Cabina primară

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Stația primară ( CP ) sau stația de înaltă tensiune ( CAT ) este un sistem electric care are funcția de a transforma energia de intrare de înaltă tensiune (de obicei 120kV, 132kV sau 150kV, rareori chiar 60kV sau 220kV) în tensiune medie de energie (8,4, 10 , 15 sau 20 kV [1] în funcție de zona geografică care urmează să fie alimentată). În Italia există aproximativ 2000 de cabine primare.

Structura

Exemplu de diagramă cu o singură linie a unei stații principale, cu o descriere a elementelor principale.

Structura unei cabine primare este după cum urmează:

  • intrare de înaltă tensiune (AT) a liniei electrice (de preferință cel puțin două pe cabină);
  • transformator de tensiune ( TV );
  • Separatoare de linie HV;
  • transformator de curent ( TA );
  • Comutatoare de linie AT;
  • Separatoare de bare de bare HV;
  • Bare de autobuz HV ale stației primare;
  • întrerupătoare cu întrerupător HV transformator;
  • Întrerupătoare pentru transformatoare de înaltă tensiune;
  • Transformator de curent AT ( TA );
  • descărcătoare ;
  • Transformator HV / MT (de preferință cel puțin două pe stație);
  • Transformator de curent MT ( TA ) al transformatorului, partea MT;
  • Comutator transformator MT;
  • Bare de autobuz MT ale stației primare;
  • comutatoare de linie de medie tensiune;
  • transformator de curent ( TA ) al liniilor MT.

Piesa de înaltă tensiune

De înaltă tensiune linie se situează la un suport terminal și de aici așa-numita „downshells“ coboram spre stațiile electrice primare, care este, de joasă tensiune între paranteze linie conductoare care coboara de suportul terminal transformatoarelor de măsurare a tensiunii (TV), voltmetre de tip capacitiv de transformatoare mici (rareori și inductive); funcția lor este de a reduce tensiunea la valoarea nominală de 100 V pentru a o putea măsura apoi fără riscuri pentru siguranța oamenilor: de fapt, nu există instrumente de măsurare capabile să citească direct o astfel de valoare de tensiune.

Adesea există o bobină de decuplare (numită și bobină de barieră ) utilizată pentru a separa tensiunea de rețea de semnalele de înaltă frecvență utilizate în mod normal pentru efectuarea comenzilor de la distanță și a operațiilor de la distanță și transportate prin liniile de înaltă tensiune, în aval de circuitele VT, dar montate fizic în partea de sus dintre ei; în acest caz, televizorul acționează și ca un șunt capacitiv al frecvenței înalte pentru a-l trimite apoi la dispozitivele de transmisie / recepție a undelor transportate.

Pentru televizor sunt conectate (partea cabinei) separatoarelor , cu separarea vizuală a funcției pregătitoare executarea în afara lucrărilor de tensiune: aceste dispozitive pot fi operate numai în absența curentului, adică pentru a deschide întrerupătoarele. Comutatorul de scurtcircuit și de împământare (normal deschis) este de asemenea instalat aici, ceea ce vă permite să lucrați în siguranță pe linia de alimentare HV, în cazul lucrărilor care trebuie efectuate fără tensiune).

Apoi întâlnim transformatoarele de măsurare amperometrice (CT) (transformatoare amperometrice), uneori integrate în întreruptoare, care au sarcina de a micșora curentul de linie la valoarea nominală de 5 A, pentru a-l putea măsura fără riscuri pentru operatori: această măsură este utilizată pentru circuite de protecție și pentru detectarea sarcinii în linie.

Mergând mai departe, veți găsi comutatoarele . Acestea sunt dispozitive de comutare care sunt capabile să întrerupă curenții obișnuiți (în caz de manevre) dar și supracurenții care apar în caz de defecțiuni (pe automatisme controlate de dispozitive speciale de măsurare numite relee de protecție). Prin urmare, prin intermediul comutatoarelor, este posibilă deconectarea rapidă a porțiunii defecte a rețelei, limitând pe cât posibil efectele termice și mecanice pe care le provoacă supracurenții asupra celorlalte elemente ale rețelei. Întrerupătoarele de înaltă tensiune, ca izolație , pot folosi rareori ulei dielectric sau, aproape întotdeauna, un gaz numit SF 6 - hexafluorură de sulf ; (mai nou, are nevoie de mai puțină întreținere și este mai eficient).

În cele din urmă, un alt separator conectează întreruptorul la bara de bus a stației principale.

