Bussystemen voor distributie- en transformatorstations

Voor de transmissie en distributie van elektrische energie worden bovenleidingen of stroomkabels met verschillende spanningsniveaus gebruikt, en hun selectie is gebaseerd op een analyse van technische en economische aspecten.

Om een ​​hoge betrouwbaarheid van de stroomvoorziening te garanderen, kunnen elektrische netwerken min of meer uit meerdere ketens bestaan. Dit maakt het mogelijk om bij uitval van individuele transmissielijnen consumenten via andere lijnen te blijven bevoorraden.

De punten op netwerken waar twee of meer lijnen samenkomen, worden knooppunten genoemd. Op deze knooppunten zijn altijd schakelinrichtingen geplaatst die bedoeld zijn om individuele lijncircuits af te sluiten bij storingen of onderhoud en reparatie.

Alle hiervoor benodigde schakelinrichtingen alsmede meet-, regel-, beveiligings- en hulpapparatuur bevinden zich in een verdeelstation.

Als naast deze apparaten transformatoren in het verdeelstation worden geïnstalleerd om toch het niveau te veranderen, wordt zo'n onderstation genoemd onderstation.

Distributiestations zijn uitgerust met de volgende structurele hoofdelementen:

• Shina;
• Scheidingsschakelaar;
• Aan/uit-schakelaar;
• stroom- en spanningsomzetters;
• Overspanningsbegrenzer;
• Aardingsschakelaar;
• Eventueel: transformator.

Onderstations zijn uitgerust met samenstellingen en componenten met technische kenmerken die voldoen aan de eisen en mogelijke mechanische en elektrische belastingen.

Omdat moderne onderstations voornamelijk op afstand worden bestuurd, zijn ze uitgerust met extra bewakings- en besturingsapparatuur. Daarnaast zijn onderstations uitgerust met meet- en meetapparatuur voor de levering van elektriciteit aan consumenten, evenals overspanningsbeveiligingen.

Het belangrijkste element van het distributiestation is de rail. In de regel ziet het eruit als een korte luchtleiding. Voor zeer hoge stromen wordt het in een inwendig oliegekoelde buis gelegd.

Er zijn verschillende soorten busopstellingen en de keuze voor een bepaalde opstelling hangt af van verschillende factoren, zoals systeemspanning, positie van het onderstation in het systeem, betrouwbaarheid van de voeding, flexibiliteit en kosten.

Vanuit fysiek oogpunt is de bus het knooppunt van het netwerk. Op dit punt beginnen en eindigen afzonderlijke regels, die in deze context worden genoemd voeders.

Feeders kunnen worden in- en uitgeschakeld met behulp van schakelaars. Omdat deze schakelaars bedrijfsstroom voeren en, in geval van storing, noodstroom, worden ze vermogensschakelaars genoemd.

Moderne hoogspanningsschakelaars niveau tot 380 kV zijn in staat om betrouwbaar en schadevrij stromen tot 80 kA in/uit te schakelen. Stroomschakelaars hebben regelmatig onderhoud nodig.

Om de veiligheid van dergelijke werkzaamheden te waarborgen, zijn de stroomonderbrekers uitgerust met de zgn scheiders… In tegenstelling tot stroomschakelaars kunnen scheidingsschakelaars alleen worden in- / uitgeschakeld in de uit-stand, dwz. pas na het openen van de overeenkomstige stroomonderbrekers.

Om foutieve schakelhandelingen te voorkomen, zijn scheiders en stroomonderbrekers onderling mechanisch vergrendeld.

Bovendien zijn de scheiders ontworpen om een ​​zichtbaar uitschakelpunt te creëren, aangezien dit punt bij stroomschakelaars zich in de boogkoker bevindt en aan het zicht is onttrokken. Volgens veiligheidsregels moet bij het loskoppelen van delen van hoogspanningslijnen het loskoppelpunt zichtbaar zijn.

Om onderhoudswerkzaamheden aan de rails te kunnen uitvoeren zonder de voeding te onderbreken, dient het verdeelstation te zijn voorzien van minimaal twee parallelle rails.

Om de flexibiliteit van het netwerk te vergroten, is het mogelijk om individuele feeders met behulp van scheiders op de rails aan te sluiten. Daarnaast kan, om de bewegingsvrijheid te vergroten, de spoorstaaf worden opgedeeld in meerdere secties (het zogenaamde Langsdeel van de spoorstaaf).

Dankzij deze maatregelen kan een groot elektrisch netwerk opgedeeld worden in meerdere secties met galvanische scheiding, wat de hoeveelheid stromen bij een eventuele kortsluiting beperkt.

