. .…..6 .6 2.2. Proiectar Proiectarea ea staţiil staţiilor or electri electrice ce de de înalta înalta tensiune tensiune ……………………………… ………………………………………7 ………7 2.3. Condiţiile Condiţiile amplasăr amplasării ii instal instalaţiilo aţiilorr electri electrice ce ……………………………… ……………………………………….. ………..…10 …10 2.4. Condiţii Condiţii ce trebuiesc trebuiesc îndep îndeplinite linite la alegere alegereaa schemel schemelor or de conex conexiuni iuni şi şi a echipamentului din staţiile de transformare ........................................................ .................................................................11 .........11 2.5. Scheme Scheme electri electrice ce de conexiun conexiuni.i. Tipuri Tipuri de scheme scheme de conexiuni conexiuni …………………….17 …………………….17 3. TEMA DE PROIECTARE …………………………………………………………..……….....26 4. CALCULUL CURENŢILOR DE SCURTCIRCUIT …………………………………………...28 4.1. Considera Consideraţii ţii generale generale privind privind calcu calculul lul curenţilo curenţilorr la scurtcirc scurtcircuit uit ………………….. …………………......2 ....288 4.2. Calculul Calculul curenţi curenţilor lor de scurtc scurtcircuit ircuit în staţia staţia electr electrică ică de transf transformar ormaree 110 / 20 kV Triaj Triaj …............................................ …................................................................... .............................................. .............................................. .........................................30 ..................30 TRANSFORMATOARELOR ..41 5. STABILIREA REGIMULUI OPTIM DE FUNCŢIONARE A TRANSFORMATOARELOR 5.1. Calculul Calculul curenţilo curenţilorr în regim nominal nominal …………………………… ……………………………….………… ….……………….46 …….46 6. CIRCUITE ELECTRICE PRIMARE …………………………………………….……………..47 6.1. Alegerea Alegerea barelor barelor şi a izola izolatoare toarelor lor ……………… ………………………….. …………....……… ..……………………. ……………...47 ..47 6.2. Alegerea Alegerea întrerupto întreruptoarelo arelorr de înalta înalta tensiune tensiune …………………………… ……………………………………….. …………....55 ..55 6.3. Alegerea Alegerea separ separatoa atoarelor relor de de înalta înalta tensiu tensiune ne ………………………… …………………………………... ………........ .......... ......63 .63 6.4. Alegerea Alegerea transforma transformatoare toarelor lor de măsură măsură ……………………………… ……………………………………………. ……………...64 ..64 6.5. Alegerea Alegerea celulelor celulelor de de medie medie tensi tensiune une prefab prefabricat ricatee ………………………… ………………………………….. ………..70 70

7. ALIMENTAREA SERVICIILOR PROPRII DE CURENT CONTINUU ŞI CURENT ALTERNATIV …………………………………………………………………………………..71 8. INSTALAŢII DE LEGARE LA PĂMÂNT ………………………………………………….....73

PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 3

9. DETERMINAREA INDICATORILOR DE FIABILITATE LA ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICĂ A CONSUMATORILOR …………………………………………….78 10. BIBLIOGRAFIE ……………………………………………………………...…………………85 11. ANEXE. PARTEA DESENATĂ …………………………………………….…………………86 Planşa 1 – Planul clădirii corpului de comandă; Planşa 2 – Schema monofilară a substaţiei 110 kV Triaj; Planşa 3 – Schema monofilară a substaţiei 20 kV Triaj; Planşa 3a – Secţiunea celulei 110 kV Cuplă Longitudinală; Planşa 3b – Secţiunea celulei 110 kV Braşov 1 şi Măsura 1A 110 kV; Planşa 4 – Secţiunea celulelor de 20 kV; Planşa 5 – Schema bloc a circuitelor secundare de protecţii şi automatizări în celula 110 kV CL; Planşa 6 – Schema de servicii interne curent alternativ; Planşa 7 – Schema de alimentare servicii interne curent continuu şi curent alternativ.



Pag. 4

1. INTRODUCERE. SISTEMUL ELECTROENERGETIC ELECTROENERGETIC Sistemul electroenergetic cuprinde ansamblul instalaţiilor în care se produce, se transformă şi se consumă diferite forme de energie mecanică, termică. Sistemul energetic conţine mai multe subsis subsistem teme, e, cores corespun punză zătoa toare re diferi diferitel telor or forme forme de energ energie ie şi o mare mare comple complexit xitate ate de instal instalaţi aţii,i, începând cu amenajările pentru extragerea sau captarea resurselor energetice naturale, continuând cu sistemul de linii şi reţele pentru transportul combustibililor şi sfârşind cu instalaţiile de transformare a energiei în forma necesară consumatorilor. consumatorilor. Se numeş numeşte te sistem sistem elecro elecroene energe rgetic tic partea partea unui unui sistem sistem energe energetic tic alcătu alcătuită ită din gener generato atoare are electr electrice ice,, instal instalaţi aţiile ile de distri distribuţ buţie ie din centra centralel lelee electr electrice ice,, staţii staţiile le ridică ridicătoa toare re de tensiu tensiune ne din centralele şi reţelele electrice, staţiile coborâtoare de tensiune din reţelele electrice, posturile de transformare la abonaţi şi staţiile de conexiune, punctele de alimentare şi receptoarele de energie electrică, toate fiind legate între ele prin linii şi reţele electrice. Sistemul electric cuprinde deci partea sistem sistemulu uluii energe energetic tic dintre dintre arbore arborele le de acţion acţionare are al fiecăr fiecărui ui genera generator tor electr electric ic al grupur grupurilo ilor r genera generatoa toare re de energ energie ie ale centr centrale alelor lor electr electrice ice şi ult ultimu imull recept receptor or de energi energiee electr electrică ică de la consumatori, toate elementele cuprinse între aceste limite fiind legate între ele fie galvanic, fie magnetic. Fazele Fazele princi principal palee prin prin care care trece trece energ energia ia electr electrică ică în transf transform ormări ările le ei sunt sunt : produc producere erea, a, transportul, distribuţia şi utilizarea ei. Centra Centralel lelee electr electrice ice sunt sunt formate formate dintr-u dintr-unn ansam ansamblu blu de instal instalaţi aţiii mecani mecanice ce şi electr electrice ice,, constr construcţ ucţii ii şi amenaj amenajări ări pentru pentru produc producere ereaa de energi energiee electr electrică ică sau, sau, uneori uneori,, pentru pentru produc producere ereaa combinată de energie electrică şi termică. Reţele Reţelele le electri electrice ce cuprin cuprindd instal instalaţi aţiile ile care care serve servesc sc la transm transmite iterea rea energi energiei ei electr electrice ice de la centralele de producere la consumatori. Reţelele electrice cuprind liniile electrice, staţiile electrice, staţiile electrice de transformare, staţiile electrice de conexiuni. Consumatorii de energie electrică consumă energia electrică transformată în alte forme de energie : mecanică, termică, chimică, luminoasă, e.t.c. Sistemele electrice au următoarele caracteristici mai importante: schema de conexiuni, nivelul tensiunilor, frecvenţa, circulaţia puterilor active şi reactive şi situaţia rezervelor de putere. Schema de conexiuni cuprinde schema de legături a părţilor electrice ale centralelor, inclusiv a grupurilor generatoare, schemele staţiilor şi posturilor de transformare şi de conexiuni, se indică şi poziţ poziţia ia apara aparatel telor or electri electrice ce de comuta comutaţie ţie,, precu precum m şi alte alte aparat aparatee lim limita itatoa toare re de curent curent sau de supratensiuni, cum ar fi bobinele de reactanţă sau descărcătoarele electrice. PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 5

Nivelul tensiunilor impune existenţa unor valori determinat de tensiune în nodurile sistemului. Aceste valori se menţin constante, reglându-se tensiunea prin diferite mijloace. În acest scop se folo folose sesc sc regu regula lato toar aree auto automa mate te de tens tensiu iune ne la gene genera rato toar are, e, priz prizel elee tran transf sfor orma mato toar arel elor or şi autotransformatoarelor din staţiile de transformare, maşini şi aparate producătoare sau consumatoare de putere reactivă e.t.c. Frecvenţa curentului alternativ din sistem este unică unică în tot sistemul, cu excepţia unor părţi părţi din sistem care se leagă prin intermediul unor grupuri convertizoare de frecvenţă. În sistemul electric al ţării ţării noastr noastre, e, precu precum m şi în toate toate sistem sistemele ele electri electrice ce ale ţărilo ţărilorr europe europene, ne, frecve frecvenţa nţa curen curentul tului ui alternative are valoarea de 50 Hz. Ea trebuie menţinută constantă, cu toleranţe de ± 0,5 Hz, prin reglarea puterii active din sistem. Circulaţia puterilor active şi reactive într-un sistem electric trebuie cunoscută şi se trece în schema de conexiuni marcându-se de o parte puterile produse în centrale, iar de altă parte cele consumate în diferite noduri. Rezerva de putere într-un sistem electric este absolut necesară, fiind, de regulă, egală cel puţin cu puterea celui mai mare grup electrogen din sistem. Această rezervă este folosită în toate cazurile neprevăzute din sistem, care au drept urmare scoaterea din funcţiune a unor părţi din sistemul electric. Comand Comandaa sistem sistemelo elorr electr electrice ice se realiz realizeaz eazăă prin prin dispec dispecera erat.t. Ea coordo coordonea nează ză,, transm transmite ite dispoziţiile necesare pentru menţinerea regimului de funcţionare optim, stabilit sau pentru eliminarea unor situaţii de avarie.

2. CONSIDERAŢII GENERALE ASUPRA INSTALAŢIILOR ELECTRICE ALE STAŢIILOR DE TRANSFORMARE Energia electrică produsă de centralele electrice suferă mai multe transformări ale tensiunii, pentru a putea fi transportată cu pierderi cât mai mici la distanţe cât mai mari şi apoi utilizată la consumatori. Transportul energiei electrice la distanţe mari şi foarte mari trebuie făcut pe linii electrice de înaltă şi foarte înaltă tensiune ( 110, 220, 400, 750 kV). Transportul energiei electrice la distanţe relativ mici se face cu ajutorul liniilor de medie tensiune ( 6, 20 kV) iar la distanţe foarte mici pe linii de joasă tensiune. Cu cât tensiunea este mai mare cu atât curentul este mai mic şi ca urmare pierderile pentru transportul energiei electrice, scad foarte mult deoarece sunt proporţionale cu pătrat pătratul ul curent curentulu ului.i. Transf Transform ormare areaa nivelu nivelurilo rilorr de tensiu tensiune ne au loc în staţii staţiile le şi postu posturil rilee de transformare, care sunt noduri ale sistemului electroenergetic şi la care sunt racordate liniile electrice. Instalaţiile electrice ale staţiilor de transformare pot fi împărţite în următoarele categorii : PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


-

circuite primare ;

-

circuite se secundare ;

-

servicii proprii ;

-

instalaţii au auxiliare.

Pag. 6

Circuitele primare ale staţiilor electrice sunt cele parcurse de energia electrică care circulă dinspre centralele electrice electrice spre consumatori. În această această categorie a circuitelor primare sunt incluse şi circuitele care nu sunt parcurse de fluxul principal de energie dar care sunt racordate în derivaţie la diverse circuite primare pe care le deservesc, cum sunt circuitele transformatoarelor de tensiune sau ale descărcătoarelor cu rezistenţă variabilă. Circuitele primare funcţionează obişnuit la tensiuni relativ ridicate şi sunt parcurse de curenţi mari în regim normal de funcţionare cu excepţia circuitelor legate legate în derivaţie derivaţie şi în special special în regim de scurtcircu scurtcircuit. it. Alegerea Alegerea aparatelor aparatelor electrice electrice din circuitele circuitele prima primare re ale staţii staţiilor lor electri electrice ce,, se face face compa comparân rândudu-se se carac caracter terist istici icile le părţii părţii din instal instalaţi aţiee unde unde urmează să fie montate cu caracteristicile de catalog. Circuitele electrice secundare deservesc circuitele electrice primare şi se caracterizează prin faptul că nu sunt parcurse de fluxul principal de energie care circulă spre consumatori precum şi prin niveluri niveluri reduse reduse ale ale tensiun tensiunii ii ( 230 V ) şi foarte foarte reduse reduse ale ale curentu curentului lui ( 5 A sau sau 1 A ).

Circuitele Circuitele

secundare se împart în circuite de comandă şi circuite de control. Circuitele de comandă servesc la acţionarea voită ( de la faţa locului sau de la distanţă ) a diverselor mecanisme aparţinând aparatelor de comutaţie (întreruptoare, separatoare ) şi de reglaj. Circuitele de control sunt cele care deservesc instalaţiile de informare ( semnalizare, măsurare, înregistrări diverse ), blocaje ( pentru evitarea manevrelor greşite), sincronizare, protecţie prin relee şi automatizare. Serviciile proprii ale staţiilor electrice se împart în servicii de curent alternativ şi servicii de curent continuu. Serviciile proprii de curent alternativ sunt formate din instalaţiile de răcire ale transformatoarelor, instalaţiile de reglaj ale transformatoarelor, instalaţiile de încărcare ale bateriei de acumulatoare, instalaţiile de ventilaţie a încăperii bateriei de acumulatoare, dispozitivele de acţionare ale întrerupto întreruptoarelo arelorr şi separatoa separatoarelor relor,, instalaţia instalaţia de aer comprimat comprimat,, instalaţia instalaţia de telecomun telecomunicaţii icaţii,, instalaţia de iluminat şi forţă e.t.c. Serviciile proprii de curent continuu sunt formate din iluminatul de siguranţă, consumatorii ce nu admit întreruperi în funcţionare. Instalaţiile auxiliare din staţiile electrice sunt formate din instalaţiile de legare la pământ, instalaţia de protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet e.t.c. La elaborarea proiectelor de investiţii pentru staţiile de transformare de 110 kV/MT, o fază importantă importantă o constitui constituiee alegerea alegerea dispoziţiei dispoziţiei constructive constructive optime care să satisfacă satisfacă atât realizarea realizarea schemei electrice adoptate, cât şi încadrarea instalaţiilor pe o suprafaţă minimă de teren şi cu un consum minim de materiale atunci când zona respectivă se dezvoltă economic. PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 7

2.1. Definiţii 1. Instalaţia electrică este o instalaţie cu tensiunile între faze mai mari de 1 kV, care serveşte la primirea, transformarea, distribuirea energiei electrice şi care cuprinde, în general, aparate electrice, transformatoare de putere, materiale electrice, diferite instalaţii auxiliare, precum şi construcţ construcţiile iile aferente. aferente. Instalaţiile Instalaţiile electrice electrice includ includ staţiile staţiile electrice, electrice, precum precum şi instalaţiil instalaţiilee electrice de evacuare a puterii produse de generatoare. 2. Instalaţia electrică de exterior este o instalaţie electrică sau o parte dintr-o instalaţie electrică în care aparatele electrice, transformatoarele şi materialele electrice sunt amplasate într-un spaţiu deschis şi sunt expuse intemperiilor atmosferice. 3. Instalaţia electrică de interior este o instalaţie electrică sau o parte dintr-o instalaţie electrică în care aparatele electrice sunt amplasate într-un spaţiu închis şi sunt protejate împotriva influenţei directe a intemperiilor atmosferice. 4. Staţia electrică este un ansam ansamblu blu de instal instalaţi aţiii electr electrice ice şi constr construcţ ucţii ii anexe anexe,, desti destinat nat electrică este conversiei parametrilor energiei electrice şi conectării a două sau mai multor surse de energie electrică ori a două sau mai multor căi de curent. 5. Staţia de transformare este o staţie electrică care realizează transformarea parametrilor energiei electrice prin transformatoare de putere. 6. Staţia de racord adânc este o staţie de transformare amplasată în apropierea centrului de sarcină, echipată cu un număr minim de aparate de comutaţie. 7. Celula este un ansamblu de echipamente, elemente, dispozitive şi aparate amplasate într-un singur loc, care are un scop funcţional determinat.

2.2. Proiectarea staţiilor electrice de înalta tensiune Datele de bază necesare pentru elaborarea proiectului unei staţii electrice sunt următoarele : 1. Stadiul Stadiul tehnic de profil profil şi amplasare, amplasare, aprobat, aprobat, care va trebui trebui să cuprindă cuprindă ca piesă distinctă distinctă tema de proiectare pentru : -

prof profil ilul ul şi şi înca încadr drar area ea în în sist sistem em a staţ staţie ieii ;

-

regimu regimuril rilee caract caracteri eristic sticee de func funcţio ţiona nare re a insta instalaţ laţiei iei;;

-

ampl amplas asam amen entu tull în în mic micro rozo zonă nă;;

-

nivelul nivelul maxim maxim/minim /minim al curenţ curenţilor ilor de scurtc scurtcircuit ircuit şi de de puner puneree la pământ; pământ;

-

încadrare încadrareaa în siste sistemul mul de automatiz automatizare are şi şi protecţi protecţiee prin relee la nivelu nivelull SEN ;



-

încad încadrar rarea ea în în siste sistemul mul de cond conduce ucere re prin prin dispec dispecer er ;

-

modul modul de de explo exploata atare, re, cu cu sau sau fără fără pers persona onall perman permanent ent ;

-

clas clasaa de de imp impor orta tanţ nţăă a obie obiect ctiv ivul ului. ui.

2.

Proiectele tip aprobate, aplicabile la lucrarea respectivă.

3.

Prescripţiile tehnice în vigoare, aplicabile la lucrarea respectivă.

4.

Caract Caracteri eristic sticile ile tehnic tehnicee la echip echipame amente ntele le ce ce urme urmează ază a fi fi folos folosite ite la lucrar lucrarea ea res respec pectiv tivă. ă.

5.

Studiile de teren.

6.

Date Datele le refe referi rito toar aree la la niv nivel elul ul de polu poluar aree în în zona zona de ampl amplas asar are. e.

7.

Date Datele le met meteo eoro rolo logi gice ce şi şi seis seismo molo logi gice ce pent pentru ru zon zonaa de de ampl amplas asar aree a sta staţi ţiei ei..

8.

Date Datele le de însc înscri rier eree în în pla plann a inve invest stiţ iţie ieii res respe pect ctiv ive. e.

Pag. 8

Date necesare pentru proiectare : -

sche schema ma elec electr tric icăă a staţ staţie ieii ;

-

ampla mplasa same ment ntul ul sta staţi ţieei ;

-

mărimi mărimile le caracte caracteris ristic ticee pentru pentru determi determina narea rea stabili stabilităţ tăţii ii termice termice şi dinami dinamice ce la acţiu acţiune neaa curenţilor de scurtcircuit a căilor de curent ;

-

zona ge geografică ;

-

cond condiţ iţii ii clim climat ato-m o-met eteo eoro rolo logi gice ce ;

-

surse de poluare ;

-

echi echipa pame ment ntul ul elec electr troe oene nerg rget etic ic pent pentru ru staţ staţii ii elec electri trice ce de 6 – 110 110 kV ( gaba gabarit rite, e, born borne, e, izolaţie) ;

-

modul modul de de tratar trataree a neut neutrul rului ui reţel reţelelo elorr de medi mediee tensi tensiune une ;

-

eleme elemente nte de de îmbin îmbinare are pent pentru ru reali realizar zarea ea căil căilor or de curen curentt ;

-

elem lemente nte de de co constr nstruucţi ţiii ;

-

condiţiile condiţiile de lucru lucru şi şi utilaje utilajele le de intervenţi intervenţiee în staţii staţii electrice electrice de 6 – 110 110 kV. kV.

Determ Determina inarea rea soluţi soluţiei ei optime optime a celei celei mai indica indicate te scheme scheme de conexi conexiuni uni implic implicăă estima estimarea rea a numeroase criterii tehnice şi economice : -

concep concepţia ţia sistemu sistemului lui electro electroene energe rgetic tic din care face face parte staţia staţia,, influe influenţe nţează ază schem schemaa de conexiuni utilizată, prin regimurile de tensiune şi eventual, prin necesitatea unor instalaţii de reglaj, puterile şi curenţii de scurtcircuit, circulaţiile de curenţi, precum şi anumite situaţii speciale de funcţionare ;

-

funcţiona funcţionarea rea staţiei staţiei în cadrul cadrul reţelei reţelei şi carac caracterist teristicile icile consumat consumatorilo orilorr ;

-

carac caracter terist istici icile le echip echipame amente ntelor lor ( uti utiliz lizare areaa echipa echipamen mentel telor or cu o fiabil fiabilita itate te ridica ridicată tă poate poate influenţa structural schema de conexiune, poate conduce la alegerea unor scheme de conexiuni simple) ;



-

Pag. 9

elasticita elasticitatea tea în funcţio funcţionare nare se reali realizeaz zeazăă prin posibi posibilitate litateaa de revizie revizie a echip echipamen amentelor telor şi în în speci special, al, a înt întrer rerupt uptoar oarelo elor, r, fără fără scoate scoaterea rea din funcţi funcţiune une a circui circuitel telor or respec respectiv tivee şi pos posib ibili ilita tate teaa de grup grupar aree a circ circui uite telo lorr în cât cât mai mai mult multee conf config igur uraţ aţii ii soli solici cita tate te de împrejurări ;

-

simp simpli lita tate teaa cone conexi xiun unil ilor or sche scheme meii elec electr tric ice, e, ca urma urmare re a disp dispoz oziţ iţii iilo lorr cons constr truc ucti tive ve,, se urmăreşte în scopul obţinerii unei clarităţi cât mai mari a instalaţiilor, unui număr minim de manevre greşite efectuate în exploatare ;

-

capac capacita itatea tea de a permite permite echipăr echipării în etape etape succe succesiv sivee ( posibi posibilit lităţi ăţi uşoare uşoare de extind extindere ere,, posibilităţi de schimbări ulterioare ale schemei) ;

-

impa im pact ctul ul cu medi mediul ul ambi ambian antt ;

-

sigu sigura ranţ nţaa în func funcţi ţion onar are. e.

Schemele cele mai frecvente pentru staţiile de 110 kV sunt cu bare colectoare, cu un singur întreruptor pe circuit, datorită elasticităţii pe care acestea le oferă în realizarea diferitelor configuraţii de reţea în timpul exploatării. Pentru diferitele funcţii pe care le îndeplinesc staţiile de transformare de 110 kV/MT pentru partea de 110 kV, se deosebesc următoarele tipuri de scheme mai des utilizate : -

schema schema elect electrică rică pentru pentru staţia staţia de distribuţi distribuţiee de tip racord racord adânc adânc (figura (figura 2.2.1.); 2.2.1.);

Fig. 2.2.1. Staţie electrică de 110 kV, racord adânc, fără întreruptor



-

Pag. 10

schema schema electri electrică că pentru pentru staţii staţii cu bare bare simple simple secţio secţionate nate cu cu profil profil maxim, maxim, patru patru linii linii şi două două transformatoare ;

-

schema schema electri electrică că pentru pentru staţii staţii cu cu funcţii funcţii multiple multiple,, staţie staţie cu bare duble duble (figura (figura 2.2.2.). 2.2.2.).