Setul de echipamente descrise mai sus (secționator de linie, VT, bobină OCV, întrerupător de circuit și CT, separator de linie de bară și conexiuni relative) constituie așa-numita "stație de linie HV".

Transformatoare

Într-o stație primară pot exista mai multe demi-bare de înaltă tensiune, posibil conectabile între ele prin deconectori (și, rareori, întrerupătoare de circuit / întrerupătoare de tensiune); cele trei faze pentru intrarea în transformator sunt derivate din bare, trecând mai întâi prin separatoare, apoi prin întreruptoare și CT similare cu cele utilizate pentru liniile de înaltă tensiune și în cele din urmă pentru descărcătoare, care limitează supratensiunile de intrare cauzate de fulgere.

Transformatorul scade apoi tensiunea la valorile rețelei MT (de la 20kV la 8,4kV). În ciuda eficienței ridicate a transformării, pierderile interne determină încălzirea transformatorului; pentru răcire, miezul feromagnetic al transformatorului este scufundat în ulei izolant și carcasa care îl conține este etanșată ermetic din exterior; uleiul circulă extern prin radiatoare și este răcit, recurgând, de asemenea, la utilizarea ventilatoarelor și / sau a pompelor de circulație în transformatoarele de mare putere. Variațiile de temperatură schimbă volumul uleiului și pentru a-i permite extinderea există un rezervor de expansiune deasupra transformatorului, numit în mod normal conservator, care poate primi sau elibera ulei după cum este necesar.

Având în vedere costul ridicat, sunt utilizate de obicei două transformatoare cu putere cuprinsă între 16 și 63 MVA, echipate cu o anumită capacitate de suprasarcină temporară. Conform standardului, supraîncărcarea poate atinge 150% dacă este de lungă durată sau 180% dacă este de scurtă durată. [2]

Fiecare transformator are apoi un regulator de tensiune (numit VSC, variator sub sarcină) care permite creșterea sau coborârea tensiunii de ieșire (+/- 10%) pentru a o adapta la modificările sarcinilor în timp; în mod normal, VSC este controlat de un dispozitiv automat (RAT, Automatic Voltage Regulator) care permite menținerea tensiunii MT constantă, deoarece sarcina absorbită de rețea și tensiunea pe partea HV variază. [3]

Piesă de medie tensiune

Secțiunea de medie tensiune (MT) este situată la ieșirea transformatoarelor. În stațiile primare mai vechi, această parte este externă, în timp ce în cele mai noi, transformatoarele de tensiune, separatoarele, transformatoarele de curent, întrerupătoarele și barele de medie tensiune sunt situate în interiorul unei clădiri.

Transformatoarele prezente în stații alimentează fiecare propria lor bară MT separată. În cazul defectării unei bare, transformatorul este alimentat înapoi printr-un cuplaj de la celelalte transformatoare rămase în funcțiune. În cazuri extreme (defectarea simultană a două transformatoare sau depășirea puterii maxime livrabile) bara de alimentare este re-alimentată, pe cât posibil, de la stațiile primare din apropiere.

Mai multe linii MT sunt ramificate de la fiecare bară MT, protejate de separatoare și comutatoare care funcționează similar cu cele HV. Mai mult, în fiecare magistrală MT există un VT pentru măsurarea tensiunii și un CT pentru fiecare linie pentru măsurarea curentului.

În așa-numitele cabine „deschise” există uneori și un transposer sau un translator , care este utilizat în locul uneia sau a două perechi de întrerupătoare-deconectare în cazul în care acesta din urmă nu mai funcționează (din cauza întreținerii sau a defectării). Pe de altă parte, în stațiile de ultimă generație sau „segregate”, perechea separator-întrerupător este detașabilă, adică este montată într-un cărucior, iar pentru efectuarea lucrărilor de întreținere sau reparații este înlocuită literal cu un alt cărucior de rezervă .

În stațiile primare pot exista, de asemenea, grupuri de corecție a factorului de putere, care sunt formate din tablouri de condensatoare care sunt utilizate pentru a reduce componenta inductivă a curentului de linie: de fapt, motoarele electrice și transformatoarele introduse în dispozitivele electrice creează componente inductive.

În Italia, în stațiile primare este instalat un dispozitiv numit bobină Petersen , al cărui scop este de a limita curenții de defect între fază și pământ . Pentru a garanta serviciul de alimentare cu energie electrică și pentru a reduce numărul de întreruperi , neutrul MT al transformatoarelor HV / MV este conectat la pământ printr-o impedanță , care are sarcina de a limita curenții de defect cauzați de componenta capacitivă a liniilor. curenți care pot atinge valori de sute de amperi , în cazul în care o fază intră în contact cu pământul. Bobina Petersen, prin urmare, prin compensarea componentei capacitive a rețelei electrice MT, reduce curenții de avarie și permite arcului electric format la punctul de avarie să se stingă mai rapid, înainte ca protecția liniei să intervină prin deschiderea întrerupător de circuit.permițând continuarea furnizării de energie electrică către utilizatori.