De beschreven acties worden meestal corrigerende schakelbewerkingen genoemd en de optimale netwerkconfiguratie wordt vooraf bepaald met behulp van programma's voor belastingsverdeling en kortsluitbeveiliging.

Door deze operaties te optimaliseren, kan het volledige potentieel van het elektriciteitsnet worden benut zonder gevaarlijke werkomstandigheden te creëren.

Distributie- en transformatorstations zijn verdeeld in afzonderlijke panelen die specifieke functies vervullen. Er zijn stroompanelen, stopcontactstroompanelen en verbindingspanelen.

Het ontwerp van de afzonderlijke panelen is meestal uniform. In elektrische schema's worden panelen altijd unipolair weergegeven. Dit betekent dat in schema's van dit type, met behulp van standaardsymbolen, alleen de apparaten worden weergegeven die nodig zijn voor de werking van de installatie.

Schematisch diagram van de voeding

Volgens het schema dat in de afbeelding wordt getoond, worden zowel stroompanelen als panelen met uitgaande stroomapparaten gebouwd. Beide scheiders zijn ontworpen om de vermogenschakelaar samen met stroom- en spanningsmeettransformatoren uit te schakelen.

Als de installatie uit meerdere bussen bestaat, moet het aantal busscheiders voor twee bussen met het overeenkomstige aantal keren worden verhoogd.

Instrumenttransformatoren registreren de relevante parameters die nodig zijn voor werking, tel- en beveiligingsapparatuur.

Een aardingsschakelaar wordt gebruikt om de lijn te beschermen tegen inductieve en capacitieve effecten van aangrenzende lijnen tijdens onderhoud, en om te beschermen tegen blikseminslag. Vanwege zijn functie wordt de aardingsschakelaar ook wel een service-aardingsschakelaar genoemd.

Om in geval van calamiteit grotere delen van het netwerk af te sluiten of noodzakelijk onderhoud uit te voeren, worden meestal minimaal twee parallelle bussen gebruikt.

Dubbel railsysteem

Met behulp van de voedingsschakelaar op de aansluitplaat kunnen beide bussen op één knooppunt worden aangesloten. Dit type verbinding wordt een kruisverbinding genoemd. Dankzij de dwarsverbinding kunnen de rails worden verwisseld zonder de stroomvoorziening te onderbreken.

Vermogenspanelen en eventueel panelen met uitgaande voedingsapparaten kunnen op verschillende bussen worden aangesloten, waardoor de stroomvoorziening niet wordt onderbroken.

Omdat de scheidingsschakelaars alleen in de uit-stand kunnen worden in-/uitgeschakeld, moet de netschakelaar in de aansluiting van de beide bussen worden geïntegreerd. Als de rails met elkaar zijn verbonden, moet u eerst beide scheiders sluiten en pas daarna de aan / uit-schakelaar.

Bij het aansluiten van de rails moeten passende maatregelen worden genomen (bijvoorbeeld schakelen van de aftapwisselaars van de transformatoren) om hun potentiaal gelijk te maken, anders zullen er hoge transiëntstromen in de rails verschijnen bij het aansluiten van de rails.

Na het aansluiten van de rails kan eventueel aan- en afgekoppeld worden van de voedingen omdat er geen potentiaalverschil meer is in de rails.

Het is alleen nodig om ervoor te zorgen dat de andere scheider op dezelfde feeder sluit voordat een scheider wordt geopend. Anders wordt de scheider bij het openen belast, wat vernieling en zelfs schade aan andere componenten van de installatie kan veroorzaken.De scheiders zijn daarom beveiligd tegen onbedoeld openen door middel van speciale vergrendelingen (elektrisch en pneumatisch).

Om de basisprocessen die plaatsvinden in een verdeelstation te bestuderen, kun je een experimenteel circuit samenstellen waarmee je basisschakelhandelingen kunt uitvoeren.

Experimentele standaard

Schematisch diagram van de experimentele stand

Zo'n experimentele stand voor de studie van bussystemen van distributie- en transformatorstations (laboratoriumstand van het Duitse bedrijf Lucas-Nuelle) bevindt zich in het informatiecentrum "Econtechnopark Volma".

Voor een beschrijving van de leerlaboratoriumapparatuur van het Resource Center, zie hier — en hier —

SCADA-screenshot voor Power Lab: dubbele bus

De analyse van de spannings- en stroomparameters wordt uitgevoerd met behulp van de software SCADA for power Lab (SO4001-3F). Om het meeste uit een dubbel bussysteem te halen, wordt aanbevolen om elke bus op zijn eigen spanningsbron aan te sluiten.