Cabină relee

1

2

Fig. 2.2.2. Staţie electrică de 110 kV cu bare duble



Pag. 11

2.3. Condiţiile amplasării instalaţiilor electrice Alegerea locurilor de amplasare a instalaţiilor electrice trebuie făcută luând în considerare toţi factorii care condiţionează din punct de vedere tehnic, economic şi social diferitele variante posibile, cu respectarea simultană a regulilor de protecţie a muncii şi de prevenire şi stingere a incendiilor. Amplasarea staţiilor trebuie făcută prin economisirea la maxim a terenurilor agricole şi forestiere, evitându-se terenurile periculoase, dacă vor avea personal permanent se amplasează în apropierea zonelor locuite, iar amplasamentul şi instalaţiile electrice trebuie protejate împotriva inundaţiilor, dacă este cazul realizându-se lucrări speciale de apărare. Amplas Amplasare areaa instal instalaţi aţiilo ilorr electr electrice ice trebui trebuiee făcute făcute ţin ţinând ând seama seama de condiţ condiţiil iilee climat climatice ice ale mediului ambiant, altitudine, pericolul de pătrundere a apei şi prafului, pericolul de coroziune, pericolul de incendiu şi pericolul de deteriorări mecanice. La amplasarea instalaţiilor electrice se va ţine seama de posibilitatea de extindere a acestora. De regulă, intervalul de timp pentru care se va asigura această posibilitate va fi de circa 10 – 15 ani. Principalele criterii care trebuie să fie avute în vedere la alegerea amplasamentului staţiilor electrice sunt următoarele : 1. amplasare amplasareaa cât mai aproape aproape de centrul centrul de greutate greutate a consumului consumului în cazul cazul staţiilor staţiilor coborâtoare, coborâtoare, respectiv conexiunea optimă a reţelelor electrice de înaltă tensiune, în cazul staţiilor de sistem ; 2. amplas amplasare areaa cât mai mai aproap aproapee de locali localităţ tăţii ; 3. efectuare efectuareaa de lucrări minime minime pentru asigurare asigurareaa alimentării alimentării cu energie energie electrică electrică a serviciilor serviciilor pro propr prii ii şi a util utilit ităţ ăţil ilor or : alim alimen enta tare reaa cu apă apă şi căld căldur ură, ă, cana canali liza zare reaa apel apelor or mena menaje jere re,, telecomunicaţiilor, drumul de acces e.t.c. ; 4. depărt depărtare area, a, în lim limite itele le prescris prescrise, e, de sursel surselee de poluare poluare a atmosf atmosfere ereii cu substan substanţe ţe care au o acţiune nocivă asupra construcţiilor ; 5. încadrare încadrareaa în limitele de spaţiu spaţiu stabilite stabilite prin prin planurile planurile de sistemat sistematizare izare aprobat aprobatee ; se vor evita : ocuparea de terenuri agricole, demolările de construcţii existente, fie pe terenul staţiei, fie pe culoarele liniilor electrice de racord, amplasarea pe terenuri destinate exploatărilor subterane de orice fel sau subtraversate de conducte pentru diferite utilităţi nelegate de exploatarea staţiei ; 6. asigurare asigurareaa posibili posibilităţii tăţii de de dezvol dezvoltare tare a staţiei staţiei ; 7. util utiliz izar area ea tere terenu nuri rilo lorr favo favora rabi bile le din din punc punctu tull de vede vedere re al conf config igur uraţ aţie ieii topo topogr graf afic ice, e, al caracteristicilor geologice .



Pag. 12

La alcătuirea planului general al unei staţii electrice se vor avea în vedere următoarele cerinţe de bază : 1. ocuparea ocuparea unor unor suprafeţe suprafeţe de teren teren cât mai reduse reduse şi care să să se înscrie înscrie cât mai bine în forma forma şi dimensiunile terenului disponibil, atât în etapa finală, cât şi în diferitele etape de dezvoltare a instalaţiilor ; 2. realizare realizareaa de legături legături electrice electrice şi conducte conducte de aer aer comprimat, comprimat, apă e.t.c. e.t.c. cât cât mai scurte şi, şi, pe cât posibil, fără încrucişări, între diferitele obiecte ale staţiei ; 3. asigurare asigurareaa posibilităţi posibilităţilor lor de extindere extindere pentru pentru toate obiectele obiectele,, în conformitate conformitate cu profilul profilul de perspectivă avizat ; 4. asigur asigurare areaa unei unei circu circulaţ laţii ii simple simple şi comod comode, e, atât atât pentru pentru transp transport ortul ul echip echipame amente ntelor lor,, cât cât şi pentru transportul echipamentelor, echipamentelor, cât şi pentru operaţiile de revizie şi control ; 5. racordare racordareaa liniilor liniilor electrice electrice aeriene aeriene cu minimum minimum de de încruciş încrucişări ări ; 6. adoptare adoptareaa unei forme geometri geometrice ce regulate regulate pentru terenul terenul împrejmu împrejmuit it şi asigurarea asigurarea unei cât mai bune folosiri a terenului din vecinătatea staţiei ; 7. dispunerea blocului de comandă cât mai aproape posibil posibil de accesul principal în incinta staţiei. staţiei.

2.4. Condiţiile ce trebuie îndeplinite la alegerea schemelor de conexiuni şi a echipamentului din staţiile de transformare La stabilirea structurii schemelor electrice primare de înalta tensiune, se vor avea în vedere următoarele cerinţe de bază :

a) Securi Securitat tatea ea în funcţi funcţiona onare re Prin schemă se va asigura ca un defect simplu pe un circuit primar de linie, transformator, generator : - să condu conducă că la scoat scoaterea erea din funcţiune funcţiune numai numai a circuitului circuitului respectiv respectiv ; - să poat poatee fi izo izolat lat prin printr-u tr-unn număr număr mini minim m de înt întrer rerup uptoa toare re ; De asemenea, scoaterea în revizie sau reparaţie a unui echipament tehnologic trebuie să poată fi făcută fără a perturba inadmisibil funcţionarea restului instalaţiei. În vederea reducerii riscului unor manevre greşite, se recomandă prevederea limitată în schemele electrice primare a separatoarelor cu rol de comutare. b) Elastic Elasticita itatea tea în expl exploat oatare are Schema de conexiuni va permite : - asociere asociereaa circuitelo circuitelorr pe structuri structuri de de schemă schemă care care pot pot funcţiona funcţiona separ separat at de restul restul instala instalaţiei, ţiei, în toate combinaţiile cerute de regimurile de lucru prevăzute ;



-

Pag. 13

efectuare efectuareaa operaţiil operaţiilor or de întreţin întreţinere ere a unui unui echip echipamen ament,t, precum precum şi execu executare tareaa lucrărilor lucrărilor de de extindere a staţiei, prin scoaterea de sub tensiune a unei părţi cât mai restrânse din instalaţie ;

c) Claritatea structurii conexiunilor electrice Se va asig asigur uraa posi posibi bili lita tate teaa ca pers person onal alul ul de expl exploa oata tare re să eval evalue ueze ze core corect ct şi cât cât mai mai rapi rapidd consecinţele oricărei manevre operative necesare realizării unei anumite configuraţii de schemă, şi anume : -

modifi modifica carea rea circ circula ulaţie ţieii de puter puteree pe dife diferit ritele ele circ circuit uitee ;

-

modifi modifica carea rea valor valorilo ilorr de scurtc scurtcirc ircuit uit în rapor raportt cu nivelu nivelull maxim maxim admis admis ;

-

condiţiile condiţiile de secur securitate itate la lucrări lucrările le ce urmează urmează a se efectua efectua în instalaţie instalaţie ;

-

compor comportar tarea ea inst instala alaţie ţieii în cazu cazull apari apariţie ţieii unui unui defec defect.t.

La alegerea echipamentelor electrice, se va ţine seama de următoarele cerinţe principale : 1. parametrii parametrii tehnici tehnici ai echipamente echipamentelor lor trebuie trebuie să asigure funcţion funcţionarea area schemel schemelor or electrice electrice din care fac parte ; 2. caracteri caracteristicil sticilee constructive constructive trebuie trebuie să permită realizarea realizarea unor instalaţii instalaţii corespunz corespunzătoa ătoare re sub aspect economic, al condiţiilor de execuţie şi exploatare şi al spaţiului ocupat; 3. gradul gradul de siguranţă siguranţă în exploatare exploatare trebuie trebuie să fie satisfăcăto satisfăcător, r, atât pentru regimul regimul normal, normal, cât şi pentru regimurile anormale de funcţionare, stabilite prin tema de proiectare. Schema Schema electrică electrică de conexiu conexiuni ni a unei instalaţii instalaţii electrice electrice trebuie trebuie să fie simplă simplă şi clară şi să permită o efectuare a manevrelor rapidă şi lipsită de pericole de accidentare. Se admite ca părţi ale instalaţiei, care sunt în mod normal normal separate, să fie conectate conectate pentru scurte intervale de timp (de exemplu, în cursul executării unor manevre), chiar dacă în aceste intervale de timp puterea puterea de scurtcircuit scurtcircuit depăşeşte valoarea nominală nominală pentru care care este dimensionată dimensionată instalaţia. În astfel astfel de situaţii trebuie să se prevadă măsuri în vederea vederea evitării eventualelo eventualelorr accident accidentee de persoane în cazul unui scurtcircuit. Întreruptoarele vor fi prevăzute, de regulă, pe acele circuite pentru care nu se pot asigura cu alte aparate mai ieftine condiţiile de deconectare a curenţilor de scurtcircuit, selectivitatea protecţiei şi operaţiile de automatizare necesare (separatoare de sarcină, siguranţe de înaltă tensiune, dispozitive de scurtcircuitare automată e.t.c.). Schema electrică a instalaţiilor şi echipamentului prevăzut trebuie să permită realizarea şi exploatarea instalaţiilor pentru măsură şi protecţie, precum şi a altor instalaţii necesare (de exemplu : automatizare, telemecanică e.t.c.), în condiţii lipsite de pericol pentru personal.



Pag. 14

Schema electrică de conexiuni trebuie să permită separarea de lucru atât a întregii instalaţii, cât şi a unor părţi ale instalaţiei, dacă acest lucru este necesar pentru executarea lucrărilor fără întreruperea funcţionării întregii instalaţii (figura 2.4.1.).

Fig. 2.4.1. Marcarea separărilor vizibile la celulele de linie si la celula unei cuple transversale Se admite să nu se prevadă o separare separare de lucru specială specială pentru următoare următoarele le elemente elemente din schema electrică : a) transf transform ormato atoare arele le de tensiune tensiune şi descărc descărcăto ătoare arele le de pe lin linii ii a căror căror separa separare re de lucru se poate face odată cu linia respectivă ; b) transformatoarele de tensiune şi descărcătoarele de pe barele colectoare atunci când separarea de lucru a acestor echipamente se acceptă să fie făcută prin scoaterea din funcţiune a sistemului de bare respectiv ; c) descărcătoarele montate la bornele transformatoarelor şi ale autotransformatoarelor şi la punctele neutre ale acestora, a căror separare de lucru se poate face odată cu transformatoarele şi autotransformatoarele respective ; d) bobinele şi condensatoarele pentru instalaţia de înaltă frecvenţă pentru telecomunicaţii, a căror separare de lucru se poate face odată cu linia ; e) transformatoarele de forţă prevăzute cu racordarea directă a cablurilor la capetele înfăşurărilor principale. În unele cazuri, condiţionate de considerente constructive şi de schemă, se admite montarea transformatoarelor de curent după separatorul de linie spre linie, astfel încât separarea de lucru a acestuia să se facă odată cu linia. Dacă punctele de separare aparţin unor organizaţii de exploatare diferite sau dacă ele nu se găsesc în aceeaşi instalaţie, ci se află la distanţă, condiţia de separare de lucru se consideră îndeplinită



Pag. 15

numai dacă poate fi asigurată o responsabilitate unică pe timpul separării de lucru la toate punctele de separaţie. De regulă, separarea de lucru trebuie să fie făcută f ăcută pe toate părţile. O separare de lucru numai pe o singură parte (spre alimentare) este admisă în cazurile în care nu poate să apară tensiunea inversă pe partea din instalaţie care nu a fost separată.

M

Fig. 2.4.2. Marcarea separaţiei vizibile la circuitul de alimentare a unui motor Acesta Acesta este este cazul cazul,, de exemp exemplu, lu, al lin liniil iilor or radial radiale, e, al circui circuitel telor or de motoar motoaree electr electrice ice,, al generatoarelor care nu sunt prevăzute să fie conectate la o reţea publică. În asemenea cazuri se vor lua măsuri măsuri coresp corespunz unzăto ătoare are pentru pentru preven prevenire ireaa apari apariţie ţieii unor unor tensiu tensiuni ni invers inversee prin prin int interm ermed ediul iul transformatoarelor de măsură (figura 2.4.2. şi 2.4.3.).

Fig. 2.4.3. Realizarea separaţiilor vizibile în ambele parţi ale instalatiei PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 16

Ca elemente de separare urmează a fi folosite numai aparatele sau dispozitivele cu întreruperea vizibi vizibilă lă a circu circuitu itului lui,, cu spaţi spaţiul ul de înt întrer rerupe upere re dimens dimension ionat at în confor conformit mitate ate cu STAS STAS 6489 6489 : Coordo Coordonar narea ea izolaţ izolaţiei iei în instal instalaţi aţiii electr electrice ice cu tensiu tensiuni ni peste peste 1 kV şi îndepl îndeplini inind nd condiţ condiţiil iilee de rigiditate dielectrică prevăzute în acest standard pentru intervalele de separare ale separatoarelor. Se admit separări de lucru fără întreruperea vizibilă a circuitului, dar cu semnalizări de poziţie sigure, numai la instalaţiile capsulate şi la instalaţiile interioare de tip închis. Orice parte a unei instalaţii trebuie să poată fi scurtcircuitată şi legată la pământ. În acest scop se pot folosi fie dispozitive fixe (separatoare de legare la pământ sau cuţite de legare la pământ), fie scurtcircuitoare mobile. Teritoriul ţării noastre se împarte în două zone care diferă din punctul de vedere al intensităţii şi al frecv frecvenţ enţei ei de manif manifest estare are a princi principa palil lilor or factor factorii climat climato-me o-meteo teorol rologi ogici ci ce int intere eresea sează ză la construcţia instalaţiilor electrice cu tensiunea peste 1 kV : vântul, depunerile de chiciură, temperatura aerului. Nivelul de izolaţie al echipamentului instalaţiilor electrice trebuie să fie verificat prin încercări fie în laborator, fie la locul de montare, în conformitate cu standardele în vigoare. Echipamentul Echipamentul instalaţiilor electrice trebuie să corespundă condiţiilor de la locul de instalare, în ceea ce priveşte caracteristicile specifice fiecărui tip de echipamente, conform instrucţiunilor de proiectare departamentale corespunzătoare. corespunzătoare. Căile de curent din instalaţiile electrice de înaltă tensiune se vor realiza, de regulă, din oţel-aluminiu, aluminiu şi aliaje de aluminiu : 1. conducto conductoare are neizolate neizolate flexibil flexibilee : în instalaţii instalaţii exterioare exterioare de 6-400 kV kV şi în cele interioare interioare de 110 kV ; 2. conducto conductoare are neizolate neizolate rigide rigide : sub formă formă de bare în staţiile staţiile de 6-20 kV şi de ţevi ţevi în instalaţiile instalaţiile interioare 110 kV ; 3. bare bare capsul capsulate ate în aer aer la presiu presiunea nea atmosfe atmosferic rică, ă, monofa monofazat zatee sau trifazat trifazatee : pentru pentru căile de curent de mare amperaj ( peste 2000 ), în instalaţiile de medie tensiune ; 4. conducto conductoare are izolate izolate : în condiţii condiţii speciale speciale de traseu, traseu, când aceste aceste legături legături devin mai avantajoa avantajoase se din punct de vedere tehnic şi economic în raport cu conductoarele neizolate. Întreruptoarele şi separatoarele de sarcină, a căror capacitate de rupere şi de închidere nominală este mai mică decât puterea de scurtcircuit de la locul de instalare, pot fi folosite dacă se iau măsuri ca ele să nu fie puse în situaţia de a întrerupe în mod automat curenţii de scurtcirc scurtcircuit, uit, depăşind depăşind capacitatea capacitatea lor de rupere nominală, nominală, precum şi măsuri măsuri de protecţie protecţie a personalului de exploatare pentru cazul închiderii pe un scurtcircuit ( de exemplu : comandă la distantă, ecrane de protecţie, testarea circuitului care urmează a fi pus sub tensiune). PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 17

În instalaţiile electrice cu tensiunea nominală până la 35 kV inclusiv, transformatoarele de tensiune racordate la barele colectoare vor fi, de regulă, protejate cu siguranţe fuzibile. Electropompele de înaltă tensiune pentru apa de incendiu atât cele de lucru, cât şi cele de rezervă, alimentate electric, se vor racorda la două secţii de bare distincte, având fiecare câte o alimentare independentă, astfel încât la avarierea uneia dintre alimentări sau a unei pompe de incendiu să se asigure debitul de calcul necesar stingerii incendiului. Cele două secţii de bare vor fi separate antifoc, astfel încât avarierea uneia să nu afecteze funcţionarea celeilalte. Dispunerea constructivă a instalaţiilor electrice exterioare trebuie să fie astfel aleasă, încât : a) să permită efectuarea lucrărilor de deservire a instalaţiilor cu dispozitive şi utilaje mecanizate ; b) să se evite posibilitatea producerii şi extinderii incendiilor ; c) în caz de necesitate să se poată face scoaterea parţială de sub tensiune a instalaţiei, în vederea executării unor lucrări, cu respectarea respectarea măsurilor măsurilor prevăzute în normele de protecţie a muncii pentru instalaţii electrice. Se vor prevedea lanţuri duble de izolatoare pentru suspendarea conductoarelor flexibile în următoarele cazuri : a) în toate deschideri deschiderile le care, indiferent indiferent de tensiune, tensiune, supratrave supratraversea rsează ză barele colectoa colectoare re ; b) în toate deschiderile care, indiferent de tensiune, supratraversează clădirile din incinta pe care o străbat (centrale electrice, staţii electrice e.t.c.) ; c) în toate deschiderile care, indiferent de tensiune, supratraversează drumuri şi căi ferate, conducte cu fluide combustibile, conducte de termoficare sau apa de răcire din incinta centralelor electrice sau din afara acestora, cu respectarea prevederilor normativului pentru construcţia liniilor electrice aeriene cu o tensiune mai mare de 1000 V ; d) în toate deschiderile din staţiile electrice de 400 kV ; e) în deschiderile cu lanţuri tip tijă, care supratraversează echipamente electrice aparţinând altor circuite ; f) dacă tipul de lanţ simplu de izolatoare nu corespunde condiţiilor de rezistenţă mecanică cerute în instalaţie. În proiect se vor indica locurile unde se prevede a fi racordate scurtcircuitoarele scurtcircuitoarele mobile ; aceste locuri vor avea suprafeţe de contact corespunzătoare. corespunzătoare. Toate părţile metalice de susţinere ale unei instalaţii electrice trebuie să fie protejate împotriva coroziunii. Această prevedere se aplică şi pentru părţile subterane ale construcţiilor metalice şi de beton armat. În cazul aparatelor electrice care necesită îngrădiri de protecţie este necesar să se ia măsuri pentru evitarea pericolului pe care îl poate prezenta dezvoltarea unei vegetaţii înalte în interiorul PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 18

îngrădirii. În spaţiile de producţie electrică, protecţia personalului împotriva atingerii accidentale a elementelor aflate sub tensiune, în timpul executării lucrărilor curente de exploatare, se asigură printr-una dintre următoarele măsuri : a) amplasar amplasarea ea la înălţime corespunz corespunzătoa ătoare, re, în zone inaccesibile inaccesibile atingeril atingerilor or accidentale accidentale ; b) b) îngr îngrăd ădir irii de prot protec ecţi ţiee defi defini niti tive ve,, plin plinee sau sau din din plas plasăă ( se admi admite te şi folo folosi sire reaa balustradelor).

2.5. Scheme electrice de conexiuni. Tipuri Tipuri de scheme de conexiuni La alegerea unei scheme de conexiuni a unei staţii electrice este necesar să se aibă în vedere, în afară de caracteristicile specifice ale instalaţiei analizate, şi o serie de criterii care pot să influenţeze structura schemei. În acest sens se va ţine seama de : a) condiţ condiţiil iilee de funcţi funcţiona onare re ale sistemul sistemului ui energ energeti etic, c, care care se referă referă la tensiu tensiuni, ni, circulaţ circulaţie ie de curenţi, puteri şi curent de scurtcircuit ; b) carac caracter terist istici icile le consum consumato atoril rilor or alimen alimentaţ taţi,i, se referă referă la sigura siguranţa nţa în funcţi funcţiona onare re a acest acestora ora,, respectiv la exigenţa cu privire la frecvenţa şi durata întreruperilor ; c) carac caracter terist istici icile le echip echipame amentu ntului lui,, pot influe influenţa nţa structur structural al schema schema de conex conexiun iunii şi în specia speciall siguranţa în funcţionare a întreruptoarelor, a transformatoarelor şi autotransformatoarelor ; d) condiţiile condiţiile de exploat exploatare, are, care care se referă la amplasa amplasarea rea pe teren şi la claritate claritateaa schemei schemei pe care trebuie să o ofere personalului de exploatare ; e) criteriul criteriul economicită economicităţii, ţii, indicator indicator de eficienţă eficienţă economică, economică, cel al cheltuielilo cheltuielilorr anuale minime minime de calcul.



Pag. 19

Tipuri de scheme de conexiuni utilizate în staţiile electrice a) Scheme Scheme cu bare bare colecto colectoare are simp simple le Apar Aparat atel elee de comu comuta taţie ţie întâ întâln lnit itee în sche scheme mele le de cone conexi xiun unii din din staţ staţii iile le elec electr tric icee sunt sunt întreruptoarele, separatoarele, separatoarele de sarcină, siguranţe fuzibile. Bara colectoare apare ca un nod electric, fiind dispusă transversal pe direcţia circuitelor aferente de linie, transformator e.t.c. permite exploatarea comodă a staţiei. Denumirea este legată de faptul că aici se colectează energia de la circuitele de injecţie, redistribuindu-se apoi de exemplu pe linii electrice ca în figură. 2.5.1.

Fig. 2.5.1. Schema unei staţii cu bare colectoare simple.