Piesă de joasă tensiune

În fiecare stație primară există o anumită linie MT numită „servicii auxiliare” care alimentează un transformator MT / BT, plasat în interiorul stației proprii, utilizat pentru alimentarea tuturor acelor componente care funcționează la tensiune joasă, cum ar fi: tensiunea tabloului de joasă tensiune (intern și lumini externe, porți automate, sistem de supraveghere video etc.), protecții, încărcătoare de baterii, motoare de comutare, echipamente de telecomandă și telecomandă, aparate de aer condiționat etc.

Protecții

Pentru a evita daunele grave create de tensiunile și curenții ridicați care se formează în cazul unei defecțiuni, echipamentul este instalat în cabine pentru a limita persistența defecțiunilor, prin deschiderea comutatorului relativ, care verifică constant starea tuturor elementelor electrice esențiale părți ale cabinei. Sunt clasificate în protecții HV , protecții Transformator și protecții MT și toate sunt calibrate în funcție de valori precise și întârzieri, astfel încât eșecul uneia dintre ele declanșează protecția în amonte [4], protejând întregul sistem în cel mai bun mod posibil.

Protecții AT

Protecțiile de înaltă tensiune au sarcina de a proteja liniile de înaltă tensiune care curg în stație de supracurenți care sunt creați în cazul unei defecțiuni la pământ sau a unui scurtcircuit. Sunt alcătuite din protecții la distanță și comutatoare de înaltă tensiune: protecția, putând determina cu o bună aproximare distanța față de punctul de avarie, poate interveni și în cazul unei defecțiuni pe stațiile primare adiacente acesteia conectate electric; în cazul liniilor de înaltă tensiune în principal în cablu (format din conductori izolați și îngropați) există o protecție suplimentară numită diferențial de cablu care permite detectarea defecțiunilor cauzate de deteriorarea cablului mai rapid decât protecția la distanță.

Protecții pentru transformatoare

Protecțiile pentru transformatoare au sarcina de a proteja cel mai scump element electric al întregii stații, transformatorul HV / MV; aici este o listă a principalelor protecții înrobite unui transformator HV / MV.

  • Descărcătoarele : elemente de oxid de zinc care au o rezistență variabilă invers proporțională cu valoarea tensiunii (cu cât este mai mare tensiunea, cu atât este mai mică rezistența), care au sarcina de a limita supratensiunile de pe secțiunea HV a transformatorului, în principal datorită evenimentelor atmosferice, cum ar fi fulger .
  • Protecție Buchholz : sarcina sa este de a detecta formarea anormală de gaz în interiorul transformatorului, formarea datorată descărcărilor electrice între înfășurări și indicarea unei defecțiuni în interiorul transformatorului însuși.
  • Nivelul minim de ulei : dispozitiv care emite o alarmă în cazul coborârii, sub limitele permise, a nivelului de ulei conținut în transformator.
  • Releu de temperatură maximă : termostat cu praguri multiple utilizate pentru a emite un semnal de alarmă ( temperatura maximă a primului nivel) sau pentru a determina deconectarea completă a transformatorului însuși (temperatura maximă a celui de-al doilea nivel) când sunt atinse anumite valori ale temperaturii uleiului izolant .
  • Protecțiile de supracurent : intervin dacă se detectează un curent excesiv la intrarea HV, datorită unui scurtcircuit al buclelor interne sau la ieșirea MT; acestea sunt împărțite în protecții instantanee de curent maxim (pentru valori de curent HV sau MT foarte ridicate de ordinul kA ) sau curent maxim întârziat (valori de curent care depășesc curentul nominal al transformatorului).

Protecții MT

Protecțiile MT au sarcina de a proteja liniile MT expediate ale stației.

  • Protecții pentru bare : acestea intervin doar în cazul unei defecțiuni la protecția liniei, deconectând întreaga bară MT prin deschiderea comutatoarelor transformatorului.
  • Protecții de linie : constau din două tipuri de protecții, cele pentru împământare direcțională , care detectează contactele conductoarelor cu elemente externe rețelei electrice (copaci, obiecte externe) și cele pentru curent maxim , utilizate pentru detectarea scurtcircuitelor și a supraîncărcărilor , precum și comutatorul.