Întreruptorul este un aparat electric de comutaţie capabil să stabilească, să suporte şi să întrer înt rerupă upă curenţ curenţii ii în condiţ condiţiil iilee normal normalee ale circui circuitul tului ui şi în condi condiţiil ţiilee anorm anormale ale determ determina inate te ( scurtcircuit, suprasarcini e.t.c.). Rolul principal al unui întreruptor este acela de a rupe şi a stabili curentul electric din circuit, precum şi de a stinge arcul electric format în timpul acestui proces. Separa Separator torul ul este este un aparat aparat mecanic mecanic de comuta comutaţie ţie,, care care în poziţi poziţiaa închis închis asigură asigură trecer trecerea ea curenţilor în condiţii normale şi de avarie, iar în poziţia deschis, pentru motive de securitate, asigură o distanţă de izolare predeterminată între bornele fiecărui pol.



Pag. 20

b) Secţio Secţionar narea ea barel barelor or colec colectoa toare re Secţionarea longitudinală a barei colectoare în două secţii de bare colectoare, se fac cu unul, două separatoare sau cu o cuplă longitudinală, în funcţie de gradul de elasticitate dorit. Revizia secţiilor de bare se face pe rând prin deconectarea prealabilă a circuitelor aferente secţiei respective şi a cuplei longitudinale ( figura 2.5.2.).

Fig. 2.5.2. Schema unei staţii cu bare colectoare simple, sectionate. Secţionar Secţionarea ea longitudi longitudinală nală cu separatoa separatoare re realizeaz realizeazăă totuşi totuşi un grad de elasticita elasticitate te modest, modest, caracterizat prin aceea că orice defect pe una din secţiile de bare conduce la declanşarea întregii staţii, funcţionarea secţiei neavariate fiind reluată după izolarea secţiei defecte prin deschiderea cuplei. Prezenţa întreruptorului de cuplă longitudinală oferă elasticitate sporită.



Pag. 21

c) Schema Schema cu cu o bară bară colecto colectoare are şi o bară bară de ocoli ocolire re Introducerea barei de ocolire şi a circuitului de cuplă de ocolire se face pentru a înlătura dezava dezavanta ntajul jul schem schemelo elorr de comuta comutaţie ţie cu bare bare colec colectoa toare re simple simple,, de a înt întrer rerupe upe alimen alimentare tareaa consumatorilor pe perioada lucrărilor de întreţinere. În figura 2.5.3. de mai jos se prezintă schema de conexiune a unei astfel de staţii. Se poate poate retrag retragee din explo exploata atare re orice orice celulă celulă pentru pentru revizi reviziee tehnic tehnicăă fără fără să fie înt întrer rerupt upt alimentarea consumatorului, prin înserierea cuplei de ocolire (cupla ( cupla de transfer).

Fig. 2.5.3. Schema unei staţii cu bare colectoare simple şi cu bară de transfer



Pag. 22

d) Scheme Scheme cu sistem sistem dubl dubluu de bare colect colectoar oaree Este schema cea mai răspândită în instalaţiile de comutaţie electroenergetică de unde se alimen alimentea tează ză consum consumato atorii rii mai import importanţ anţi.i. În compar comparaţi aţiee cu schema schema cu sistem sistem simplu simplu de bare bare colectoare oferă un grad de elasticitate sporită prin posibilitatea racordării circuitelor aferente la oricare din cele două noduri electrice. Fiec Fiecar aree circ circui uitt se raco racord rdea ează ză la sist sistem emul ul dubl dubluu de bare bare cole colect ctoa oare re prin prin inte interm rmed ediu iull întreruptorului şi a două separatoare de bare ca în figura 2.5.4. de mai jos. Legătura dintre cele două bare colectoare se face prin cupla transversală (CT). La rândul lor barele pot fi secţionate, legătura între secţiuni făcându-se prin cupla longitudinală (CL) sau printr-un separator ( separator secţioner).

Fig. 2.5.4. Schema unei staţii cu bare colectoare duble.



Pag. 23

e) Schema cu bare bare colectoa colectoare re duble duble şi bara de transfer transfer Introducerea barei de transfer nu se justifică decât pentru staţii importante care vehiculează mari cantităţi de energie pe mai multe linii. Presupunând că se doreşte scoaterea pentru revizie a celulei unei linii, se poate trece linia respectivă pe bara de transfer fără să se întrerupă alimentarea consumatorului şi se retrage din exploatare doar celula liniei unde se lucrează. Cuplele de transfer pot fi simple ( folosite numai pentru bara de transfer) sau combinate (când se poate folosi şi ca cuplă transversală) conform figurii 2.5.5. de mai jos.

Fig. 2.5.5. Schema unei staţii cu bare colectoare duble şi cu bară de transfer.



Pag. 24

f) Scheme Scheme cu bare bare dubl dublee şi două două întreru întrerupto ptoare are pe circu circuit it Se obţine o siguranţă mai mare în funcţionare. Cu cele două întreruptoare fiecare circuit îşi continuă funcţionarea neîntreruptă cu ocazia reviziei unui întreruptor. Schema face economie de un circuit de cuplă, în schimb oricare din celulele racordate prin două întreruptoare putând realiza performanţele cuplei. În funcţionare normală, ambele sisteme de bare sunt sub tensiune şi toate întreruptoarele sunt conectate. Toate manevrele de comutare se execută numai cu întreruptoare, separatoarele servind numai pentru scoateri în revizie, fapt care contribuie la creşterea siguranţei în funcţionare ( figura 2.5.6.).

Fig. 2.5.6. Schema unei staţii cu bare colectoare duble şi două întreruptoare pe circuit.



Pag. 25

g) Schema cu cu bare colectoare colectoare duble duble şi un număr număr fracţionar fracţionar de întrerupto întreruptoare are pe circuit circuit Este denumit schema cu 1 ½ întreruptoare pe circuit. Cumulează principalele avantaje ale schemei cu două întreruptoare pe circuit ( figura 2.5.7.).

Fig. 2.5.7. Schema unei staţii cu bare colectoare duble şi 1,5 întreruptoare pe circuit.

h) Scheme Scheme în punct puncte, e, fără fără bara bara colecto colectoare are Sunt denumite şi scheme H, se folosesc acolo unde există o configuraţie cunoscută a staţiei, pentru care nu se prevăd extinderi în viitor. La producerea unui defect pe una din linii, deconectează deconectează întreruptorul ramurii respective şi cea a cuplei. Din acest acest motiv, este indicată indicată folosirea schemel schemelor or cu punte spre transforma transformator tor în cazul cazul staţiilor cu linii lungi cu probabilitatea sporită de defectare, sau al liniilor electrice mai scurte de medie medie tensiu tensiune ne realiz realizate ate cu o sigura siguranţă nţă mecani mecanică că mai mică, mică, sau sau al centra centralel lelor or hidroe hidroelec lectric tricee îndepărtate. Deconectarea unei linii angajează în suprasarcina a celeilalt, cu ambele transformatoare PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 26

în funcţiune funcţiune.. Schemele Schemele cu punte punte spre linie sunt indicate indicate pentru pentru staţiile staţiile de transforma transformare re unde există manevre dese pe partea transformatoarelor, sau acolo unde posibilitatea defectelor pe linie este redusă. Schemele H superior, cum se mai numesc cele cu punte spre linii, se mai recomandă în cazul în care se face un tranzit de energie important între cele două linii.

i) Sche Scheme me pol polig igon onaale Se numesc şi scheme în inel. Sunt denumite şi scheme în pătrat, hexagon, decagon e.t.c., după cum numărul întreruptoarelor este 4, 6, 10 e.t.c. Ca şi schemele cu bare duble şi două întreruptoare pe circuit, şi schemele în inel permit revizia întreruptoarelor fără întreruperea alimentării. În funcţionare normală inelul este închis. Datorită avantajelor remarcabile, schemele poligonal au căpătat o extindere apreciabilă la tensiuni înalte şi foarte înalte, unde costul întreruptoarelor este ridicat şi se cere o siguranţă şi elasticitate în funcţionare deosebită ( figula 2.5.8. ).

Fig. 2.5.8. Schema unei staţii poligonale.



Pag. 27

3. TE TEMA MA DE PROI PROIEC ECTA TARE RE Proiectarea unei staţii electrice de transformare 110/20 kV, amplasată în apropierea Staţiei 400/110 kV Braşov, pentru alimentarea zonei Triaj – Hărman, zonă care va cunoaşte o puternică dezvoltare industrială, comercială, prestări servicii şi construcţii locuinţe. Staţia va fi denumită „Staţia 110/20 kV Triaj” şi va avea următoarele caracteristici tehnice: - staţia staţia va fi racor racordat datăă la barele barele 110 kV kV ( secţiune secţiuneaa 1A si 2A) din staţ staţia ia Braşov Braşov,, prin două două 2 linii electrice aeriene ( L=2 km, 3x185 mm OLAL); - staţia staţia va fi fi prevăzu prevăzută tă pe parte parteaa de 110 kV kV şi 20 kV cu siste sistem m simplu simplu de bară, bară, secţi secţiona onată, tă, legătura între secţiuni fiind realizată cu cupla longitudinală ( plansele 2 si 3); - staţia staţia va va fi dotată dotată cu cu două două transf transform ormato atoare are de de putere putere 110/ 110/22 22 kV, kV, S=25 S=25 MVA ( u k =10,9 =10,9 %, ∆ Psc=143 kW, ∆ P0=21 kW, Y Nd-11); - substaţia substaţia de 110 110 kV va va fi amplas amplasată ată în exterior, exterior, iar iar substaţi substaţiaa de 20 kV în interior; interior; - staţia staţia va avea avea şi şi un corp corp de de comandă comandă,, prevăzut prevăzut cu cu mai multe încăperi: încăperi: camera camera de comand comandă, ă, camera pentru protecţii, sala cu celulele de 20 kV, camera bateriilor de acumulatori, camera transformatoarelor de servicii interne ( plansa 1); - LEA 110 110 kV Braşov Braşov 1 - Triaj Triaj 1 va fi racord racordat at în staţia staţia 400/110 400/110 kV kV Braşov, Braşov, la secţiunea secţiunea 1A 110 kV, iar în staţia 110/20 kV Triaj la bara 1A 110 kV prin aparate de comutaţie moderne, performante; - LEA 110 110 kV Braş Braşov ov 2 - Triaj Triaj 2 va fi racorda racordatt în staţia staţia 400/11 400/1100 kV Braşov Braşov,, la secţiu secţiunea nea 2A 110 kV, iar în staţia 110/20 110/20 kV Triaj Triaj la bara 1B 110 kV prin aparate aparate de comutaţi comutaţiee moderne, performante; - celu celule lele le de 110 kV vor cuprin cuprinde de:: sepa separa rato torr de bare, bare, întrer întrerup upto tor, r, sepa separa rato torr de linie, linie, transformator de curent, transformator de tensiune, descărcător; - celula celula cuple cupleii longit longitudi udinal nalee 110 kV va avea avea separato separatori ri de bare, bare, întrer întrerupt uptor, or, transf transform ormato ator r de curent; - celulele celulele Trafo1 Trafo1 şi 2 110 110 kV vor avea avea separa separatori tori de de bare, bare, separato separatori ri de borne, borne, întrerupto întreruptoare, are, transformatoare de curent şi de tensiune, descărcători; - celu celule lele le de 20 kV vor vor fi celu celule le pref prefab abri rica cate te,, prev prevăz ăzut utee cu într întrer erup upto torr debr debroş oşab abil il,, transformator de curent si de tensiune.

Date electrice de sistem pentru dimensionare Nr. crt. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Descriere

U /M

IT

Tensiunea nominală Tensiunea maximă de serviciu Frecvenţa Tratarea neutrului

kV kV Hz -

Tensiune no nominală pe pentru dispozitivele de acţionare Tensiune nominală pentru protecţie, comandă, control, semnalizări, alarme Curent de scurtcircuit maxim Curent limită dinamic Putere de scurtcircuit maxim

V. c.a.

110 123 50 Legat la pământ/izolat 220

V.c.c.

22o

kA kAmax. MVA

31,5/40 80/100 6000



10. 11. 12. 12.

Pag. 28

Timpii de acţionare ai protecţiilor Se vor stabili de DET Cluj 550 Tensiunea de ţinere la impuls 1,2/ µ s kVmax. Tensiu nsiune neaa de de ţin ţineere la fre frecven venţă kV 230 industrială

Condiţii de compatibilitate electromagnetică (CEM) La alegerea alegerea echipamen echipamentului tului aferent aferent s-a acordat atenţie atenţie deosebită deosebită asigurării asigurării cât mai bine a condiţiilor de de compatibilitate compatibilitate electromagnetică. electromagnetică. Se vor respecta respecta limitele impuse în Normele Generale Generale de Protecţia Muncii ale MMSS – MSF MSF din 2002 şi recomandările de de atenuare a influenţelor şi instrucţiuni instrucţiuni de instalare, instalare, legare la pământ şi cablare pe şantier, conform CEI.

Date meteo, climă , poluare , seisme Oraşul Braşov este situat într-o zonă cu climat temperat. Din datele statistice meteo se poate aştepta ca: ca: temperaturi de sub 10 0C înregistrate 196 zile/an. Temperaturi minime şi maxime înregistrate au fost de -42 0C şi respectiv +40 0C; Condiţii climaterice nefavorabile (căderi masive de zăpadă şi teren îngheţat), care să împiedice lucrul în aer liber s-au înregistrat aproximativ în 60 zile/an (între decembrie şi februarie). Datele meteo sunt înregistrări ale măsurătorilor Institutului de Meteorologie şi Hidrologie Bucureşti – Staţia Braşov. Echipamentele şi instalaţiile tehnologice s-au ales, respectiv dimensionat pentru funcţionare în următoarele condiţii de mediu ambiant: - zona meteo A; - altitudine (peste nivelul mării) < 1000 m (620 m.) - temperaturi ale mediului ambiant conf.CEI 60068-2-1 si 60068-2-2: la exterior max. + 40 0C min. – 30 0C max. a mediei în 24 h +35 + 35 0C la interior max. + 40 0C min. – 5 0C - umiditate relativ a conf.CEI 60068-2-3 max. 95 % - grosimea stratului de chiciură 16 mm - viteza maximă a vântului - fără chiciură 26 m/s - cu chiciură 14 m/s - numărul mediu de zile zile de furtună cu descărcări descărcări electrice 51/an; - nivelul de poluare al zonei II – mediu Conform STAS 11.100/1-77 amplasamentul amplasamentul face parte dintr-o zonă cu cu grad de seismicitate 7.



Pag. 29

4. CALCULUL CALCULUL CURENŢIL CURENŢILOR OR DE SCURT SCURTCIRC CIRCUIT UIT 4.1. Consideraţi Consideraţiii generale generale privind calculul curenţilor curenţilor de scurtcircuit scurtcircuit Scurtcircuitul este legătura galvanică, accidentală sau voită printr-o impedanţă de valoare relativ redusă, între două sau mai multe puncte ale unui circuit care, în regim normal, au tensiuni diferite. Curenţii de scurtcircuit apar în reţelele electrice în urma contactului între conductoarele fazelor diferite sau între conductoare şi pământ, printr-o impedanţă relativ mică, care în majoritatea cazurilor se consideră egală cu zero. Valoarea curentului de scurtcircuit depinde de : - putere putereaa sursel surselor or care care alime alimente ntează ază locu locull de scurt scurtcir circui cuitt ; - dist distan anţa ţa elec electri trică că dint dintre re surs sursee şi locu locull de scur scurtc tcir ircu cuit, it, adic adicăă im impe peda danţ nţaa elem elemen ente telo lor r circuitului electric cuprins între surse şi locul de scurtcircuit ; - ti tipu pull sc scurtc urtcir irccuit itul ului ui ; - tim timpul pul scurs scurs din din mome momentu ntull apariţ apariţiei iei scur scurtci tcircu rcuitu itului lui ; Se deosebesc următoarele tipuri de scurtcircuit : - trifaz trifazat, at, în caz cazul ul cont contact actulu uluii dintr dintree cele cele trei trei faze faze ; - bifaz bifazat, at, în caz cazul ul conta contactu ctului lui între între două două faze faze,, fără pune punere re la pămân pământt ; - bifazat, bifazat, cu cu punere punere la pământ pământ,, în cazul cazul contactu contactului lui dintre dintre două două faze faze şi şi pământ pământ ; - monofaza monofazat,t, în cazul cazul contac contactului tului unei faze, faze, prin prin pământ pământ,, cu neutrul neutrul sursei sursei.. BC Staţia A

BC Staţia B

k

G

BC Staţia C

LEA

LEA

Consumator

Fig. 4.1.1. Schema simplificată a unei reţele electrice În cazul unui scurtcircuit în punctul k, impedanţa circuitului scade brusc, iar ca urmare curentul va creşte tot brusc până la valoarea Ip: I p

=

U 3 ⋅ R12

+ X 12

(1)

în care : U – este tensiunea tensiunea medie medie pe bare; X1 – reactanţa circuitului de la generator până în punctul scurtcircuitului; R 1 – rezistenţa circuitului de la generator până în punctul scurtcircuitului; Rezultă în aceste condiţii, o creştere a curentului şi o defazare în raport cu tensiunea cu un unghi aproximativ egal cu 90 de grade. Având în vedere că R 1
i ' = 2 ⋅ I p ⋅ sin ω t −

π   = − 2 ⋅ I p ⋅ cos ω t 2 


(2)


Pag. 30

Trecerea de la regimul permanent precedent avariei la regimul permanent care urmează avariei se face printr-un regim tranzitoriu. În orice moment pentru o fază se poate scrie relaţia : U A i A

= r A ⋅ i A + L A ⋅

di A dt

+ M ⋅

di B dt

+ M ⋅

diC ; dt

+ i B + iC = 0;

U = r ⋅ i + L ⋅

(3)

di ; dt

în care cu L s-a notat inductivitatea totală a unei faze. Soluţia ecuaţiei (3) este : −t

i (t ) = − 2 ⋅ I p ⋅ cos ω t + i

' 0

⋅ e T

(4)

în care : T =

L r

=

x ω ⋅ r

(5)

Determinarea constantei i’o se face din condiţia iniţială : i(0)=iso

(6)

Rezultă : (7)

i0' = i s 0 + 2 ⋅ I p

Se obţine înlocuind constanta : −t

ik (t ) = − I p ⋅ cos ω t + (i so

+

2 ⋅ I p ) ⋅ e T

(8)

in care primul termen reprezintă componenta periodică a curentului de scurtcircuit şi constituie curentul stabilizat de scurtcircuit, iar termenul al doilea este componenta aperiodică a curentului de scurtcircuit, componentă care scade treptat către zero în funcţie f uncţie de raportul rezistenţă şi inductivitatea reţelei. Se observă că, în cazul unui scurtcircuit, curentul care apare i(t) are o perioadă tranzitorie, cât timp durează componenta aperiodică, după care urmează regimul stabilizat de scurtcircuit în care intervine numai componenta periodică. De asemenea, în perioada tranzitorie curentul de scurtcircuit nu este simetric faţă de axa timpului şi devine simetric în regim stabilizat. Valoarea iniţială i’ o depinde de i so (regimul anterior) şi de faza de conectare. Cea mai mare valoare a curentului de scurtcircuit se atinge atunci când regimul anterior este fără sarcină.



Pag. 31

Pentru fazele B şi C variaţia curentului de scurtcircuit va fi analoagă, dar datorită fazei diferite a curenţilor curbele rezultă modificate. Examinând curba curentului de scurtcircuit se observă că acesta atinge valoarea instantanee maximă după o semiperioadă (0.01s). Valoarea maximă a curentului de scurtcircuit în perioada tranzitorie se numeşte curent de şa şi se ia în considerare în calculul stabilităţii dinamice a aparatelor şi barelor : i soc =

2 ⋅ I p + it ' = 0,01

(9)

Calculând i’ în condiţiile cele mai dezavantajoase i so=0 rezultă : 0 , 01

i soc

=

2 ⋅ I p ⋅ (1 + e

T

) = k soc

⋅

2 ⋅ I p

(10)

unde : −0 , 01

k soc =1 + e

(11)

T

se numeşte coeficient de şoc şi arată de câte ori este mai mare curentul de şoc valoarea maximă a componentei periodice a curentului de scurtcircuit. Deoarece constanta de timp T variază între zero pentru L = 0 şi infinit pentru r = 0, coeficientul de şoc va avea ca limite : 1
= k soc ⋅

(12)

2 ⋅ I p

Valoarea efectivă a curentului de şoc : I soc

=

1 + 2(k soc

1<

I soc I p

<

−1)

2

(13)

3

4.2. Calculul curenţilor de scurtcircuit în staţia electrică de transformare 110/20 kV Triaj PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 32

Evoluţia curentului de scurtcircuit este direct direct influenţată de poziţia locului de scurtcircuit scurtcircuit faţă de generatoare: a). Scurtcircuit departe de generator, caz în care componenta periodică, alternativă a curentului de scurtcircuit, are o valoare practic constantă pe toată durata scurtcircuitului; b). Scurtcircuit aproape de generator, caz în care componenta periodică, alternativă a curentului de scurtcircuit are o valoare ce variază în timp, variaţie ce trebuie avută în vedere la stabilirea valorii curentului de rupere şi permanent. Calc Calcul ulul ul cure curenţ nţil ilor or de scur scurtc tcirc ircui uitt sime simetr tric icii şi nesi nesime metri trici ci se face face util utiliz izân ândd meto metoda da componentelor simetrice. Metoda Metoda compon component entelo elorr simetr simetrice ice necesi necesită tă calcul calculul ul a trei trei compon component entee indepe independe ndente nte ( de secvenţă directă, inversă şi homopolară), fără legături între ele în afara condiţiilor de la locul de scurtcircuit. Determinarea curentului de scurtcircuit la locul de defect K este posibilă cu ajutorul unui generator echivalent de tensiune. Generatorul echivalent de tensiune reprezintă tensiunea reală la locul de scurtcircuit înainte de apariţia acestuia. Schema echivalentă pentru calculul curenţilor de scurtcircuit cu componente simetrice în cazul unui scurtcircuit trifazat ( figura 4.2.1.)

Ui=Uh=0

R S T

Ud

d

Id

Z

Z

Ud=Id*Z

i

Ui

h

Uh

Id=E/(Zd+Z) Ii=Ih=0

Fig. 4.2.1. Schema echivalentă pentru calculul curenţilor de scurtcircuit trifazat Ud=(Zi+Zh+3Z)*Id R Ud d S Ui=-Zi*Id simetrice în cazul cu componente TSchema echivalentă pentru calculul curenţilor de scurtcircuit Id unui scurtcircuit monofazat ( figura 4.2.2.): Z U =-Z *I h

Ui

i

Ii

PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE Uh 110/20 KV h I

3Z

h

d

Id=Ii=Ih=E/(Zd+Zi+Zh+3Z)


Pag. 33

Fig. 4.2.2. Schema echivalentă pentru calculul curenţilor de scurtcircuit monofazat

Sect. 2A 110 kV

Sect. 1A 110 kV

ST. 400/110 kV Brasov

LEA 1 110 kV

K 1

ST. 110/20 kV Triaj

Bara 1A 110 kV

LEA 2 110 kV Bara 1B 110 kV

CL 110 kV

Trafo 1 110/22 kV

Trafo 2 110/22 kV

K 2 Sectiunea 1 20 kV

Sectiunea 2 20 kV

CL 20 kV LES 20 kV

LES 20 kV

Fig. 4.2.3. Schema electrică a staţiei de transformare 110/20 kV Se vor calcula curenţii de scurtcircuit trifazaţi în punctele K 1, K 2 în diferite situaţii: a). Curentul de scurtcirc scurtcircuit uit în punctul K 1, când este în funcţiune o singură linie de 110 kV ( figura 4.2.4.) PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 34

Parametrii cunoscuţi: -

putere putereaa de scu scurtc rtcirc ircuit uit pe pe barel barelee de 110 110 kV kV din staţ staţia ia Braşo Braşovv S k =5442 =5442 MVA;

-

lungim lungimea ea linie linieii L=2 km, km, condu conducto ctorul rul linie linieii fiind fiind din OLAL OLAL 3x185 3x185 mm2, rezistenţa liniei r 0=0,16 Ω /km, reactanţa liniei x 0=0,4 Ω /km ( conform tabelului din anexa 11, din PE 134/95);

-

factorul factorul de tensiune tensiune c=1,1 c=1,1 pentru pentru tensiuni tensiuni nomina nominale le între între 20 – 220 kV ( confor conform m tabelulu tabeluluii 2 din pagina 84, din PE 134/95). Factorul de tensiune este raportul dintre tensiunea sursei echivalente şi tensiunea U n/√3. El are rolul unui factor f actor de corecţie.

Se desenează schema de secvenţă directă pentru scurtcircuit în punctul K 1:

Zs

ZL

K 1

ZT

c ⋅ U N 3

Fig. 4.2.4. Schema echivalentă de secvenţă directă pentru calculul curentului de scurtcircuit în punctul K 1

Se calculează impedanţa sistemului şi a liniei:

- impedanţa sistemului, a reţelei de alimentare: U N 2 X S = S K

=

110 2 5442

= 2,223 Ω ;

RS = 0,1 + 0,15 ⋅ X S = 0,1 + 0,15 ⋅ 2,223 = 0,433 Ω; Z S = RS + jX S ; Z S Z S

=

o , 433

2

= 0,433 + j ⋅ 2,223;

+ 2, 223

2

= 2, 264 Ω;

- impedanţa liniei electrice aeriene: R L = r 0 ⋅ L = 0,16 ⋅ 2 = 0.32 Ω; X L = x0 ⋅ L = 0,4 ⋅ 2 = 0,8 Ω; Z L = R L + j ⋅ X L ; Z L = 0,32 + j ⋅ 0,8; Z L =

0,32 2 + 0,82 = 0,861 Ω;



Pag. 35

- impedanţa totală până la defect: Z tot tot

= Z S + Z L ;

Z tot tot

= 0,753 + j ⋅ 3,023 ;

Z tot tot

=

0,753 2

+ 3,023

2

= 3,125 Ω;

- se calculează curentul de scurtcircuit trifazat în punctul K 1:

- se calculează curentul de şoc: I soc

2 ⋅ I K 1 ;

= χ ⋅

χ - factorul de şoc, se ia din grafic (fig.5, pag. 89 din PE 134/95) în funcţie de raportul R/X, sau se poate calcula aproximativ cu formula: −3 R

χ =1,02 + 0,93 ⋅ e

X

;

χ =1, 46 ;

I soc

=1, 46 ⋅

2 ⋅ 22 ,35

= 46 ,14

kA

b). Curentul de scurtcircuit în punctul K 1, când sunt în funcţiune ambele linii de 110 kV( figura 4.2.5.): Se desenează schema de secvenţă directă pentru scurtcircuit în punctul K 1: Zs

ZL1

K 1 ZT

ZL2

c ⋅ U N 3

Fig. 4.2.5. Schema echivalentă de secvenţă directă pentru calculul curentului de scurtcircuit în punctul K 1 când sunt în funcţiune ambele linii de 110 kV - impedanţa totală până la defect:

= Z S + Z L1 ⋅ Z L 2 ; Z L1 + Z L 2 Z L1 = Z L 2 ; Z tot

Z tot

= Z S + Z L1 ;

Z tot

2 593 + j ⋅ 2,623 623 ; = 0,593

Z tot

=

0,593 593 2

+ 2,623 623 2 = 2,694 694 Ω;



Pag. 36


- se calculează curentul de şoc: I soc

= χ ⋅

2 ⋅ I K 1 ; −3 R

χ =1,02 + 0,93 ⋅ e χ =1, 492

I soc

X

;

;

=1,492 ⋅

2 ⋅ 25 ,93

= 54 ,71

kA

c). Curentul de scurtcircuit în punctul K 2, când este în funcţiune o singură linie de 110 kV şi un singur transformator de putere ( figura 4.2.6.): Se desenează schema de secvenţă directă pentru scurtcircuit în punctul K 2:

K 2 Zs

ZL

ZT

c ⋅U N 3

Fig. 4.2.6. Schema echivalentă de secvenţă directă pentru calculul curentului de scurtcircuit în punctul K 2

- cunoscând caracteristicile transformatorului de putere, se calculează impedanţa: S N=25 MVA, U N1=110 kV, U N2=22 kV, uk %=10,9 %=10,9 %, ∆ Psc=143 kW, ∆ P0=21 kW RT = ∆ P sc X T =

uk 100

2 U N 2 S N

⋅

⋅10 −3 =143

2 U N

S N

=

110 2 25

10 ,9 110 2 100

⋅

25

2

10

−3

= 2,76 Ω;

= 52 ,75 Ω;

Z T = RT + j ⋅ X T ; Z T = 2,76 + j ⋅ 52 ,75; Z T =

2,76 2 + 52 ,75 2 = 52 ,82 Ω;

- impedanţa totală până la defect:


UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ŞI ŞTIINŢA CALCULATOARELOR Z tot tot

= Z S + Z L + Z T ;

Z tot tot

= 3,513 + j ⋅ 55 ,773 ;

Z tot tot

=

3,513 2

+ 55 ,773

2

Pag. 37

= 55 ,945 Ω;

- deoarece defectul este pe partea de 20 kV, rezistenţele, reactanţele şi impedanţele trebuie să le 2

'

raportăm la tensiunea de bază cu relaţia: Z λ Z λ R=3,513 Ω ; R = R '

U N 2 2 U N 2 1

X=55,773 Ω ; X = X '

= 3.513

U N 2 2 U N 2 1

222 110 2

= 55,773

=

⋅

U N 2 U N 2λ

;

= 0,1405 Ω;

222 110 2

= 2,2309 Ω;

= 0,1405 + j ⋅ 2,2309 ; ' Z tot = 0,1405 2 + 2,2309 2 = 2,2353 Ω; '

Z tot


- se calculează curentul de şoc: I soc = χ ⋅ 2 ⋅ I K 2 ; −3 R

χ =1,02 + 0,93 ⋅ e

X

;

χ =1,789 ;

I soc

=1,789 ⋅

2 ⋅ 6,2505

=15 ,813

kA ;

d). Curentul Curentul de scurtcircuit scurtcircuit în punctul punctul K 2, când este în funcţiune o singură linie de 110 kV şi două transformatoare de putere ( figura 4.2.7.): Se desenează schema de secvenţă directă pentru scurtcircuit în punctul K 2: ZT1 Zs

K 2

ZL

ZT2



Pag. 38

c ⋅U N 3

Fig. 4.2.7. Schema echivalentă de secvenţă directă pentru calculul curentului de scurtcircuit în punctul K 2 când sunt în funcţiune ambele transformatoare - impedanţa totală până la defect: Z tot tot = Z S + Z L +

Z T

; 2 = 2,133 + j ⋅ 29 ,393 ;

Z tot tot

Z tot tot =

2,133 2 + 29 ,393 2 = 29 ,535 Ω;


'


2 U N 2

U N 2 1

= 2,133

U N 2 2 X=29,393 Ω ; X = X 2 U N 1 '

22 2 110 2

= 29,393

=

⋅

U N 2 U N 2λ

;

= 0,08532 Ω; 22 2

110 2

= 1,175 Ω;

Z tot tot = 0,08532 + j ⋅1,175 ; '

Z tot tot = '

0,08532

2

+1,175 2 = 1,1814 Ω;



χ =1,02 + 0,93 ⋅ e

X

;

χ =1,768 ;

I soc

=1,768 ⋅

2 ⋅11,826

= 29 ,57

kA

;

e). Curentul de scurtcircuit în punctul K 2, când sunt în funcţiune două linii de 110 kV şi două transformatoare de putere ( figura 4.2.8.): Se desenează schema de secvenţă directă pentru scurtcircuit în punctul K 2: PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ŞI ŞTIINŢA CALCULATOARELOR ZL Zs

ZT1

1

ZL2

Pag. 39

K 2

ZT2

c ⋅U N 3

Fig. 4.2.8. Schema echivalentă de secvenţă directă pentru calculul curentului de scurtcircuit în punctul K 2 - impedanţa totală până la defect: Z L Z T + ; 2 2 = 1,973 + j ⋅ 28 ,993 ;

Z tot tot = Z S + Z tot tot

1,973 2 + 28 ,993 2 = 29 ,104 Ω; Z tot tot =


'


U N 2 2 2 N 1

U

X=28,993 Ω ; X = X '

= 1,973

U N 2 2 U N 2 1

222 110

2

= 28,993

=

⋅

U N 2 U N 2λ

;

= 0,07892 Ω; 22 2

110 2

= 1,15972 Ω;

'

Z tot tot = 0,07892 + j ⋅1,15972 ; '

Z tot tot =

0,07892

2

+1,15972

2

= 1,1624 Ω;



χ =1,02 + 0,93 ⋅ e

X

;

χ =1,778 ;

I soc

=1,778 ⋅

2 ⋅12 ,019

= 30 ,223

kA

;



Pag. 40

f). Curentul de scurtcircuit în punctul K 2, când sunt în funcţiune două linii de 110 kV şi un transformator de putere ( figura 4.2.9. ): Se desenează schema de secvenţă directă pentru scurtcircuit în punctul K 2: ZL Zs

ZT1

1

K 2

c ⋅U N

ZL2

3

Fig. 4.2.9. Schema echivalentă de secvenţă directă pentru calculul curentului de scurtcircuit în punctul K 2 cu două linii şi un transformator în funcţiune - impedanţa totală până la defect: Z L + Z T ; 2 = 3,353 + j ⋅ 55 ,373 ;

Z tot tot = Z S + Z tot tot

3,353 2 + 55 ,373 2 = 55 ,514 Ω; Z tot tot =


'


U N 2 2 U N 2 1

X=55,373 Ω ; X = X '

= 3.353

U N 2 2 U N 2 1

222 110 2

= 55,373

=

⋅

U N 2 U N 2λ

;

= 0,1341 Ω;

222 1102

= 2,2149 Ω;

= 0,1341 + j ⋅ 2.2149 ; ' Z tot 0,1341 2 + 2,2149 2 = 2,2189 Ω; tot =

Z tot tot

'


- se calculează curentul de şoc: I soc = χ ⋅ 2 ⋅ I K 2 ;



Pag. 41

−3 R

χ =1,02 + 0,93 ⋅ e

X

;

χ =1,73 ;

I soc

=1,73 ⋅

2 ⋅ 6, 296

kA

= 15 ,138

;

Calculul curentului de scurtcircuit monofazat pe barele de 20 kV, în situaţia în care sunt în funcţiune cele două linii şi cele două transformatoare ( figura 4.2.10. ): - se desenează desenează schemele echivalente de secvenţă directă, inversă şi homopolară pentru un scurtcircuit în punctul K 2. Z

ZdT1

ZdL1

Id

ZL

ds

1

ZdL

ZdT2

2

U d

cU N/1,73 Zis

Ii

ZiT1

ZiL1

ZL 1

ZiL

ZiT2

2

Ui

ZhT1

K 2

Ih

ZL 1

ZhT2

U h

Fig. 4.2.10. Schema echivalentă de secvenţă directă, inversă şi homopolară pentru un scurtcircuit în punctul K 2 Z d = Z i = 1,973 + j ⋅ 28,993; Z h

Z hT = 1,38 + j ⋅ 26,37; 2 = 2 ⋅ Z d + Z h = 5,32 + j ⋅ 84,35;

=

Z tot

- deoarece defectul este pe partea de 20 kV, rezistenţele, reactanţele şi impedanţele trebuie să le '

raportăm la tensiunea de bază cu relaţia: Z λ Z λ =

⋅

U N 2 2 U N 2λ

;



R=5,32 Ω ; R = R '

U N 2 2 U N 2 1

X=84,35 Ω ; X = X '

= 5,32

U N 2 2 U N 2 1

222 1102

= 84,35

Pag. 42

= 0,2128 Ω;

22 2 110 2

= 3,374 Ω;

= 0,2128 + j ⋅ 3,374 374 ; ' Z tot = 0,2128 2 + 3,374 374 2 = 3,3807 Ω; '

Z tot

- se calculează curentul de scurtcircuit monofazat în punctul K 2:

- se calculează curentul de şoc: I soc = χ ⋅ 2 ⋅ I K ; −3 R

χ =1,02 + 0,93 ⋅ e χ =1,778

I soc

X

;

;

=1,778 ⋅

2 ⋅12 ,39

= 31 ,175

kA ;

5. STABILIRE STABILIREA A REGIMULU REGIMULUII OPTIM OPTIM DE FUNCŢ FUNCŢIONA IONARE RE A TRANSFORMATOARELOR Transf Transform ormato atoare arele le de putere putere,, din staţiil staţiilee de transf transform ormare are pot funcţi funcţiona ona în paral paralel el dacă dacă îndeplinesc următoarele condiţii: -

să aibă aibă acel acelea eaşi şi tensi tensiuni uni nomi nominal nalee prima primare re şi secu secunda ndare; re;

-

să aibă aibă acele aceleaşi aşi tensi tensiuni uni de de scurtc scurtcirc ircuit uit,, cu abate abateri ri în limite limitele le ± 10%;

-

să aibă aibă aceeaş aceeaşii grupă grupă de conexiu conexiune ne sau acelea aceleaşi şi grupe grupe de conex conexiun iunii admise admise să funcţi funcţione oneze ze în paralel;

-

să aibă aibă raportul raportul între între putere putereaa celui celui mai mare şi şi a celui celui mai mai mic transforma transformator tor de maximu maximum m 2. Funcţiona Funcţionarea rea în paralel paralel a transforma transformatoare toarelor lor este economică economică dacă dacă pierderile pierderile totale de putere putere

activă sunt mai mici decât în cazul funcţionării separate. Stabilirea regimului optim de funcţionare al transformatoarelor T 1 şi T2 când sarcina este R X variabilă, pentru aceasta folosim schema în Γ a transformatorului ( figur 5.1. ): T

U1N /√3

GT

BT

T

U2N /√3



Pag. 43

Fig. 5.1. Schema în Γ a transformatorului R T şi XT – rezistenţa şi reactanţa transformatorului constituind elemente ale transformatorului, în Ω . GT şi BT – conducta conductanţa nţa şi suscepta susceptanţa nţa transforma transformatorul torului ui constituin constituindd elemente elemente transvers transversale ale ale transformatorului, în S. Pentru a calcula elementele transversale şi longitudinale ale transformatorului avem nevoie de caracteristicile transformatoarelor: SnT, U1n, U2n, usc%, i0%, ∆ P0, ∆ Psc. Caracteristicile transformatoarelor: Y Nd – 11, 110 ± 9x1,78%/22 kV, S N=25 MVA, U 1n=110 kV, U2n=22 kV, usc%= 10,9%, i0%=4%, ∆ P0=21 kW, ∆ Psc=143 kW.

Calculul elementelor longitudinale: Reactanţa transformatorului se calculează cu relaţia: u sc

Z T

=

* u sc

= u sc =

3 ⋅ I 1n

;

u sc % 100

;

usc* - este tensiunea tensiunea de scurtcircuit scurtcircuit raportată; * u sc

=

10,9 100

= 0,109;

* ⋅ U 1n U 1n u sc Z T = ⋅ 3 ⋅ I 1n U 1n

* ⋅ U 12n u sc = S nT

=

0,109 ⋅110 2 ⋅ 10 6 25 ⋅ 10 6

= 52,8 Ω;

Rezistenţa transformatorului se determină din expresia puterii absorbită de transformator la încercarea în scurtcircuit: RT

=

* ⋅ S nT U 12n p sc

3 ⋅ I 12n

⋅

U 12n

=

* ⋅ U 12n p sc

S nT

;

psc* - pierderile de scurtcircuit raportate;


UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ŞI ŞTIINŢA CALCULATOARELOR 143 ⋅ 10 3 p = 25 ⋅ 10 6

= 0,00572 ;

* sc

* ⋅ p sc U 12n RT = S nT

X T X T

Pag. 44

=

0,00572 ⋅ 110 2 ⋅ 10 6 25 ⋅ 10 6

= 2,768 Ω;

2

=

− p sc*2 ⋅ U 1n ;

=

Z T 2 − RT 2

=

110 2 ⋅ 10 6 0.109 − 0,00572 ⋅ 25 ⋅ 10 6

*2 u sc

S nT

2

2

= 52,75 Ω;

Calculul elementelor transversale: Admitanţa transformatorului se calculează cu relaţia: Y T

i0

=

⋅

=

U 1n i0

=

i0*

I 1n

3 i0* I 1n U 1n

3

⋅

⋅

U 1n

i0 %

=

*

⋅

U 1n

=

i0 S nT ⋅

U 12n

;

;

100

i0* - curentul de mers în gol raportat;

=

i0* Y T

i0 %

=

100

=

4 100

i0* ⋅ S nT 2 1n

U

=

= 0,04;

0,04 ⋅ 25 ⋅ 106 110 ⋅ 10 2

6

= 0,0826 ⋅ 10−3 S ;

Conducta Conductanţa nţa transforma transformatorul torului ui se poate calcula calcula din expresia expresia pierderilor pierderilor de mers în gol ale transformatorului: GT

=

∆ P 0 U 12n

=

p 0* ⋅ S nT U 12n

;

2

 U  ∆ P 0 = 3 ⋅ GT ⋅  1n  = GT ⋅ U 12n ;   3  ∆ P 0 p0* = ; S nT

p0* - pierderile de mers în gol raportate; P 0 21 ⋅ 103 ∆ p = = = 0,84 ⋅10−3 ; 6 S nT 25 ⋅ 10 p0* ⋅ S nT 0,84 ⋅ 10 − 3 ⋅ 25 ⋅ 106 GT = = = 1,735 ⋅ 10− 6 S ; 2 2 6 U 1n 110 ⋅ 10 * 0

Susceptanţa transformatorului se poate determina din expresia admitanţei:



BT

=

Y T 2

− GT 2 =

BT

=

0,0826 ⋅ 10 −3

Pag. 45

− p0*2 ⋅ S nT 2 ;

i0*2

U 1n

− 0,001735 ⋅ 10 −3 = 8,992 ⋅ 10 −3 S ;

Determinarea pierderilor - de putere activă: p = p 0 + p s ;

p0 – pierderi la mers în gol; ps – pierderi datorate traversării transformatorului de către sarcină; - de putere reactivă: q = q0 + q s ;

q0 – pierderi la mers în gol; qs – pierderi datorate traversării transformatorului de către sarcină;

= ∆ P 0 ; p sc = ∆ P sc ; p 0

p s

= 3 ⋅ RT ⋅ I = 3 ⋅ p ⋅ 2 1

* sc

U 12n S nT

⋅ α 2 ⋅ I 12n = p sc* ⋅ S nT ⋅ α 2 ;

α - coeficient de încărcare a transformatorului: α 1=I1/I1n; p s

= p sc* ⋅ S nT ⋅ α 2 ; 2

2 S nT U 1n  U 1n  *2 *2   = 3 ⋅ i0 − p 0 ⋅ 2 ⋅ q 0 = 3 ⋅ BT ⋅  = i0*2 − p 0*2 ⋅ S nT ; U 1n 3  3  q 0 = 0,04 2 − 0,84 2 ⋅ 10 − 6 ⋅ 25 ⋅ 10 6 = 999,77 k var; 2

q s

= 3 ⋅ X T ⋅ I = 3 ⋅

q sc

=

q sc

=

2 1

q s α

2

*2 sc

u

− p ⋅ *2 sc

U 1n S nT

⋅ α 2 ⋅ I 12n = α 2 ⋅ q sc ;

;

0,109

2

− 0,005722 ⋅ 25 ⋅ 10 6 = 2721,24 k var;

- pierderi totale:

p t

= p + q ⋅ k e ;

k e – echivalentul energetic al puterii reactive, care se calculează cu formula următoare:  W   var ;  

k e = 0,1 + 0,2 −

n 10

k e = 0,1 + 0,2 −

2 = 0,1 10

 W  ;  var   var 

Pentru un transformator pierderile se pot scrie sub forma următoare care este de fapt expresia unei parabole:


UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” BRAŞOV FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ŞI ŞTIINŢA CALCULATOARELOR p t p t p t p t 1

Pag. 46

= p 0 + q 0 ⋅ k e + α 2 ⋅ ( p sc + k e ⋅ q sc ); = ( p 0 + q 0 ⋅ k e ) + ( p sc + k e ⋅ q sc ) ⋅

S 2 2 S nT

;

= ( 21 + 999,77 ⋅ 0,1) + (143 + 0,1 ⋅ 2721,24) ⋅ = 120,977 + 415,124 ⋅

S 2 2 S nT

S 2 2 S nT

;

;

Pentru doua transformatoare de puteri egale avem relaţiile următoare:

= p01 + q01 ⋅ k e + α 2 ⋅ ( p sc1 + k e ⋅ q sc1 ) + p02 + q02 ⋅ k e + α 2 ⋅ ( p sc 2 + k e ⋅ q sc 2 ); unde : p 01 = p02 ; q 01 = q 02 ; p sc1 = p sc 2 ; q sc1 = q sc 2 ; pt = 2 p0 + 2q 0 ⋅ k e + α 2 ( 2 p sc + 2k e ⋅ q sc ); pt

unde : α = pt pt 2

S S nT 1

+ S nT 2

=

S 2 ⋅ S nT

;

= 2( p0 + q0 ⋅ k e ) + 2( p sc + k e ⋅ q sc ) ⋅ = 241,954 + 207,562 ⋅

S 2 2 S nT

S 2 2 S nT

;

;

Din reprezentarea grafică a celor două ecuaţii care reprezintă două parabole deducem punctul de intersecţie al celor două parabole, care are valoarea S A. pt 1 = 120 ,977 + 0,6641 ⋅ S 2 ; pt 2 = 241 ,954 + 0,332 ⋅ S 2 ; pt 1 = pt 2 ⇒ S A ; 120 ,977 + 0,6641 ⋅ S 2 = 241 ,954 + 0,3320 ⋅ S 2 ; S 2 =

120 ,977 0,3321

= 364 ,27 ⇒ S A = 19 MVA ;

Din grafic se observă că pentru o sarcină cuprinsă între 0 şi S A este avantajoasă funcţionarea doar a transformatorului T1 ( figura 5.2.). Pentru sarcini mai mari decât S A pierderile totale de putere sunt minime la funcţionarea cu două transformatoare.