Automatizare și telecomandă

Aceste dispozitive sunt, de asemenea, utilizate pentru a efectua operațiuni de deschidere / închidere a întreruptoarelor prin intermediul telecomenzii. De exemplu, dacă un operator trebuie să efectueze teste de întreținere a comutatoarelor, acesta trebuie să contacteze mai întâi centrul de operațiuni care va deschide sau închide comutatoarele după cum este necesar. Prin urmare, orice manevră în cabina primară trebuie raportată.

În fiecare cabină există așadar așa-numita telecomandă, responsabilă de conectarea (primirea / trimiterea informațiilor) cu centrul de operațiuni.

Protecțiile și telecomanda trebuie să fie alimentate de curent continuu : lipsa de energie electrică, cauzată de exemplu de deschiderea întrerupătoarelor de linie de înaltă tensiune din cauza unui fulger, ar duce și la deconectarea serviciilor auxiliare. Pentru aceasta, acestea sunt utilizate în cabine redresoare , care transformă curentul alternativ în joasă tensiune în curent continuu. Pentru a asigura eficiența serviciilor chiar și fără alimentare cu energie electrică din rețeaua electrică, se folosesc baterii , ținute constant sub sarcină de către redresor, care intră în funcțiune în caz de urgență. Bateriile tradiționale sunt de tip plumb-acid , în timp ce cele mai recente sunt în gel (care implică costuri mai mici și întreținere mai mică); protecțiile și motoarele comutatoarelor sunt alimentate la 110V, telecomanda și sistemele de comunicații la 24V.

Înainte de apariția automatizării , stațiile principale erau păzite 24 de ore pe zi de unul sau mai mulți operatori; astăzi singurele intervenții umane sunt întreținerea (care trebuie făcută în mod regulat) sau reparațiile.

Ieșirea de medie tensiune va fi adusă la stațiile de medie tensiune , în care va fi transformată la rândul său în joasă tensiune (400 / 230V).

Notă

  1. ^ În Italia, valoarea standardizată standard a tensiunii medii este de 20kV, de fapt toate echipamentele nou instalate, cablurile etc. (construite începând cu 01.01.1990) trebuie să poată fi acționate la tensiunea standard + 20% (24kV) indiferent de tensiunea lor reală de funcționare (DK5310 Copie arhivată ( PDF ), pe enel.it. URL accesat la 21 decembrie 2008 (arhivat din original la 13 septembrie 2008) . ). În orice caz, valoarea de funcționare este strâns legată de zona geografică în care este construită instalația, în special în nordul Italiei, unde lungimea liniilor MT este mai mică, tensiunea de funcționare este de 15 kV, în timp ce în sudul Italiei o tensiune de 20 Funcționarea kV, deoarece zonele sunt mai puțin populate, iar liniile MT sunt mai lungi. În cazuri rare, în orașe se utilizează tensiuni de funcționare mai mici. Această inegalitate derivă din alegerile făcute în anii 1950 și 60, când tensiunile erau de 7,5 kV pentru nordul Italiei și 10 kV pentru sudul Italiei, apoi, de-a lungul anilor, acestea au fost dublate doar prin modificarea înfășurărilor transformatoarelor de înaltă tensiune. În caz contrar, tensiunea mai mică sau egală cu 10kV a fost lăsată doar datorită prezenței unui sistem foarte vechi care ar fi neeconomic de înlocuit (gândiți-vă de exemplu la deschiderea prelungită a săpăturilor pentru înlocuirea tuturor cablurilor prezente în centrele marilor orașe sau cu mare impact istoric / artistic)
  2. ^ STANDARD CEI 14-15: 2006. "Transformatoare de putere. Partea 7: Ghid de sarcină pentru transformatoare cufundate în ulei", tab.4
  3. ^ J. Machowski, JW Bialek și JR Bumby, Power System Dynamics: Stability and Control , ediția a II-a, Wiley, 2008, ISBN 978-0-470-72558-0 .
  4. ^ În caz de eșec al protecțiilor MV, cu o anumită întârziere, intervin protecțiile transformatorului; dacă protecția transformatorului nu intervine, intervin protecțiile liniilor de înaltă tensiune; în cazul în care nici acestea nu intervin, există o deconectare completă a stației de către protecțiile liniilor de înaltă tensiune ale stațiilor vecine: în practică, protecțiile ierarhic superioare acționează ca o întărire pentru protecțiile de la nivelul inferior

Bibliografie

  • Fiorenzo Stevanato, Diego Busetto, Tehnologia sistemelor de înaltă tensiune , Roma, IML, 2016 ISBN 9788892310100

Elemente conexe