S[MVA] 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 pt1 137. 137.6 6 187. 187.4 4 270. 270.4 4 386. 386.6 6 536 536 718. 718.7 7 934. 934.5 5 1184 1184 1466 1466 1781 1781 2130 2130 2512 2512 pt2 250.3 250.3 275.2 316.7 316.7 374.8 374.8 449.5 449.5 540.8 648.7 648.7 773.2 773.2 914.3 1072 1072 1246 1246 1437 1437



Pag. 47

Variatia ariatia pierderi p ierderilor lor de putere activa 2500 2400 2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500

21400 t p1300 , 11200 t p1100

Serie1 Serie2

1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0

2

4

6

8 10 12 12 14 14 16 18 20 20 22 24 26 26 28 28 30 32 32 34 34 36 38 40 40 42 44 46 46 48 48 50 52 52 54 54 56 58 60 60

S [MVA]

Fig. 5.2. Graficul pierderilor de putere activă seria 1 - cu un transformator în funcţiune, seria 2 - cu doi transformatori în funcţiune

5.1. Calculul Calculul curenţilor curenţilor în regim nominal nominal Parametrii transformatoarelor 110/22 kV sunt: -S n=25 MVA; -U sc%=10,9%; -U 1n=110 kV; -U 2n=22 kV; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 48

Curentul nominal al celulelor transformatoarelor vom calcula cu relaţia: I n

=

I 1n

=

S n 3 ⋅ U n S n 3 ⋅ U 1n

=

25 ⋅10 6 3 ⋅110 ⋅10 3

= 131,2 A

(curentul nominal din primarul transformatorului de

putere). I 2 n

=

S n 3 ⋅ U 2 n

=

25 ⋅ 106 3 ⋅ 22 ⋅ 103

= 656 A

(curentul nominal din secundarul transformatorului de

putere). Curentul nominal al barelor de 110 kV: I Bare110=2*I1n=262,4 A. Pentru calculul curentului de durată pe barele de 20 kV, se consideră situaţia când transformatoarele de putere funcţionează în suprasarcină cu 30% timp de 30 minute. Curentul maxim de durată la 20 kV se calculează cu expresia: I d max =1,3 ⋅ I 2 n =1,3 ⋅ 656 = 852 ,8 A .

Curentul nominal pe barele de 20 kV: I Bare20=2*852,8=1705,6 A.

6. CIRCUI CIRCUITE TE ELECT ELECTRIC RICE E PRIMA PRIMARE RE 6.1. Alegerea Alegerea barelor barelor şi a izolatoarelor izolatoarelor Creşterea tensiunii nominale a reţelelor electrice a fost posibilă în măsura în care tehnica a putut realiza izolatoare corespunzătoare. corespunzătoare. Izolatoarele se folosesc în instalaţiile electrice şi servesc la fixarea elementelor conducătoare de curent, curent, la izolarea izolarea lor faţă de pământ şi de alte părţi ale instalaţiilor instalaţiilor care se găsesc găsesc la altă tensiune, tensiune, precum şi la îmbinarea mecanică a părţilor aflate la potenţiale diferite. Din punct de vedere al destinaţiei, izolatoarele se construiesc pentru a fi folosite la liniile electrice aeriene, precum şi ca izolatoare de trecere şi izolatoare suport. Izolatoarele pentru linii sunt destinate funcţionării în aer liber, iar cele de trecere şi suport – pentru funcţionarea în instalaţii exterioare sau interioare. Caracteristicile principale ale izolatoarelor sunt următoarele : - izolatorul străpungibil (St) este izolatorul la care distanţa disruptivă (distanţa disruptivă este distanţa cea mai mică prin materialul izolatorului între elementele metalice cu potenţiale electrice diferite) este mai mică decât jumătate din distanţa disruptivă (prin aer) ;



Pag. 49

- izolat izolatoru orull nestră nestrăpun pungib gibil il (Ns) (Ns) este este izolat izolatoru orull la care care distan distanţa ţa disrup disruptiv tivăă prin prin corpul corpul izolatorului este cel puţin egală cu jumătate din distanţa disruptivă exterioară (prin aer) ; - distanţa disruptivă exterioară izolatorului este distanţa cea mai mică între părţile metalice sub o tensiune pe o cale care nu trece prin materialul izolatorului ; - linia de fugă este cea mai mică distanţă pe suprafaţa izolatorului între părţile metalice aflate la potenţiale electrice diferite. În cazul izolatoarelor compuse din mai multe elemente, linia de fugă este egală cu suma liniilor de fugă ale elementelor componente ; - linia de fugă specifică este raportul dintre lungimea liniei de fugă exprimată în cm şi tensiune maximă de serviciu între faze exprimată în kV ; - străpungerea reprezintă reprezintă descărcarea disruptivă disruptivă prin corpul izolant solid al izolatorului ; - conturnarea reprezintă descărcarea disruptivă exterioară izolatorului, producându-se între părţile ce sunt supuse în mod obişnuit la potenţiale diferite ; - tensiunea minimă de conturnare la frecvenţă industrială (50 Hz) în stare uscată sau umedă (sub ploaie) este cea mai mică tensiune de frecvenţă industrială care produce conturnarea izolaţiei ; - tensiunea de ţinere 1 minut la frecvenţă industrială în stare uscată sau sub ploaie este tensiunea maximă prescrisă la frecvenţă industrială aplicată în stare uscată sau sub ploaie pe izolator timp de un minut, fără a produce conturnarea sau străpungerea străpungerea ; - tensiunea de 50% conturnări la tensiune de impuls în stare uscată este tensiunea de impuls care produce conturnarea izolaţiei pentru jumătate din numărul impulsurilor aplicate. Pentru a asigura izolaţia corespunzătoare corespunzătoare tensiunii instalaţiei, izolatoarele nu trebuie să permită străpungerea nici conturarea izolatorului. În general, probabilitatea de conturnare este mai mare decât probabilitatea de străpungere. Acest lucru depinde de construcţia izolatorului şi de starea mediului ambiant. În funcţie funcţie de destinaţia destinaţia lor, izolatoarele izolatoarele pot prelua prelua eforturi eforturi mecanice mecanice diferite. De exemplu, exemplu, la liniile electrice aeriene, izolatoarele de susţinere preiau numai greutatea conductorului, a chiciurii şi presi presiune uneaa vântu vântului lui,, iar izolat izolatoar oarele ele de tracţi tracţiune une preiau preiau în plus plus şi efortu eforturil rilee de tracţi tracţiune une din conductoare. În plus, izolatoarele de exterior sunt supuse la variaţii de temperatură lente sau bruşte. Astfel, când un izolator este încălzit de razele soarelui şi apoi este udat brusc de o ploaie rece, sau când un izolator la suprafaţa căruia se se produce o conturnare conturnare este răcit sub influenţa influenţa variaţiilor de temperatură, în special a celor bruşte, iau naştere în masa izolatorului eforturi interne care pot conduce la distrugerea acestuia.



Pag. 50

Creşterea temperaturii izolatorului poate influenţa şi asupra calităţii lui electrice, favorizând deteriorarea izolatorului prin străpungere ca urmare a efectului de instabilitate termică. Barele colectoare reprezintă în circuitele primare ale staţiilor şi posturilor de transformare calea de curent care primeşte şi distribuie energia în diferite circuite ale instalaţiei, constituind partea din circuitul primar prin care se leagă între ele diferitele echipamente. Din punct de vedere al execuţiei, barele colectoare pot fi : rigide, flexibile şi capsulate, iar după locul de montaj : de interior sau de exterior. Barele colectoare pot fi formate din unul sau mai multe sisteme de bare, fiecare sistem putând fi format din unul sau mai multe secţii. Barele colectoare trebuie prevăzute cu inscripţii clare şi vizibile care să indice : denumirea fazei, sistemului de bare, secţiei de bare. Denumirea fazei va fi indicată prin literele R, S, T, respectiv culorile roşu, galben, albastru. Marcarea sistemelor de bare se va face cu cifre arabe, iar cea a secţiilor aceluiaşi sistem de bare, cu litere majuscule. Ordinea de marcare la exterior şi la interior se va face, de regulă, începând de la calea calea de rulare rulare a transforma transformatoare toarelor lor principale, principale, iar în interior dinspre dinspre culoarul culoarul de deservire. deservire. Se va păstra aceeaşi ordine în întreaga întreaga instalaţie. La extinderi de instalaţii se vor păstra marcajele marcajele existente. Barele colectoare şi de derivaţie rigide se vopsesc pe tot traseul, mai puţin îmbinările şi locul de montare a scurtcircuitoarelor. Barele colectoare şi de derivaţie flexibile vor fi marcate în punctele de fixare pe izolatoare şi aparate. Barele colectoare rigide vor fi prevăzute cu racorduri electrice pentru legături la bornele aparatelor şi cu piese de dilatare pe traseu. Îmbinările barelor colectoare se vor face numai prin sudură sau şuruburi, fiind interzisă lipirea. Barele colectoare vor fi prevăzute cu cuţite de legare la pământ pe fiecare sistem şi secţie. Excepţie pot face barele de medie şi joasă tensiune, care în loc de cuţite de legare la pământ se pot pune cu ajutorul scurtcircuitoarelor mobile. În acest scop ele vor fi prevăzute cu puncte accesibile marcate pentru montarea scurtcircuitoarelor. Legătu Legăturil rilee la pămân pământt ale elemen elementel telor or barel barelor or colec colectoa toare re se vopses vopsescc cu culoa culoare re neagră neagră,, exceptând îmbinările. Distanţele între faze şi între sistemele de bare vor fi alese conform normelor în vigoare. Izolaţia barelor colectoare se va alege în concordanţă cu gradul de poluare al zonei. Atât conductorul, cât şi elementele de susţinere şi îmbinare a barelor colectoare vor fi verificate la solicitările mecanice şi electrodinamice, atât la proiectare, cât şi în exploatare, ori de căte ori se schimbă condiţiile de calcul. De asemenea, barele colectoare şi elementele componente vor fi verificate la solicitări termice la proiectare şi în exploatare când se schimbă condiţiile de calcul PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 51

(puteri de scurtcircuit, circulaţii de puteri). Temperatura maximă de regim a barelor nu trebuie să depăşe depăşeasc ascăă 70 ºC. Barele Barele colecto colectoare are vor fi prevăz prevăzute ute cu cleme cleme şi armătu armături ri coresp corespunz unzăto ătoare are materialului şi secţiunii conductorului din care sunt confecţionate. La preluarea în exploatare a barelor colectoare se va urmări respectarea condiţiilor de utilizare şi se vor face următoarele verificări şi probe : -

măsu măsura rare reaa rez rezis iste tenţ nţei ei de izol izolaţ aţie ie ;

-

veri verifi fica care reaa cu ten tensi siun unee mări mărită tă ;

-

verificare verificareaa continuit continuităţii ăţii legătur legăturilor ilor la priza de pământ pământ a izolatoa izolatoarelor relor suport suport şi a ecran ecranelor elor ;

-

veri verifi fica care reaa faz fazel elor or inst instal alaţ aţie ieii ;

-

verifi verificar carea ea distanţ distanţelo elorr minime minime dintre dintre elemen elementel telee aflate aflate sub tensiu tensiune ne a diferi diferitel telor or faze, faze, precum şi până la construcţiile puse la masă ;

-

măsura măsurarea rea tangen tangentei tei unghiul unghiului ui de pierde pierderi ri dielectri dielectrice ce şi a capacit capacităţi ăţiii trece trecerilo rilorr izolat izolatee de 110 kV şi mai mult, umplute cu ulei şi a trecerilor izolate din materiale izolante organice ;

-

veri verifi fica care reaa con conti tinu nuit ităţ ăţii ii bare barelo lorr ;

-

verificare verificareaa existenţ existenţei ei armătu armăturilor rilor de de protecţ protecţie ie la lanţurile lanţurile 110, 110, 220, 220, 400 kV kV ;

-

înce încerc rcar area ea etan etanşe şeit ităţ ăţii ii bare barelo lorr caps capsul ulat atee prin prin veri verifi fica care reaa stăr stării ii garn garnit itur uril ilor or.. La bare barele le colectoare capsulate se va verifica dacă sunt îndeplinite indicaţiile furnizorului.

În exploatarea curentă a barelor colectoare se va urmării : -

încălzire încălzireaa căilor căilor de curent curent şi în specia speciall a îmbinărilor îmbinărilor dintre dintre diferite diferitele le eleme elemente nte ale ale barelor barelor,, dintre barele colectoare şi cele de derivaţie, dintre barele de derivaţie şi echipamente ;

-

integritate integritateaa legăt legăturilor urilor la pămân pământt ale ale eleme elementelo ntelorr barelor barelor colectoa colectoare re ;

-

integritate integritateaa izolatoa izolatoarelor relor de de susţine susţinere re şi de de trecere, trecere, urme urme de conturnăr conturnării – străpung străpungeri eri ;

-

integ int egrita ritatea tea condu conducto ctoare arelor lor barei barei şi a ramifi ramificaţ caţiilo iilor, r, în special special în jurul jurul îmbinări îmbinărilor lor ; se va urmă urmări riii dacă dacă exis există tă urme urme de mate materia riall topi topit, t, ciup ciupit itur uri, i, fire fire rupt ruptee sau sau desf desfăc ăcut utee din din conductorul multifilar ;

-

preze prezenţa nţa unor unor obiec obiecte te sau sau mater material ialee arunc aruncate ate pe bare bare ;

-

integ int egrita ritatea tea şi strâ strânge ngerea rea îmbină îmbinărilo rilorr şi clemel clemelor or ;

-

gradul gradul de de coroda corodare, re, în în speci special al la cond conduct uctoa oarel relee funie funie OLAL OLAL ;

-

star starea ea stratu stratulu luii de unsoa unsoare re de prot protec ecţi ţiee la izola izolatoa toare rele le de exter exterio ior, r, la staţii staţiile le din din zone zone poluate care necesită ungerea izolaţiei ;

-

dist distan anţa ţa din dintr tree faze faze în în spec specia iall la ext exter erio iorr ;

-

starea starea elemente elementelor lor de susţine susţinere re a barelor, barelor, în sensu sensull de a nu nu prezenta prezenta fisuri, fisuri, înclin înclinări, ări, ancore ancore rupte parţial sau total ;



-

Pag. 52

starea starea de curăţe curăţenie nie a barei barei şi şi curăţirea curăţirea periodică periodică,, în funcţie funcţie de de gradul gradul de poluare poluare din zonă. zonă.

Curentul nominal pe barele de 20 kV: I Bare20=2*852,8=1705,6 A. Alegerea barelor rigide de 20 kV se face din tabel tabel (tabelul 5.4, pag.72 din PE 111-4/93), ţinând cont de coeficientul de corecţie k 2 ( coeficient care depinde de temperatură). În cazul nostru am ales k 2=0,68, pentru temperatura θ =35+15=50 °C ( se consideră temperatura barelor 50 °C, din tabel se poate alege secţiunea barelor pentru temperatura de 35 °C). Conductorul care se va alege trebuie sa permită vehicularea unui curent de durată, egal cu: I d

max ≥ I d max

I d

852 ,8 ≥ 2 ⋅ 852 ⇒ I d ≥ 2508 ,2 A

k 2

;

0,68

Din tabel (5.4 din PE 111-4/93) se găsesc următoarele soluţii posibile: Numărul de bare

Lăţimea x grosimea

Secţiunea

Curentul maxim admis

(AL) în pachet

[mm]

[mm2]

[A]

1

160x15

2400

2670

2

120x10

2400

2750

3

80x10

2397

2660

Se alege soluţia cea mai economică (consum minim de material), conductor format dintr-un pachet de trei bare cu secţiunea dreptunghiulară 80x10, care în condiţiile din tabel admite în curent maxim: Itabel=2660 A > 2508,2 A. Pentru condiţiile reale din instalaţie, pachetul de conductoare va admite: Idurata=Itabel*k 2=2660*0,68=1808,8 A > 1705,6 A. Barele alese se verifică în funcţie de condiţiile de rezistenţa mecanică la scurtcircuit. Barele sunt alcătuite din câte 3 benzi de aluminiu cu secţiunea 80 x 10 mm fiecare. Distanţa dintre izolatoare în lungul benzii este de 675 mm, distanţa dintre faze 100 mm, iar distanţa dintre distanţiere de 450 mm. Valoarea de şoc a curentului de scurtcircuit este de 30,22 kA. Forţa care solicită bara datorită acţiunii reciproce a barelor vecine, deci a interacţiunii dintre faze este :

F =1,77 ⋅

l a

−2 2 ⋅ isoc soc ⋅10

[Kgf]

în care : PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 53

a - este distanţa dintre axele barelor a două faze vecine, în cm ; l – distanţa (deschiderea în lungul unei faze, între punctele de fixare a barelor pe izolatoare, în cm ; isoc – valoarea de şoc a curentului de scurtcircuit, în kA. F =1,77 ⋅

l a

2 ⋅ i soc ⋅10 −2 =1,77 ⋅

67 ,5 10

⋅ 30 ,22 2 ⋅10 −2 =109 ,11

[Kgf]

F=109,11 [Kgf] Consid Considerâ erând nd bara bara ca o grindă grindă simplu simplu rezema rezemată, tă, cu multe multe desch deschide ideri ri şi sarcin sarcinaa unifor uniform m distribuită momentul de încovoiere rezultă :

M =

M =

F ⋅ l 10

=

F ⋅ l

[Kgfcm]

10

109 ,11 ⋅ 67 ,5 10

= 723 , 49

[Kgfcm]

Componenta efortului care ia naştere în bare datorită interacţiunilor dintre faze va fi : σ f

= M W

[Kgf/cm2]

în care : M – este momentul de încovoiere ; W – modulul de rezistenţă al secţiunii barei în raport cu axa principală de inerţie perpendiculară pe planul de dispoziţie a fazelor. W = 0,5 ⋅ b ⋅ n 4

în care : b= 1 cm, n=8 cm. W = 0,5 ⋅ b ⋅ n 4 = 0,5 ⋅1⋅ 82 = 32

σ f =

M W

=

723 ,49 32

= 22 ,609

[cm3] [Kgf/cm2]

Forţa datorită interacţiunii dintre benzile pachetului : f b

l

2 = 0,082 ⋅ (k 1 + k 2 ) ⋅ b ⋅ isoc ⋅10 −2

b

în care : b - grosimea benzii, în cm ; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 54

l b - distanţa dintre axele axele pieselor de distanţare distanţare ale pachetului, pachetului, în cm ; isoc - valoarea de şoc şoc a curentului de scurtcircuit scurtcircuit trifazat, în kA ; k 1, k 2 - coeficienţi de formă, k 1 se referă la interacţiunea dintre banda extremă şi cea de mijloc, iar k 2 la interacţiunea între benzile extreme. k 1 şi k 2 se găsesc în funcţie de valorile : b

=

1

n 8 a −b

= 0,125 ; ⇒

2 ⋅1 −1

n +b 8 +1 k 1 = 0,55;

= 0,22 ;

k 2 = 0,65; f b = 0,082 ⋅ (0,55 + 0,65 ) ⋅

f b=40,43

45 1

⋅ 30 ,22 2 ⋅10 −2 = 40 ,43

[Kgf]

Momentul de încovoiere datorat forţei f b b pentru grinzile sprijinite la capete : M b M b

=

f b ⋅ l b 12

= f b ⋅ l b = 40,43 ⋅ 45 = 151,61 12

12

[Kgfcm]

Componenta efortului care ia naştere în material datorită interacţiunii dintre benzile pachetului :

=

σ b

M b W

în care caz modulul de rezistenţă este : b2 ⋅h W = 6

σ b =

M b W

=

1 8 = ⋅ = 1,33 6

151 ,61 1,33

=113 ,98

[cm3] [Kgf/cm2]

Valoarea totală de calcul a efortului din material : σ c =σ f +σ b = 22 ,609 +113 ,98 =136

,58

[Kgf/cm2]

Pentru asigurarea stabilităţii mecanice a barelor este necesar să se respecte condiţia : σ c

≤ σ a

în care : PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 55

σ a - rezistenţa la încovoiere admisibilă pentru materialul barelor. În cazul de faţă, cu barele executate din aluminiu rezistenţa la încovoiere admisibilă este :

σ a=650 [Kgf/cm2] 136,58 < 650 Barele alese verifică condiţia stabilităţii mecanice. Forţa care acţionează asupra izolatorului de susţinere este egală cu F : F = 109,11 Kgf. Pentru această solicitare, este necesar ca pentru bare să se aleagă izolatoare de susţinere tip I 3, 75–75–195 STAS 5852–72, care admit o solicitare de 375 kgf.

Verificarea stabilităţii termice Deşi sunt de scurtă durată, trecând prin conductoare curenţii de scurtcircuit, le pot încălzii până la temperaturi înalte, inadmisibile. Verificarea conductoarelor, în cazul de faţă barele, la stabilitate termică constă în determinarea temperaturii lor de încălzire sub acţiunea curenţilor de scurtcircuit şi în compararea acesteia cu temperatura de calcul, maximă admisibilă a conductorului respectiv : θ

maxadm

= 200 °C pentru bare de aluminiu.

Temperatura finală θ f , până la care conductorul este încălzit sub acţiunea curenţilor de scurtcircuit se calculează cu ajutorul curbelor din figura 46, pagina 137. Pentru aceasta mai întâi trebuie determinată mărimea : 2

 I  A f = Ai +  ∞  ⋅ t f  s  în care : A i - se determină după aceleaşi curbe pentru temperatura iniţială a conductorului (înainte de scurtcircuit) ; I∞ - curentul permanent de scurtcircuit ; tf - timpul fictiv, în s ; s - secţiunea conductorului, în mm 2. Dar stabilitatea termică poate fi determinată şi pe baza secţiunii minime a conductorului, corespunzător corespunzător temperaturii maxime admisibile θ S min

max

= I ∞ ⋅

în care cazul unei temperaturi iniţiale θ i : t f Am

− Ai



Pag. 56

în care : A m şi Ai sunt valorile determinate pentru temperatura maximă admisibilă θ

maxadm

şi

temperatura iniţială θ i.

6.2. Alegerea Alegerea întreruptoar întreruptoarelor elor de înaltă tensiune tensiune Întreruptoarele sunt aparate electrice de comutaţie destinate să conecteze, să suporte şi să întrerupă curenţii de sarcină şi de defect care apar în reţea. Funcţiune Funcţiuneaa cea mai importantă importantă a întrerupto întreruptoarel arelor or este întreruperea întreruperea automată automată a circuitelo circuitelor r electr electrice ice în momen momentul tul apari apariţie ţieii curenţ curenţilo ilorr de scurtc scurtcirc ircuit uit.. Întrer Întrerupe uperea rea curenţ curenţilo ilorr de defect defect se realizează de regulă folosind momentul trecerii naturale a acestui curent prin zero. Este deosebit de important ca stingerea arcului electric să se facă pe cât posibil la prima trecere a curentului de defect prin zero, deoarece energia degajată de arc este teoretic nulă în acest moment. Acest lucru este posibil numai prin obţinerea unei rigidităţi cât mai mari a spaţiului dintre contactele întreruptorului în momentul deschiderii acestuia. Principalele caracteristici tehnice ale întreruptoarelor sunt : -

Tensiu Tensiunea nea nomin nominală ală [ kV ]. Este tensiu tensiunea nea de func funcţio ţionar naree în regim nomin nominal. al. Ea poate poate lua lua una din valorile : (3) ; 6 ; 10 ; (15) ; 20 ; (25) ; (30) ; (60) ; 110 ; 120 ; 400 kV. Valorile din paranteză se vor evita, ele nefiind mărimi standardizate.

-

Curentul Curentul nomina nominall [A]. Este curentul curentul de funcţ funcţiona ionare re în serviciu serviciu continuu. continuu. El poate poate lua una din valorile : 400 ; 630 ; 800 ; 1250 ; 1600 ; 2000 ; 2500 ; 3150 ; 4000 ; 5000 ; 6300 A.

-

Frec Frecve venţ nţaa nomi nomina nală lă [ Hz]. Hz]. Este Este frecv frecven enţa ţa de lucr lucruu în servi servici ciuu cont contin inuu uu.. La noi în ţară frecvenţa standardizată este de 50 Hz.

-

Nivelu Nivelull de izolaţ izolaţie ie nominal nominal.. Reprezin Reprezintă tă valoare valoareaa tensiuni tensiuniii de ţinere ţinere la impuls impuls norma normaliz lizat at pozitiv şi negativ şi de ţinere 1 minut la frecvenţă industrială, pe care trebuie s-o suporte izolaţia unui întreruptor destinat a fi utilizat într-o reţea expusă la supratensiuni de origine atmosferică.

-

Capaci Capacitat tatea ea nomina nominală lă de rupere rupere a curen curenţil ţilor or de scurt scurtcir circu cuit. it. Reprez Reprezint intăă curentul curentul cel mai mare pe care întreruptorul este capabil să-l întrerupă în cazul unui scurtcircuit. Capacitatea nominală de rupere la scurtcircuit se exprimă prin două valori ale curentului de rupere măsurate în momentul separării contactelor întreruptorului : a) valoarea valoarea eficace eficace a componen componentei tei periodice periodice [kA], [kA], care poate avea avea una din valorile valorile : 6,3 ; 8 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 35 ; 40 ; 50 ; 63 ; 80 ; 100 ;



Pag. 57

b) valoa valoarea rea procentu procentuală ală a compon componen entei tei aperio aperiodic dice, e, care care se deter determin minăă confor conform m STAS STAS 3684. -

Capacita Capacitatea tea nominal nominalăă de închid închidere ere la scurtc scurtcircuit ircuit.. Reprezin Reprezintă tă de 2,5 2,5 ori valoa valoarea rea eficac eficacee a componentei periodice a capacităţii sale de rupere nominale la scurtcircuit.

-

Secven Secvenţa ţa nominal nominalăă de manevră manevră.. Reprez Reprezint intăă posibi posibilit lităţi ăţile le de acţiun acţiunee ale întrer întrerupt uptoru orului lui în caz de defect. Pentru întreruptoarele de construcţie românească sunt adoptate de regulă următoarele două secvenţe nominale : D – 3 min – ID – 3 min – ID, la întreruptoarele ce nu vor funcţiona în regim de RAR. D – 0,3 s – ID – 3 min – ID, la întreruptoarele ce vor funcţiona în regim de RAR. În ambele secvenţe, D reprezintă operaţia de deschidere, iar ID – operaţia de închidere urmată imediat de operaţia de deschidere.

-

Dura Durata ta admi admisi sibi bilă lă nomi nomina nală lă a cure curent ntul ului ui de scur scurtc tcir ircu cuit it.. Repr Reprez ezin intă tă timp timpul ul în care care întreruptorul fiind închis, poate suporta fără deteriorări un curent egal cu capacitatea sa nominală de rupere la scurtcircuit.

-

Dura Durata ta nomi nomina nală lă de închid închider ere. e. Repr Reprez ezin intă tă inte interv rval alul ul de timp dintre dintre mome moment ntul ul în care care mărimea care lucrează asupra dispozitivului de acţionare a întreruptorului atinge valoarea de lucru şi momentul în care contactele întreruptorului se închid, stabilind circuitele la toţi polii.

-

Durata Durata nomin nominală ală de deschi deschider dere. e. Este inter interval valul ul de timp dintre dintre moment momentul ul în care mărime mărimeaa care lucrează asupra dispozitivului de acţionare a întreruptorului atinge valoarea de lucru şi momentul în care contactele întreruptorului se separă, întrerupând circuitele la toţi polii.

-

Durata Durata nomin nominală ală de întrer întrerupe upere. re. Repre Reprezin zintă tă interva intervalul lul de timp dintr dintree momentu momentull în care care mărimea care lucrează asupra dispozitivului de acţionare a întreruptorului atinge valoarea de lucru şi sfârşitul circulaţiei de curent la toţi polii.

Întreruptoarele pot fi clasificate după mai multe criterii : a) După numărul numărul de poli poli : întrerup întreruptoare toare mono-, mono-, bi- sau tripolare. tripolare. b) După felul felul instalaţ instalaţiei iei : întreruptoa întreruptoare re de interior interior sau de de exterior. exterior. c) După nivelu nivelull de izolaţie izolaţie : întreruptoare întreruptoare cu izolaţi izolaţiee normală normală şi cu izolaţie izolaţie întărită. întărită. d) După modul modul de acţionar acţionaree : cu acţionare acţionare monofazică monofazică sau sau cu acţionare acţionare trifazică trifazică.. e) După mediul mediul de stingere stingere a arculu arculuii electric, electric, întrerup întreruptoare toarele le pot fi : -întreruptoare cu mediu de stingere lichid (ulei) ; -întreruptoare cu mediu de stingere gazos (hexafluorură de sulf, aer comprimat) ; -întreruptoare cu vid ; -întreruptoare cu mediu de stingere gazogenerator ; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 58

-întreruptoare cu suflaj magnetic. Alegerea întreruptoarelor de înaltă tensiune se face pe baza următoarelor principii : principiul de stingere al arcului, valorile nominale ale frecvenţei, tensiunii (inclusiv nivelul de izolaţie) şi curentului, ciclul de funcţionare nominal, duratele proprii de funcţionare, capacitatea de rupere şi capacitatea de închidere nominale, posibilitatea de manevră în situaţii speciale, stabilitate termică şi electrodinamică la scurtcircuit, condiţiile de mediu, sistemul de acţionare, detaliile constructive de întreţinere şi exploatare, zgomotul în timpul manevrării. Întreruptoarele cu ulei puţin sunt foarte răspândite, până la cele mai mari tensiuni şi puteri de rupere. Ele sunt de o construcţie simplă şi robustă, au o foarte bună comportare în exploatare, iar revizia este rapidă şi uşoară. Viteza de rupere a arcului fiind moderată, supratensiunile produse sunt mici. Aceste aparate fiind foarte potrivite pentru condiţiile de echipare a unei staţii de distribuţie vor fi folosite în exclusivitate. Alegerea întreruptoarelor, se face în funcţie de îndeplinirea următoarelor condiţii : -

felu felull inst instal alaţ aţie ieii : inte interi rior or sau sau exte exterio riorr ;

-

U nAparat

-

I nAparat

-

S r

-

timpul de rupere :

≥U n Re tea

≥ I calcul

≥ S sc

, unde

;

, unde I calcul =

S nT

S sc = 3 ⋅U n ⋅ I sc t rupere

≤ t

;

3 ⋅U n

(Ssc puterea aparentă de rupere) ;

, unde unde

 k ⋅ S   coefic icie ient nt ce depi depind ndee de tipu tipull  , (k coef  I sc 

t = 

conductorului ales) ; -

veri verifi fica care reaa la stab stabil ilita itate teaa term termic icăă : I lt ≥ I scmed

-

veri verifi fica care reaa la soli solici cita tare re din dinam amic icăă : I ld

≥ i soc

t sc t

;

.

Întreruptoare de 110 kV Pentru celulele de 110 kV alegem un întreruptor performant, cu mediu de stingere al arcului electric cu SF 6, de construcţie ABB (conform graficului prezentat mai jos), tip LTB D1/B ( din figura f igura 6.2.1. şi 6.2.2. ).



Pag. 59

Fig. 6.2.1. Tipurile constructive a întreruptoarelor ABB in funcţie de tensiunea nominală şi a capacităţii de rupere

Fig. 6.2.2. Intreruptoare tip LTB D1/B

Caracteristici principale şi avantaje Întreruptorul LTB D se bazează pe o tehnologie de întrerupere verificată, şi prezintă următoarele avantaje: - Întrer Întrerupe uperea rea uşoară uşoară a curen curenţil ţilor or capacit capacitivi ivi datorit datorităă puteri puteriii mari mari a dielectr dielectricu icului lui gazului gazului şi optimizării deplasării contactelor (fără reaprindere).



-

Pag. 60

Rigi Rigidi dita tate teaa diel dielec ectr tric icăă asig asigur urat atăă la pres presiu iune neaa atmo atmosf sfer eric icăă a gazu gazulu luii SF SF66 dato datori rită tă unei unei distanţe mari între contacte.

-

Nivel Nivel de zgomot zgomot redu redus, s, se poate poate monta monta în în zone zone rezid reziden enţia ţiale. le.

-

Rezist Rezisten enţa ţa crescu crescută tă la seism seism datorit datorităă optimiză optimizării rii designu designului lui polulu poluluii şi struct structuri uriii (0,5 (0,5 g cu spectru de răspuns în cf. cu IEC 61166).

-

Fiabil Fiabilita itate te ridica ridicată tă şi durată durată mare mare de de viaţă. viaţă.

-

Forţ Fo rţee mic micii ddee ac acţi ţion onaare. re.

-

Teste Teste dovedi dovedind nd 10 000 operaţ operaţii ii (înc (închis his-de -desch schis) is)..

-

Contac Contacte te prin princip cipale ale distin distincte cte de cele cele de de ruper rupere. e.

-

Garnituri Garnituri duble pentru pentru a asigura asigura o rată rată scăzut scăzutăă de scăpări scăpări (<< (<< 1% pe an). an).

-

Compo Componen nente te proi proiec ectat tatee modul modular, ar, asambl asamblate ate şi şi testa testate. te.

-

Proiec Proiectat tatee pent pentru ru cond condiţii iţii extrem extremee ale ale mediul mediului. ui.

-

Uşor Uşor de inst instal alat at,, bun bunăă fun funcţ cţio iona nare re..

Mecanismul de acţionare tip BLK Întreruptorul tip LTB D este acţionat de un macanism de acţionare cu arcuri şi motor electric de tip BLK. Un BLK este este folosi folositt pentru pentru acţio acţionă nări ri trifaz trifazate ate şi trei trei BLK se folose folosesc sc pentru pentru acţio acţiona nare re monofazată. Întreruptorul are următoarele caracteristici ( conform tabelului de mai jos): -

tens tensiu iune neaa nomi nomina nală lă 145 145 kV; kV;

-

cure urentu ntul nnom omin inaal 331150 A;

-

capa capaci cita tate teaa nom nomin inal alăă de de rupe rupere re 40 40 kA; kA;

-

ti timp mpul ul tota totall de rupe rupere re t=40 t=40 ms; ms;



Pag. 61

Întreruptoare de 20 kV Pentru celulele de 20 kV alegem un întreruptor performant, cu mediu de stingere al arcului electric în vid, de construcţie ABB, tip VD4 . Întreruptoarele cu vid de tip VD4 sunt concepute pentru a fi utilizate în interior, în sisteme de comutaţie izolate în aer. Capacitatea lor de comutaţie este suficientă pentru a face faţă oricăror cerinţe ce decurg din comutaţia echipamentelor şi componentelor sistemului, în condiţii normale şi anormale de lucru, în particular scurtcircuite, în limitele impuse de parametrii tehnici ai acestora. Întreruptoarele în vid au avantaje speciale când sunt utilizate în reţele unde este o frecvenţă de comutaţie mare la curenţi nominali şi/sau unde sunt de aşteptat un număr de condiţii de producere a scurtcircuitelor. Întreruptoarele de tip VD4 sunt potrivite pentru operaţii de reanclanşare şi au o



Pag. 62

fiabilitate şi o durată de viaţă excepţionale. Întreruptoarele de tip VD4, proiectate sub formă de coloane, pot fi livrate fie ca unităţi individuale, pentru instalaţii fixe, fie montate pe un şasiu. Structura lor de bază este reprezentată în figurile 2/1 şi 2/2. • Temperatura mediului ambiant: - Maxima +40°C - Maxima mediilor pe 24 de ore +35°C - Minima -5°C • Umiditate: - Maxima mediilor, măsurată în 24 de ore 95% - Maxima mediilor, măsurată într-o lună 90% • Altitudinea maximă de operare: - <1000 m deasupra nivelului mării.

Principiul de stingere al întreruptorului cu vid Datorită presiunii statice foarte scăzute în camera de stingere, de la 10-4 la 10-8 mbar, este nevoie doar de o mică distanţă între contacte pentru a obţine o rigiditate dielectrică mare. Arcul este stins la una dintre primele treceri naturale prin zero. Datorită spaţiului mic dintre contacte şi a conductivităţii mari a plasmei formată din vapori metalici, tensiunea pe arc şi în plus – datorită timpului scurt de ardere – energia din arc asociată, sunt foarte mici, fapt ce are efecte benefice asupra vieţii contactelor şi astfel asupra vieţii întregii camere de stingere.




Pag. 63


Pag. 64

Principalele caracteristici ale întreruptorului VD4, sunt următoarele: -

tens tensiu iune neaa nomi nomina nală lă 24 kV; kV;

-


-

capac capacita itatea tea nomi nominal nalăă de ruper ruperee la scurt scurtcir circu cuit it simetr simetric ic 25 kA; kA;

-

capac capacita itatea tea nomin nominală ală de de rupere rupere la scur scurtci tcircu rcuit it asimetr asimetric ic 27,3 27,3 kA;

-

dura durata ta nomi nomina nală lă a scur scurtc tcir ircu cuitu itulu luii 3 s; s;

-

timp de de ru rupere <60 ms ms.

6.3. Alegerea Alegerea separatoarelo separatoarelorr de înaltă tensiune tensiune Separatoarele sunt aparate de comutaţie care în poziţia deschis asigură o întrerupere vizibilă a circuitelor electrice din care fac parte. Separatoarele sunt constituite din următoarele elemente principale : a) Sistemul de contacte, care poate fi alcătuit dintr-un contact fix şi unul mobil, sau două contacte mobile, constituind calea de curent a separatorului. b) Sistemul izolator, care este format din izolatoarele suport ale contactelor precum şi din tija sau tijele izolante care transmit mişcarea de la dispozitivul de acţionare la contacte. c) Dispozitivul de acţionare, care asigură închiderea sau deschiderea separatoarelor. Acestea pot fi cu acţionare manuală pneumatică sau electrică. d) Construcţia metalică de asamblare şi susţinere, care realizează asamblarea şi susţinerea din punct de vedere mecanic a elementelor de mai sus. Principalele caracteristici tehnice ale separatoarelor sunt : -

tensiunea tensiunea nominală nominală [kV] [kV] repre reprezintă zintă tensiunea tensiunea de funcţi funcţionar onaree în regim regim nominal nominal ;

-

curent curentul ul nomin nominal al [A] este este cure curentu ntull de funcţi funcţiona onare re în regim regim nomi nomina nall ;

-

valoarea valoarea efecti efectivă vă a curen curentului tului limită limită termic termic [kA] reprezintă reprezintă valoarea valoarea maxim maximăă a curentu curentului lui de defect ce poate trece prin separator timp de o secundă, fără ca să se depăşească limita de încălzire admisibilă ;

-

valoarea valoarea de de vârf vârf a curentu curentului lui limită limită dinamic dinamic [kA max] max] reprezin reprezintă tă valoare valoareaa de vârf vârf a primei primei alternante a curentului curentului de scurtcircuit pe care separatorul separatorul îl suportă din punct de vedere vedere dinamic.

Separatoarele pot fi clasificate după mai multe criterii : a) după numărul numărul de poli poli : separa separatoare toare mono-, mono-, bibi- sau tripola tripolare re ; b) după felul felul instala instalaţiei ţiei : separatoa separatoare re de interior interior sau sau de exterior exterior ; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 65

c) după modul modul de instala instalare re : separatoare separatoare monta montate te în paralel, paralel, montate montate în linie linie ; d) după după modul modul de deplas deplasare are a contac contactel telor or : separa separatoa toare re cuţit, cuţit, rotati rotative, ve, bascu basculan lante, te, de translaţie, pantograf e.t.c. ; e) după poziţia poziţia de instalare instalare : separatoare separatoare pentru pentru montare montare în plan vertical, vertical, orizontal, orizontal, sau atât în plan vertical cât şi în plan orizontal ; f) după după preze prezenţa nţa sau absenţa absenţa dispozi dispozitiv tivelo elorr de legare legare la pământ pământ a polilo polilorr : separat separatoa oare re fără dispozitive de legare la pământ, cu un dispozitiv de legare la pământ sau două dispozitive de legare la pământ ; g) după nivelul nivelul de izolaţi izolaţiee : cu izolaţie izolaţie normal normalăă sau întărit întărită. ă. Pentru instalaţiile de 110 kV, separatoarele alese sunt de tip STEP, tensiunea nominală 123 kV, curentul nominal 1600 A, curentul de stabilitate termică 40 kA, curentul de stabilitate dinamică dinamică 80 kA.

6.4. Alegerea Alegerea transformato transformatoarelo arelorr de măsură 6.4.1. 6.4.1. Transf Transform ormato atoare are de curent curent La alegerea reductorilor de curent se vor ţine seama de următoarele criterii: frecvenţa şi tensiunea nominală, numărul fazelor, curentul nominal primar şi secundar, conexiunea înfăşurărilor secundare, clasa de precizie, numărul înfăşurărilor secundare, raportul de transformare, coeficientul de saturaţie nominal, sarcina secundară nominală, detalii constructive, condiţii de mediu.

Transformatoare de curent pentru instalaţiile de 20 kV Transformatoarele de măsură de curent de tip TPU ( figura 6.4.1.) servesc pentru transformarea valorii curenţilor primari la o valoare a curentului secundar de 1A sau 5A, valori prescrise în standarde. Aceşti curenţi sunt potriviţi pentru echipamentele de măsură şi protecţie. În acelaşi timp, transformatoarele fac o separare între circuitul de tensiune medie din primar faţă de circuitul de joasă tensiune din secundar, asigurându-se în acest fel siguranţa personalului operator. Aceste transformatoare sunt utilizate în reţele de medie tensiune (de la 3.6 kV la 25 kV), la un curent primar de la 10 A la 3200 A. Tipul TP6U, poate fi folosit pentru tensiuni de până la 25 kV.



Pag. 66

Fig. 6.4.1. Transformator de curent de 20 kV de tip TPU. Coresp Corespunz unzăto ător, r, acest acestaa cores corespun punde de testul testului ui în tensiu tensiune ne altern alternati ativă vă şi valori valoriii de impuls impuls de tensiune de străpungere. Curentul din secundar este de obicei de 1 A sau 5 A. De asemenea pot fi livrate şi transformatoare cu două înfăşurări, curenţii din secundar având valorile de 1 A respectiv 5 A. Curenţii termici de scurtă durată (Tthn=1s) sunt luaţi din seria de curenţi de: 4; 6,3; 8; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 kA. Există o strânsă legătură între valoarea curentului de scurtcircuit şi precizia de măsurare cerută a transformatorului. Curentul dinamic este de cel puţin 2,5 ori mai mare decât curentul de scurtă durată (2,5xIthn) (kA). Puterea de ieşire este luată din seria recomandată de valori a puterii: 5 VA; 10 VA; 15 VA; 20 VA; 30 VA; 40 VA; 45 VA; 60 VA. Clasele de precizie pentru înfăşurările de măsură sunt 0,2; 0,5; 1; 3 şi 5 P şi 10 P pentru înfăşurările de protecţie. Tran Transf sfor orma mato toar arel elee sati satisf sfac ac clas clasaa de prec preciz izie ie pent pentru ru o încă încărc rcar aree într întree 25% 25% şi 100% 100%.. Transformatoarele operând în subsarcină sau suprasarcină au o reducere de precizie corespunzătoare. Transformatoarele de măsură de acest tip reprezintă transformatoare cu o singură înfăşurare sau cu o înfăşurare primară multiplă care, împreună cu alte părţi constructive active este acoperită cu răşină epoxidică (de exemplu înfăşurarea şi circuitele magnetice). Răşina epoxidică îndeplineşte ambele funcţii de izolare şi structură de rezistenţă. Transformatoarele pot fi montate în orice poziţie care este considerată mai potrivită.



Pag. 67

Transformatoare de curent pentru instalaţiile de 110 kV Transformatorul ales este de tip IMB, de fabricaţie ABB. Transformatoarele sunt umplute cu cuarţ granulat impregnat în ulei, ceea ce asigură izolaţia electrică într-un design compact şi cu o cantitate minimă de ulei. Transformatoarele IMB au o construcţie flexibilă ceea ce permite, de exemplu, o înfăşurare mai mare şi / sau altele mai mici (sarcină în secundar). Înfăşurarea primară este alcătuită din unul sau mai multe conductoare paralele de Al sau Cu, în formă de U, şi mai multe straturi izolante. Straturile de izolaţie sunt realizate din hârtie specială asigurând o rezistenţă mecanică şi de izolaţie mărită, pierderi dielectrice reduse şi o bună comportare la îmbătrânire. Transformatoarele pot avea până la 4 înfăşurări secundare.

Parametrii transformatorului de curent sunt următoarele: - tens tensiu iune neaa nomi nomina nală lă 123 123 kV; kV; - linia de de fu fugă 31 3160 mm mm; - cure curent ntul ul nomi nomina nall din din secu secund ndar ar 5A; 5A; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


-

Pag. 68

cure curent ntul ul nomi nomina nall din din prim primar ar 600 600 A; cure curent ntul ul max maxim im de de scur scurtc tcir ircu cuit it 31, 31,55 kA; kA; cure curent ntul ul maxi maxim m din dinam amic ic 63 kA; clas clasaa de de pre preci cizi ziee 0,2 0,2;; 00,5 ,5;; 11;; pute putere reaa secu secund ndar arăă nomi nomina nală lă 20, 20, 40, 40, 60 60 VA. VA.

6.4.2. Transformatoare de tensiune Alegerea transformatoarelor de tensiune se face pe baza următoarelor criterii: tensiunea nominală primară şi secundară, clasa de precizie, puterea secundară, detalii constructive, condiţii de mediu, schema de conexiuni, principiul de funcţionare.

Transformatoare de tensiune pentru instalaţiile de 20 kV Transf Transform ormato atoare arele le de tensiu tensiune ne tip TJP pentru pentru instal instalaţi aţiile ile de 20 kV sunt sunt compl complet et izolat izolatee deoarece sunt încapsulate într-o răşină termoepoxidică. Fiabilitatea funcţionării şi durata lungă de viaţă este realizată prin condiţiile ridicate de vid atinse în timpul procesului de impregnare când transf transform ormato atorul rul este este încap încapsul sulat at în răşina răşina epoxi epoxidic dicăă înt întări ărită tă la tempe temperatu raturi ri înalte înalte.. Rezist Rezistenţ enţaa la temperatură a izolaţiei ca şi alte părţi ale ansamblului sunt conforme cu specificaţiile clasei de izolaţie E. Transformatoarele de măsură de tensiune de tip TJP sunt transformatoare monofazate cu un singur pol izolat (de exemplu ele au un capăt al înfăşurării primare şi bornele acesteia izolate faţă de pământ la nivelul de izolare standard. Când este operaţional, celălalt capăt al înfăşurării primare este legat legat la pământ pământ.. Pentru Pentru aplica aplicaţii ţii pentr pentruu care care împăm împământ ântare areaa sistem sistemulu uluii trifaz trifazat at este este inefic ineficien ientă, tă, transformatoarele se furnizează de obicei cu două înfăşurări secundare din care una este folosită pentru măsurare şi protecţie şi a doua este folosită pentru monitorizarea defectelor la pământ. Pentru sistemele trifazate, transformatoarele sunt aranjate în grupuri de câte 3 şi sunt conectate astfel: înfăşurările primare şi secundare sunt conectate în stea, iar înfăşurarea auxiliară este conectată în conexiune triunghi deschisă. Un terminal al înfăşurării primare, un terminal al înfăşurării secundare şi un terminal al înfăşurării auxiliare triunghi deschisă trebuie împământate când transformatorul lucrează în sarcină. Pentru a da posibilitatea testării izolaţiei în înfăşurări, prizele fiecărei înfăşurări primare este scoasă la o bornă separată, testată la tensiunea de 3kV. Acest terminal este situat în partea opusă blocului de terminale secundar şi legat la un bloc de terminale auxiliar conectat la rândul lui la terminalul de împământare al transformatorului. Transformatoarele de măsură de tensiune de tipul TDP sunt monofazate proiectate să aibă doi poli izolaţi. Toate componentele aparţinând înfăşurării primare, inclusiv terminalele sunt izolate faţă de pământ la nivelul care coincide cu nivelul tensiunii de izolaţie nominale a acestei înfăşurări. Întrun sistem trifazat, conductorii primari sunt conectaţi între fazele individuale la tensiunea de linie, în PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 69

cele mai multe cazuri într-un grup de 2 unităţi (conexiunea “V”). În timpul funcţionării, unul din terminalele secundarului transformatorului trebuie să fie împământat.

Fig. 6.4.2. Transformatoare de tensiune de 20 kV tip TJP 6

Parametrii tehnici principali al transformatorului de tensiune 20 kV ales, sunt: -

tip TJP 6;

-

Tens Tensiu iune neaa de tes testa tare re (ef (efec ecti tiva va)) (kV) (kV) 50 kV; kV;

-

Cea mai înal înaltă tă tensi tensiune une a echip echipam ament entulu uluii (efec (efectivă tivă)) (kV) (kV) 24 kV; kV;

-

Tens Tensiu iune neaa nom nomin inal alăă pri prima mară ră (V) (V) 220 22000 00// √3;

-

Tens Tensiu iune neaa nomi nomina nală lă sec secun unda dară ră (V) (V) 100 100// √3; 110/√3;

-

Frec Frecve venţ nţaa nomi nomina nală lă (Hz) (Hz) 50; 50;

-

Clas Clasaa de prec preciz izie ie 0.5/ 0.5/1/ 1/3/ 3/3P 3P/5 /5P; P;

-

Putere Put ereaa nominal nominalăă a înfăşură înfăşurăril rilor or secund secundare are (VA) (VA) 50/100/ 50/100/200 200/40 /400; 0;

Transformatoare de tensiune pentru instalaţiile de 110 kV Transformatorul de tensiune ales este de tip CPA, capacitiv. Divizorul capacitiv de tensiune constă din unul sau mai multe izolatoare de porţelan maro sau gri deschis montate suprapus. Fiecare unitate conţine un mare număr de condensatoare montate în serie, impregnate în ulei. Izolatorul este complet umplut cu ulei de impregnare, ţinut sub o uşoară suprapresiune de către sistemul de PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 70

expansiune. Divizorul capacitiv standard, de tip CSA este montată pe o unitate electromagnetică , rezultând un transformator de tensiune capacitiv complet de tip CPA sau CPB. Divizorul capacitiv şi unitatea electromagnetică sunt conectate intern, izolate în ulei, ceea ce asigură o clasă de precizie ridicată. Transformatorul are un miez magnetic din oţel magnetic de înaltă calita calitate, te, pe care care este este bobina bobinată tă o înfăşu înfăşurar raree din condu conducto ctorr de cupru cupru dublu dublu bobina bobinatt şi emaila emailat.t. Înfăşurarea primară este divizată într-o înfăşurare principală şi un set de înfăşurări de echilibrare disponibile în exterior. Tensiunea Tensiunea nominală nominală intermediară este de de aproximativ 22/ √3 kV.

Parametrii transformatorului de tensiune sunt următoarele: - tip CPA/CPB 123; - numă număru rull ddee cap capac acit itor orii ddee por porţe ţela lann 1; 1; - capa capaci cita tate teaa nomi nomina nală lă 143 14300 00 pF; pF; - li lini niaa de fugă fugă tota totall 316 31600 mm; mm; - tens tensiu iune neaa nom nomin inal alăă pri prima mară ră 123 123 kV; kV; - clas clasaa de de pre preci cizi ziee 0,2 0,2;; 0,5 0,5;; 1; 1; 3P; 3P; - tens tensiu iune neaa infă infăşu şură rări rilo lorr secu secund ndar aree 100/ 100/√3; 110/√3;



Pag. 71

6.5. Alegerea Alegerea celulelor celulelor de medie tensiune prefabric prefabricate ate Pentru amenajarea staţiei de 20 kV se folosesc celule prefabricate de tip ZS1 prevăzute cu întreruptor debroşabil cu vid , de tip VD 4, cu transformatoare de curent şi de tensiune, panou de comandă tip MMI. Celulele sunt fabricate pentru diverse nivele de tensiune şi pot fi dotate şi cu alte aparataje (separatoare de linie, de bare, siguranţe fuzibile f uzibile etc.). Celulele prefabricate sunt destinate să funcţioneze în următoarele condiţii: -

temp temper erat atur uraa aer aerul ului ui cup cuprin rinss într întree –15 –15 °C şi +40 °C;

-

alt ltit itud udin inee pâ până la la 100 10000 m; m;

-

umidit umiditate ateaa relati relativă vă maxi maximă mă a aeru aerului lui este este de 65% 65% la la tempe temperat ratură ură de de 25 °C;

Celulele de 20 kV alese au următoarele caracteristici : -

tens tensiu iune neaa nomi nomina nală lă 24 kV; kV;

-


-

cure curent ntul ul maxi maxim m de de scu scurt rtci circ rcui uitt 2255 kA. kA.

A – compartiment pentru barele 20 kV; B – compartimentul întreruptorului; C – compartimentul pentru cablu; D – compartimentul de joasă tensiune; 1 – bare de 20 kV; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 72

2 – contacte fixe; 3 – întreruptor debroşabil; 4 – cuţit de legare la pământ a cablului; 5 – transformator de curent; 6 – transformator de tensiune; 7 – panou de comandă, interfaţă de comunicare om-maşină.

7. ALIMENTAR ALIMENTAREA EA SERVICII SERVICIILOR LOR PROPRII PROPRII DE DE CURENT CURENT CONTINUU CONTINUU SI CURENT ALTERNATIV 7.1. Servicii interne de curent continuu Instalaţia Instalaţia de servicii proprii proprii va asigura asigura întregul consum consum aferent consumat consumatorilo orilorr de curent continuu ai staţiei de 110 kV şi 20 kV. Schema monofilară a serviciilor interne (serviciilor proprii) ale staţiei Triaj este prezentată în planşa nr. 7. Tensiunea nominală (Un) de alimentare a consumatorilor de curent continuu este de 220 V +10%, - 15%, cu ambii poli izolaţi faţă de pământ. Sursa de alimentare de bază a serviciilor proprii de curent continuu este constituită de 2 redresoare tip Thyrotronic D400. Redresoarele sunt cu stabilizare automată a tensiunii şi limitarea curentului. Fiecare redresor va fi conectat la câte o secţie de bare şi va putea asigura, în proporţie de 100%, curentul necesar consumatorilor şi încărcării bateriei. Sursa de alimentare de rezervă este constituită de o baterie de acumulatoare acumulatoare formată din 35 de blocuri de 6V, tip 4OpzV 200, de 200 Ah, produse de firma Sonnenschein. Fiecare bloc al bateriei este alcătuit din câte trei elemente a 2 V (3 x 2 V = 6 V). Blocurile din care este alcătuită bateria sunt etanşe iar electrolitul este fixat în gel. Ca urmare nu se produc scurgeri de lichid sau degajări de vapori, iar degajările de gaze sunt extrem de reduse. În consecinţă bateria este fără întreţinere şi nu necesită cheltuieli pentru: reumplere cu apă, amenajări speciale de instalare şi nici instalaţie de ventilare forţată. Pentru protecţie antiseismică blocurile bateriei de acumulatoare vor fi susţinute de stelaje metalice. Bateria este conectată la ambele secţii de bare. Cele 2 secţii de bare de la care se alimentează radial consumatorii de curent continuu sunt realizate în dulapuri de curent continuu amplasate în camera de comandă. Bateria de acumulatoare se va amplasa în camera destinată acestui scop, situată lângă camera de comandă (vezi planul nr.1). PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 73

Redresoarele şi dulapurile de distribuţie de curent continuu vor fi instalate în camera de comandă, în locurile indicate în planul nr.1 şi trebuie să funcţioneze în următoarele condiţii:

• Condiţii de mediu: - temperatura: maximă

+ 40 °C

minimă

-5 °C

- te temperatura de de st stocare / trtransport

-40 °C la +70 °C

- umiditatea relativă fără condens35 ÷ 75% - condiţii de praf

• Altitudine

normale < 1000 m

7.2. Servicii interne de curent alternativ Instalaţia Instalaţia de servicii servicii interne va asigura întregul întregul consum consum aferent consumat consumatorilo orilorr de curent curent alternativ ai staţiei de 110 kV şi 20 kV. Schema de alimentare a serviciilor interne ale staţiei Triaj este prezentată în planul nr. 7 şi 8. Tensiunea nominală (Un) de alimentare a consumatorilor de curent alternativ este de 400/230 V, cu neutrul legat legat ferm la pământ. Sursa de alimentare a serviciilor interne (SI) este constituită din două transformatoare de 100 kVA, kVA, 20/0,4 20/0,4 kV, care care asigur asigură, ă, fiecar fiecare, e, 100 % consu consumul mul neces necesar ar servi servicii ciilor lor int intern erne. e. Fieca Fiecare re transformator este conectat la câte o secţie de bare, atât pe partea de medie tensiune cât şi pe partea de joasă tensiune. Pentru protecţia transformatoarelor de S.I. au fost prevăzute siguranţe fuzibile în celulele aferente din staţia de 20 kV şi întreruptoare automate, echipate cu relee electronice, în dulapurile de SI de 0,4 kV. Cele două secţii de bare de pe partea de joasă tensiune sunt legate între ele cu o cuplă cu întreruptor. Întreruptoarele de 0,4 kV ale transformatoarelor de SI ca şi întreruptorul cuplei sunt acţionate cu electromotor. Aceste trei întreruptoare sunt conectate într-o schemă care permite Anclanşarea Automată a Rezervei (AAR). În regim de funcţionare normală fiecare transformator transformator alimentează câte o secţie de bare a SI de curent alternativ. Dacă se va produce o întrerupere în funcţionarea unui transformator, acesta va fi deconectat automat de la barele de 0,4 kV şi se va închide cupla, asigurându-se alimentarea ambelor secţii de bare de la transformatorul aflat în funcţiune. Transformatoarele de 100 100 kVA se vor instala fiecare fiecare în câte o boxă special special destinată acestui acestui scop. Boxele respective sunt situate în clădirea blocului de comandă (vezi planul nr.1). Dulapurile de distribuţie de curent alternativ vor fi instalate în interior, în camera de comandă, în locurile indicate în planul nr.1 şi trebuie să funcţioneze în următoarele condiţii: PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 74

• Condiţii de mediu: - temperatura: maximă

+ 40 °C

minimă

-5 °C

- te temperatura de de st stocare / trtransport

-40 °C la +70 °C

- umiditatea relativă fără condens35 ÷ 75% - condiţii de praf

normale

• Altitudine

< 1000 m

8. INSTAL INSTALAŢI AŢIII DE LEGAR LEGARE E LA PĂMÂ PĂMÂNT NT Pentru asigurarea securităţii oamenilor în instalaţiile electrice cu tensiunea până la şi peste 1000 V se construiesc instalaţii de legare la pământ. Toate părţile metalice ale instalaţiilor sau ale echipamentului electric, care în mod normal nu sunt sub tensiune, dar care ar putea fi puse sub tensiune în urma unei deteriorări a izolaţiei se leagă la pământ. Instalaţiile de legare la pământ sunt destinate unor funcţii multiple în staţiile electrice şi posturile de transformare, printre care se pot enumera următoarele : a) asigurarea securităţii personalului de deservire sau a altor persoane care ating diferite carcase, elemente de susţinere sau de îngrădire a instalaţiilor şi echipamentelor care pot intra accidental sub tensiune ; se urmăreşte realizarea deconectării rapide a sectorului în care a avut loc defectul şi limitarea tensiunilor de atingere şi de pas sub valorile maxime admise ; b) stabilirea potenţialelor faţă de pământ a unor puncte aparţinând circuitelor normale de lucru, ca de exemplu legarea la pământ a punctelor neutre a unor reţele trifazate, a punctelor unor transformatoare de măsură, e.t.c. ; c) crearea unor circuite pentru funcţionarea protecţiei împotriva punerilor la pământ în reţele ; d) realizarea protecţiei împotriva supratensiunilor atmosferice sau datorită unor cauze interne (de exemplu, supratensiunilor de comutaţie) ; e) legarea la pământ a unor elemente, făcând parte din circuitele curenţilor de lucru ale instalaţiei, scoase de sub tensiune pentru lucrări, în vederea descărcării de sarcinile capacitive şi pentru evitarea apariţiei unor tensiuni t ensiuni periculoase (neprevăzute) (neprevăzute) în timpul executării lucrării. Instalaţiile de legare la pământ destinate scopurilor de mai sus se încadrează în următoarele patru categorii :



-

Pag. 75

instalaţiil instalaţiilee de legare legare la pământ pământ de protec protecţie ţie împotriv împotrivaa electrocu electrocutărilo tărilorr (cele de la punct punctele ele a şi e) ;

-

instalaţiil instalaţiilee de legare legare la pământ pământ de exploata exploatare re (cele (cele de la puncte punctele le b şi şi c)

-

instalaţiil instalaţiilee de legare legare la la pământ pământ de de protecţi protecţiee împotriva împotriva supra supratens tensiunil iunilor or (cele (cele de la la punctul punctul d) ;

-

instalaţii instalaţii de legare legare la pământ pământ folosit folositee în comun comun pentru pentru protecţie protecţie şi pentru pentru exploata exploatare. re.

În cele cele mai numero numeroase ase cazuri cazuri,, condi condiţii ţiile le cele cele mai grele grele de dimens dimension ionare are rezult rezultăă pentru pentru instalaţiile de legare la pământ de protecţie împotriva electrocutărilor. În marea majoritate a cazurilor întâlnite în practică, instalaţiile de legare la pământ sunt folosite în comun, iar dimensionarea lor este determinată de protecţia împotriva electrocutărilor. O instalaţie de legare la pământ la o staţie electrică sau post de transformare este constituită din : 1. priz prizee de de pămâ pământ nt ; 2. reţeaua reţeaua conduc conductoare toarelor lor principa principale le de legar legaree la pămân pământt ; 3. conducto conductoarele arele de ramifi ramificaţie caţie racorda racordate te la conduct conductoarel oarelee principale principale ; 4. legă legătu turi rile le dint dintre re reţe reţeau auaa cond conduc ucto toar arel elor or prin princi cipa pale le şi priz prizel elee de pămâ pământ nt,, prevăzute cu piesele de separaţie necesare pentru verificări. Piesel Pieselee de separa separaţie ţie pentru pentru măsur măsurări ări se montea montează ză înt între re conduc conductoa toarele rele princi principa pale le (sau (sau de ramificaţie) şi de priza de pământ artificială. Dacă electrozii prizelor destinate dirijării distribuţiei potenţialelor constituie şi conductoare principale de legare la pământ, piesele de separaţie pentru măsurări se montează între aceştia şi priza de pământ artificială. Reţeaua conductoarelor conductoarelor principale se va racorda la priza (prizele) de pământ prin cel puţin două legături separate. Excepţie fac prizele de pământ naturale singulare, care se pot lega la conductoarele principale printr-o singură legătură. Legarea la pământ urmează să fie realizată pentru toate elementele metalice care nu fac parte din circuitele curenţilor de lucru, dar care, în mod accidental, ar putea intra sub tensiune printr-un contact direct, prin defecte de izolaţie sau prin intermediul unui arc electric, cum sunt : -

carcasel carcaselee echipame echipamentelo ntelorr şi elemente elementele le metalice metalice sau sau de beton beton armat armat de susţine susţinere re a acestor acestoraa (inclusiv tuburile metalice de protecţie a conductoarelor electrice) ;



-

Pag. 76

îngr îngrăd ădir iril ilee de prote protecţ cţie ie,, atât atât cele cele fixe fixe cât şi cele cele mobil mobilee (dem (demon onta tabi bile le), ), dacă dacă nu au o legătură electrică sigură în exploatare cu alte elemente legate intenţionat la pământ ( prin sudare sau înşurubare asigurată) ;

-

eleme elemente ntele le metalic metalice, e, inclusi inclusivv armături armăturile le metalice metalice ale constr construcţ ucţiil iilor or de beton beton armat armat ale clădirilor clădirilor,, în care pot fi atinse atinse din interiorul interiorul sau exteriorul exteriorul încăperii încăperii respective respective ; se au în vedere în special instalaţiile de înaltă tensiune, unde ramificaţii importante ale curenţilor de defect se pot scurge în pământ prin astfel de elemente, precum şi faptul că prin racord racordare areaa acesto acestora ra la instal instalaţi aţiaa de legare legare la pământ pământ genera generală lă se evită evită difere diferenţe nţe de potenţiale periculoase în incinta instalaţiei respective ;

-

părţile părţile metalice metalice ale ale stâlpilo stâlpilorr (inclusiv (inclusiv armături armăturile le metalice metalice ale ale stâlpilo stâlpilorr de beton beton armat) armat) pe care există aparataj electric ; se leagă, de asemenea, la pământ stâlpii metalici şi de beton armat fără aparataj, care se află în zone cu circulaţie frecventă de persoane în apropiere ; prin prin aparat aparataj aj electr electric ic se înţ înţele elege ge unul unul sau mai multe multe echip echipame amente nte din următo următoare arele le categorii : transformatoare de forţă şi de măsură, bobine, condensatoare, descărcătoare, siguranţe, întreruptoare, separatoare e.t.c. ;

-

supor suportur turile ile de fixare fixare ale izolato izolatoare arelor lor la intrăril intrărilee conducto conductoare arelor lor în clădiri clădiri şi armături armăturile le (flanşele metalice) izolatoarelor de trecere prin pereţi, este de asemenea, necesar necesar ca plăcile din materi material al izolan izolantt desti destinat natee traver traversăr sării ii condu conducto ctoare arelor lor prin prin perete perete să fie încadr încadrate ate (individual sau în comun) de către o ramă metalică legată de pământ ;

-

armăturile armăturile şi învelişu învelişurile rile metalic metalicee ale cablurilor cablurilor elect electrice, rice, atât atât ale ale celor celor de energie energie (forţa (forţa şi lumina), cât şi ale celor de control, comandă, teletransmisii e.t.c., acestea din urmă în special pentru egalizarea potenţialelor în instalaţie ;

-

elem elemen ente tele le de acţi acţion onar aree a apar aparat atel elor or ; se exce except ptea ează ză desi desigu gurr cele cele din din mate materia riall izol izolan antt corespunzător corespunzător tensiunii nominale de serviciu a instalaţiei ;

-

conduc conductoa toarel relee de protecţi protecţiee ale liniilor liniilor electr electrice ice aerie aeriene ne cu stâlpi stâlpi metalic metalicii sau din beton beton armat, precum şi descărcătoarele de orice tip ;

-

bornel bornelee special specialee destinat destinatee legătu legăturil rilor or la pământ pământ ale transfo transforma rmatoa toarel relor or de măsură măsură şi care sunt marcate cu semnul legăturilor la pământ. Ca regulă generală, fiecare obiect în parte se racordează la instalaţia de legare la pământ de protecţie printr-o ramificaţie separată, individuală ; nu se acceptă legarea între ele a două sau mai multor obiecte şi numai a unuia dintre acestea la instalaţia de legare la pământ de protecţie. Nu este obligatorie racordarea directă la instalaţia de legare la pământ prin conductor de ramificaţie individual a următoarelor categorii :



-

Pag. 77

carca carcasel selee metalice metalice ale utilaje utilajelor lor şi ale apara aparatel telor or electric electricee montate montate pe panou panouri, ri, tablour tablouri,i, pupitre sau alte construcţii metalice sau de beton armat, dacă sunt în contact electric permanent, de rezistenţă neglijabilă (prin sudură sau înşurubări asigurate) cu elemente de susţinere, iar acestea din urmă sunt legate la pământ prin ramificaţii separate ;

-

supor suportur turile ile sau armătur armăturile ile metali metalice ce ale izolato izolatoare arelor lor,, traver traversel selee şi console consolele le aflate aflate prin prin construcţie în contact electric cu stâlpul metalic sau cu armătura metalică a stâlpului de beton armat, care se leagă obligatoriu la pământ în condiţiile arătate mai sus. Nu este obligatorie legarea la pământ a suporturilor sau a armăturilor izolatoarelor, a traverselor, consolelor şi a corpurilor de iluminat montate pe stâlpi de lemn sau alte construcţii din lemn ale liniilor sau staţiilor electrice exterioare, dacă se îndeplinesc următoarele condiţii : legarea acestor elemente la pământ nu este condiţionată de protecţia împotriva supratensiunilor atmosferice, porţiunea de stâlp dintre ele şi sol nu este şuntată prin elemente conducătoare (cum ar fi învelişul metalic al unui cablu, tubul de protecţie metalic al unor conductoare e.t.c.), iar stâlpul nu se află la o încrucişare aeriană cu altă linie. Nu este, de asemenea, obligatorie legarea la pământ a obiectelor aparţinând instalaţiilor şi

echipamentelor electrice cu tensiuni nominale până la cel mult 380 V curent alternativ (între faze) şi 440 V curent continuu, dacă se respectă următoarele condiţii : -

obiec obiectel telee respecti respective ve se află în încăpe încăperi ri cu grad mic de peric pericol ol caracte caracteriz rizate ate prin prin aceea aceea că sunt uscate (umiditate relativă sub 75%), sunt încălzite şi ventilate, sunt prevăzute cu pardoseli uscate izolante (ca de exemplu, cele din lemn, asfalt e.t.c.) sau sunt acoperite cu materiale electroizolante verificate periodic ;

-

dist distan anţa ţa mi mini nimă mă pe oriz orizon onta tală lă într întree carc carcas asel elee sau sau elem elemen ente tele le meta metali lice ce de susţ susţin iner eree a echipamentelor echipamentelor electrice, precum şi cea dintre acestea şi alte obiecte metalice în contact cu pământul, conducte de apă sau gaze, elemente de calorifer, este de 0,8 m, în cazul locuin locuinţel ţelor or şi ale încăpe încăperilo rilorr social social-ad -admin minist istrat rative ive şi de 1,25 1,25 m, pentru pentru încăpe încăperile rile industriale. Rezistenta instalaţiei de legare la pământ depinde de proprietăţile şi starea solului în care se

află prizele de pământ, de caracterul, numărul şi amplasarea electrozilor, cum şi de adâncimea lor. Rezistenţa prizelor de pământ situate în apropiere de suprafaţa solului, are variaţii importante în decursul anului. Sunt supuse unei influenţe mai mici prizele din ţevi si bare profilate de oţel (cornier), care se plantează în pământ la o adâncime la care distanţa de la partea superioară a electrodului până la suprafaţa solului este de 1 m. În cazuri excepţionale această distanţă se poate reduce la 0,5 m. PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 78

Prizele de pământ au rezistenţa cea mai mare iarna la îngheţarea solului sau, în anotimpul uscat la uscarea lui. Pentru Pentru realizare realizareaa prizei prizei de pământ a staţiei staţiei de 20 kV s-au folosit folosit 20 de electrozi electrozi din ţeavă cu diametrul de 6 cm şi de lungime 3 m, îngropaţi la intervale de 6 m pe un contur închis. Amplasarea elementelor prizei de pământ artificiale se face astfel încât să se obţină pe cât posibil repartiţia uniformă a tensiunii în raport cu pământul pe suprafaţa ocupată de instalaţia electrică. Pentru Pentru micşorarea micşorarea variaţiei valorii valorii rezistenţe rezistenţeii electrozil electrozilor or tubulari, tubulari, provocat provocatăă de variaţiile variaţiile temperaturii exterioare, ei se plantează în pământ cu capătul lor superior la distanţă de 0,7 m sub nivelul solului. Rezistivitatea solului se poate considera, priza fiind executata în pământ argilos, pentru care limitele valorilor în funcţie de umiditate şi conţinutul de săruri, variază între (0,4 ÷ 1,6) 104 Ω cm. Legătura galvanică între cei 20 de electrozi se realizează cu ajutorul unei benzi metalice cu lăţimea de 4 cm.

Calculul rezistenţei prizei de pământ Rezistenţa prizei de pământare, cu electrozi verticali din ţeavă se calculează cu relaţia : ρ  2l  4t + l  r p = 0,183 183 ⋅ ⋅ lg   ⋅  l  d  4t − l  2

în care :

ρ - rezistivitatea solului, în Ω m l - lungimea electrodului, în cm t=q+0.5*l, q fiind distanţa, în cm, de la partea superioară a electrodului până la suprafaţa solului ; d – diametrul electrodului, în cm. t=70+300*0,5 [cm]  2l  4t + l   2 ⋅ 200 ρ 0,8 ⋅10 4 200 r p = 0,183 ⋅ ⋅ lg   ⋅ = ⋅ ⋅ 0 , 183 lg    l 300 300  d  4t − l   6 2

2  ⋅ 4 ⋅ 220 + 300  = 21,02 Ω   220 − 300 300   4 ⋅ 220

La o priză formată din mai mulţi electrozi rezistenţa de trecere la pământ R p p , a prizelor formate din n electrozi identici legaţi între ei este : R p =

în care :

r p u ⋅n

=

21,02 0,61 ⋅ 20

=1,73 Ω

- u este coeficientul coeficientul de utilizare a electrozilor, electrozilor, u = 0,61



Pag. 79

Rezistenţa de trecere la pământ a benzilor metalice de legătură. ρ 2 ⋅ l b2 r b = 0,366 ⋅ ⋅ lg l h ⋅b

în care :

h - adâncimea de îngropare, în cm ; I b - lungimea benzii, în cm ; b - lăţimea benzii, în cm. l b=20*6=120 m 2 ⋅ l b2 ρ r b = 0,366 ⋅ ⋅ lg l h⋅b

= 0,366 ⋅

0,8 ⋅ 10 4 12000

⋅ lg

2 ⋅ 120002 70 ⋅ 4

= 1,47 Ω

Rezistenţa echivalentă R echiv echiv a prizei de pământ formată din electrozii verticali legaţi între ei printr-o bandă de legătură este : Rechiv

=

r p ⋅ r b

1 r p + n ⋅ r b U

⋅

=

21,02 ⋅1,47 ⋅ 1 21,02 + 20 ⋅1,47 0,61

= 1,004 Ω

9. DETERMI DETERMINAREA NAREA INDIC INDICATOR ATORILOR ILOR DE DE FIABILIT FIABILITATE ATE LA ALIMENTAREA CU ENERGIE ELECTRICĂ A CONSUMATORILOR CONSUMATORILOR La efectuarea calculelor de fiabilitate sunt necesare următoarele informaţii referitoare la instalaţia care urmează a fi studiat: -

sch schema ema tehn tehnoolog logică ică;

-

carac caracter terist istici icile le funcţi funcţiona onale le şi param parametr etrii ii de fiabilita fiabilitate te pentru pentru elemen elementel telee compon component entee ale schemei tehnologice;

-

star starea ea de succ succes es,, resp respec ecti tivv de insu insucc cces es,, im impu puse se sche scheme meii tehn tehnol olog ogic ice, e, rezu rezult ltat atee din din funcţiunea specifică pentru dispozitivul respectiv;

-

perioada perioada de referin referinţă ţă şi durata durata de funcţiona funcţionare re planific planificată ată în în perioada perioada de referin referinţă; ţă;

-

indica indicator torii ii de de fiab fiabilit ilitate ate urmări urmăritt prin prin calcu calcul.l.

Orice element component al unei instalaţii energetice se poate afla într-una din următoarele situaţii: -

funcţionare;

-

repa repara raţi ţiee sau sau înlo înlocu cuire ire în în urma urma unu unuii defe defect ct;;

-

repa repara raţi ţiee plan planif ific icat atăă (rev (reviz izie ie); );

-

în reze rezerv rvăă sau sau aşte aştept ptar are. e.



Pag. 80

După defectare, elementul elementul intră imediat în reparaţie sau se înlocuieşte, iar în urma reparaţiei îşi recapătă integral toate proprietăţile pe care le-a avut înainte de apariţia defectului. Revenirea în stare de funcţiune a unui element, instalaţie în urma unui defect se poate realiza prin: -

rep reparaţi raţii, i, înlo înloccuiri uiri;;

-

manevre ma manuale;

-

manevre automate.

Indicatorii de fiabilitate urmăriţi prin calcul, pentru o perioadă de referinţă T, sunt: -

număru numărull mediu mediu anual anual de de întrer întrerupe uperi ri elimin eliminate ate prin prin repa reparaţ raţii, ii, M[v M[v R (T)]; (T)];

-

număru numărull mediu mediu anual anual de de întrer întrerupe uperi ri elimin eliminate ate prin prin man manevr evre, e, M[vM(T)];

-

durata durata med medie ie a unei unei între întrerup ruperi eri elim elimina inate te prin prin repar reparaţi aţii,i, M[Td];

-

dura durata ta med medie ie tot total alăă de ins insuc ucce ces, s, M[B M[B(T (T)] )];;

-

număru numărull maxim maxim anual anual de de întrer întrerupe uperi ri elimin eliminate ate prin prin rep repara araţii, ţii, NRmax;

-

număru numărull maxim maxim anual anual de de întrer întrerupe uperi ri elimin eliminate ate prin prin man manevr evre,N e,NMmax;

-

numă număru rull maxi maxim m anua anuall tota totall de înt între reru rupe peri ri,, N max;

-

durata durata maximă maximă de restab restabili ilire re a unei unei între întrerup ruperi eri,, Tdmax.

Schema de alimentare a consumatorilor se transpune într-o diagramă bloc. Fiecare element component al diagramei bloc este caracterizat prin parametrii de fiabilitate următori: -

λ - intensitatea de defectare asociată defectelor din care se revine prin reparaţii, [h -1];

-

λ ’ - intensitatea de defectare asociată defectelor din care se revine prin manevre manuale, [h-1];

µ - intensitatea de reparare, înlocuire, [h -1].

-

Indicatorii de fiabilitate se determină cu următoarele relaţii: M [ν R (T )] =

µ e ⋅ λ e ⋅T ≈ λ e ⋅T ; λ e + µ e

µ e ⋅ λ 'e ⋅T ≈ λ 'e ⋅T ; M [ν (T )] = λ e + µ e ' M

M [T d ] =

1

µ e

;

M [ B (T ) ] = M [ B R (T )] + M [ BM (T )]; M [ B R (T )] =

λ e ⋅T ; λ e + µ e

' (T )] ⋅ t M . M [ BM (T )] = M [ν M

Se calculează indicatorii de fiabilitate pentru un consumator de 20 kV, pe o perioadă de referinţă T=1 an (8760 ore).



Pag. 81

Elementele A1 şi A2 din figura 9.1.de mai jos sunt elementele echivalente ale staţiei de 110/20 kV. 110 kV

110 kV

A2

A1

1’

1

2’

2

3’

T2

3

T1

4’

4

5’

5

8 6’

20kV

20kV

7’

7

9 10

11 12 13

14

Consumator Fig. 9.1. Schema staţiei 110/20 kV Triaj pentru determinarea fiabilităţii alimentării consumatorilor de 20 kV



Pag. 82

Valorile parametrilor de fiabilitate pentru diferitele elemente ale schemei se iau din tabel (conform anexei 1 din PE 013/94): -

elementele A1, A2:

λ

A1

λ

’ A1

=1,3*10-4 h-1; =0,3*10-4 h-1;

µ A1=480*10-4 h-1; λ

A2

λ

’ A2

=0,97*10-4 h-1; =0,002*10-4 h-1;

µ A2=485*10-4 h-1; - elementele 1 şi 1’ (întreruptoare 110 kV, inclusiv dispozitivul de acţionare):

λ 1=λ 1’=(0,02+0,07)*10-4 =0,09*10-4 h-1; µ 1=µ 1’=(0,09*10-4 )/[(0,02/678)+(0,07/177)]=212*10-4 h-1; - elementele 2 şi 2’ (transformatoare de curent 110 kV):

λ 2=λ 2’=3*0,002*10-4 =0,09*10-4 h-1; µ 2=µ 2’=150*10-4 h-1; - elementele 3 şi 3’ (transformatoare 110/22 kV):

λ 3=λ 3’=0,057*10-4 h-1; µ 3=µ 3’=32*10-4 h-1; - elementele 4, 4’, 9, 12 (transformatoare de curent 20 kV):

λ 4=λ 4’=λ 9 =λ 12= 3*0,003*10 -4 =0,009*10-4 h-1; µ 4=µ 4’=µ 9=µ 12= 550*10-4 h-1; - elementele 5, 5’, 7 ,7 ’, 8, 14 (întreruptoare debroşabile de 20 kV, inclusiv dispozitivul de acţionare):

λ 5=λ 5’=λ 7=λ 7’=λ 8 =λ 14= (0,016+0,016)*10 -4 =0,032*10-4 h-1; )/[(0,016/559)+(0,016/772)]= 648*10-4 h-1; µ 4=µ 4’=µ 7=µ 7’=µ 8=µ 14=(0,032*10-4 )/[(0,016/559)+(0,016/772)]= - elementele 6 şi 6’ (barele colectoare de 20 kV):

λ 6=λ 6’=0,012*10-4 h-1; µ 6=µ 6’=597*10-4 h-1; µ ’6=µ ’6’=10*k 1*λ 5=0,032*10-4 h-1; (k 1=0,1 conform pct. 6.4. din PE 013/94). - elementele 10 şi 13 (separator tripolar 20 kV):

λ 10=λ 13=0,003*10-4 h-1; µ 10=µ 13=588*10-4 h-1; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 83

- elementele 11 (LES 20 kV):

λ 11=0,26*2*10-4 =0,52*10-4 h-1; µ 11=111*10-4 h-1; În regim normal, consumatorul este alimentat din nodul A 1 prin celula de transformator 3, bare colectoare 6 şi LES 20 kV. În cazul defectării elementelor cuprinse între nodul A 1 şi barele de 20 kV se produce o întrerupere în alimentarea consumatorilor din care se revine prin conectarea cuplei longit longitudi udinal nalee de 20 kV, restab restabili ilindu ndu-se -se alimen alimentare tareaa prin prin celula celula de transf transform ormato atorr 3’ şi barele barele colectoare 6’, durata de restabilire fiind de 20 minute.

Defecte urmate de reparaţii: I

A1

1

2

3

III

5 6

A2

1’

2’

3’

5’

4’

6’

8

7

9

10

11

12

13

14

II

I IV

III

III e

II IV

Defecte urmate de manevre: A1

1

2

3

6

5

e

Schema de alimentare se transpune într-o diagramă bloc constituită din conexiuni de elemente serie şi paralel, care se va reduce în etape succesive la elementul echivalent „e” ai cărui parametrii de fiabilitate se calculează pe baza următoarelor relaţii: λ I

= λ A1 + λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 + λ 5 = 1,497 ⋅ 10−4 h −1;

µ I

=

λ I λ A1 µ A1

+

λ 1 µ 1

+

λ 2 µ 2

+

λ 3 µ 3

+

λ 4 µ 4

+

λ 5 µ 5

= 297,04 ⋅ 10− 4 h −1;



λ II

= λ A2 + λ 1' + λ 2' + λ 3' + λ 4' + λ 5' + λ 6' + λ 8 = 1,211 ⋅ 10−4 h−1;

µ II

=

λ II λ A2 µ A2

+

λ 1' µ 1'

+

λ 2 ' µ 2'

+

λ III = λ 6 + λ 7 + λ 9 + λ 10 µ III =

λ IV

=

λ 3' µ 3'

+

λ 4 ' µ 4'

λ 5 ' µ 5'

+

λ 6 ' µ 6'

+

λ 8 µ 8

= 275,17 ⋅ 10− 4 h−1;

+ λ 11 + λ 12 + λ 13 + λ 14 = 0,620 ⋅ 10−4 h −1;

λ III λ 6 λ 7 λ 9 λ 10 λ 11 + + + + µ 6 µ 7 µ 9 µ 10 µ 11

λ I ⋅ λ II ⋅ ( µ I + µ II ) µ I ⋅ µ II + λ I ⋅ µ II + λ II ⋅ µ I

µ IV = µ I + µ II

+

Pag. 84

+

λ 12 µ 12

+

λ 13 µ 13

+

λ 14 µ 14

= 127,93 ⋅10− 4 h −1;

= 0,012573 ⋅ 10− 4 h −1;

= 572,21 ⋅10− 4 h −1;

Rezultă: λ e

= λ III + λ IV = 0,6326 ⋅10 −4 h −1;

µ e

=

λ e λ III µ III

+ λ IV

= 129,94 ⋅ 10 − 4 h −1;

µ IV

Intensitatea de defectare echivalentă pentru defectele eliminate prin manevre este: '

λ e

= λ A' 1 + λ 1 + λ 2 + λ 3 + λ 4 + λ 5 + λ 6' = 0,529 ⋅ 10 −4 h −1

Indicatorii de performantă se calculează cu formulele: M [ν R (T ) ] =

µ e ⋅ λ e ⋅ T

= 0,55 ⇒ defecte ; + µ e µ e ⋅ λ 'e ⋅ T ' M [ν M (T ) ] = = 0,46 ⇒ defecte ; λ e + µ e M [T d ] =

1 µ e

λ e

= 76,96 ⇒ ore ;

M [ν (T )] = M [ν R (T )] + M [ν ' M (T )] = 1,1 ⇒ defecte ; M [ B ( T ) ] =

λ e ⋅ T λ e

+ µ e

= 42, 44 ⇒ ore ;

Indicatorii de fiabilitate N Rmax , NMmax , Nmax si Tdmax se determină pentru trei valori ale riscului „r” : 0.1, 0.05, 0.02 ; Pentru determinarea numărului maxim de întreruperi eliminate prin reparaţii sau/şi manevre, se utilizează tabele cu funcţia de distribuţie Poisson pentru următoarele valori ale produsului λ T (T=8760):

λ eT=0,55 pentru determinarea lui „NRmax”; PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV


Pag. 85

λ ’eT=0,46 pentru determinarea lui „NRmax”; (λ e+λ ’e) T=1,01 pentru determinarea lui „NRmax”; Durata maximă anuală a unei întreruperi urmată de reparaţii „T dmax” se determină utilizând relaţia: T d max

=

λ ⋅ T 1 ⋅ ln e ; 1 µ e ln 1 − r

verificând condiţia: λ e ≥

1 T

⋅ ln

1 1 − r

; µ ⋅T d max

r =1 − exp( −λ ⋅T ⋅ e

);

Rezultatele obţinute sunt centralizate în tabelul de mai jos:

Riscul de depăşire a valorilor garantate „r” 0,1 0,05 0,02

NRmax 1 2 2

Indicatori de garanţie NMmax Nmax 1 2 1 2 2 3


Tdmax [ore] 127,7 183,3 254,8


Pag. 86

10.BIBLIOGRAFIE 1. 2. 3. 4. 5. 6.

PIETRĂREANU, E. : Agenda electricianului. Bucureşti, Editura Tehnică, 1986. PREDA, L. s.a. : Staţii şi posturi electrice de transformare. Bucureşti, Editura Tehnică, 1988. LUPU, I. : Exploatarea staţiilor de transformare. Piatra Neamţ, Editura „CRY SERV”, 1999. BĂDULESCU, N. : Linii şi staţii electrice. Bucureşti, Editura Tehnică, Tehnică, 1962. IACOBESCU, Ghe.: Instalaţii electroenergetice. electroenergetice. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică1984. Pedagogică1984. IORDACHE, M. şi CONECINI, I. : Calitatea energiei electrice. Bucureşti, Editura Tehnică, 1997.

7. PE 111-9/86. Instrucţiuni pentru proiectarea staţiilor de conexiuni şi transformare. Elemente de construcţii din staţiile exterioare. Bucureşti, ICEMENERG, 2000. 8. PE 111-4/93. Instrucţiuni pentru proiectarea staţiilor de conexiuni şi transformare. Conductoare neizolate rigide. Bucureşti, ICEMENERG, 1994. 9. PE 111-1/92. Instrucţiuni pentru proiectarea staţiilor de conexiuni şi transformare. Întreruptoare de înaltă tensiune. Bucureşti, ICEMENERG, 1993. 10. PE 126/82. Regulament de exploatare tehnică a echipamentelor electrice din distribuţia primară. Bucureşti, ICEMENERG, 2003. 103/92. Instrucţi Instrucţiuni uni pentru pentru dimensiona dimensionarea rea şi verificare verificareaa instalaţiil instalaţiilor or electroen electroenerget ergetice ice la 11. PE 103/92. solicitări mecanice şi termice în condiţiile curenţilor de scurtcircuit. Bucureşti, ICEMENERG, 2002. 12. 1.E.-Ip24/86. Instrucţiuni de proiectare a staţiilor electrice de 6-110 kV. Dispoziţii constructive. Bucureşti, ICEMENERG, 2002. 13. PE 026/92. Normativ privind proiectarea sistemului energetic naţional. Bucureşti, ICEMENERG, 2002. 14. PE 022-3/87. Prescripţii generale de proiectare a reţelelor electrice. Bucureşti, ICEMENERG, 2002. 15. PE 101/85. Normativ pentru construcţia instalaţiilor electrice de conexiuni şi transformare cu tensiuni peste 1 kV. Bucureşti, ICEMENERG, 1999. 101A/85. Instrucţiuni Instrucţiuni privind privind stabilirea stabilirea distanţelor distanţelor normate normate de amplasare amplasare a instalaţiil instalaţiilor or 16. PE 101A/85. electrice cu tensiuni peste 1 kV, în raport cu alte construcţii. Bucureşti, ICEMENERG, 1999. 17. PE 134/95. Normativ privind metodologia de calcul al curenţilor de scurtcircuit în reţelele electrice cu tensiunea peste 1 kV. Bucureşti, ICEMENERG, 1997. 18. PE 013/94. Normativ privind metodele şi elementele de calcul al siguranţei în funcţionare a instalaţiilor energetice. Bucureşti, ICEMENERG, 1995. PROIECTAREA UNEI STAŢII ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/20 KV



Pag. 87

Proiectarea Unei Statii Electrice de Transform Are

Recommend Documents