SŁUPOWE STACJE TRANSFORMATOROWE NOWE ROZWIĄZANIA

Transkrypt

1 inŝ. Włodzimierz Szajkowski mgr inŝ. Waldemar Kiwitt inŝ. Jacek Cwojdziński P.P.U. Elprojekt Poznań SŁUPOWE STACJE TRANSFORMATOROWE NOWE ROZWIĄZANIA Jak ogólnie wiadomo Przedsiębiorstwo Projektowo Usługowe ELprojekt Sp. z o.o. od 1991 roku opracowuje albumy typizacyjne dla napowietrznych linii średniego i niskiego napięcia oraz słupowych stacji transformatorowych. Zaproponowane w nich rozwiązania powtarzalne są stosowane w wielu projektach inwestycyjnych na terenie całego kraju. Zgodnie z zapisami Ustawy o Prawie Autorskim i Prawach Pokrewnych (Dz. U. 1994r. Nr 24 poz. 83 z późniejszymi zmianami) prawa do produkcji konstrukcji wykonywanych wg tych opracowań posiadają firmy, które podpisały stosowne umowy licencyjne. Przy okazji róŝnego rodzaju spotkań, seminariów, konferencji przedstawiane były informacje na temat nowych publikacji i zawartych w nich rozwiązań. Zgodnie z powyŝszą tradycją, równieŝ przy tej okazji zaprezentowane zostaną katalogi wydane w okresie ostatniego roku nakładem Polskiego Towarzystwa Przesyłu i Rozdziału Energii elektrycznej oraz Stowarzyszenia STELEN autorstwa P.P.U. Elprojekt. 1. Album Linii Napowietrznych Średniego Napięcia z przewodami gołymi AFL 35(50) mm 2 na Ŝerdziach w układzie trójkątnym - LSNS tom I wydanie wrzesień 2006 Opracowanie zawiera konstrukcje słupów z wykorzystaniem tylko pojedynczych Ŝerdzi wirowanych E i Ŝelbetowych śn (słupy przelotowe). Rys. 1. Zamocowanie poprzeczników na słupie z Ŝerdzi wirowanej - brak obejm mocujących. 1

2 Ze względu na róŝnorodność średnic produkowanych obecnie Ŝerdzi wirowanych w zaproponowanych rozwiązaniach zrezygnowano ze stosowania obejm mocujących poprzeczniki do słupa lub zastąpiono je jednym uniwersalnym elementem mocującym. 2. Album Linii Napowietrznych Średniego Napięcia z przewodami niepełnoizolowanymi o przekroju mm 2 w układzie pionowym na Ŝerdziach drewnianych - LSNid tom I wydanie październik 2006 Album Słupów z Odłącznikami i Rozłącznikami dla linii napowietrznych średniego napięcia z przewodami niepełnoizolowanymi o przekroju mm 2 w układzie pionowym na Ŝerdziach drewnianych - LSNid-o tom II wydanie luty 2007 Album Słupów z Głowicami Kablowymi, Odłącznikami i Rozłącznikami dla linii napowietrznych średniego napięcia z przewodami niepełnoizolowanymi o przekroju mm 2 w układzie pionowym na Ŝerdziach drewnianych - LSNid-g tom III wydanie luty 2007 W w/w opracowaniach przedstawiono konstrukcje słupów w oparciu o impregnowane Ŝerdzie drewniane, wykonane wg Warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać Ŝerdzie drewniane do budowy napowietrznych linii energetycznych wyd. PTPiREE, kwiecień Przedstawiono równieŝ m.in. rozwiązania zawieszenia przewodów przy zastosowaniu uchwytów odciągowych, nie wymagających zdejmowania izolacji przewodu, produkcji firm ENSTO-POL i GENERIK (rys. 1). Rys. 1. Zastosowanie uchwytów odciągowych, nie wymagających zdejmowania izolacji przewodu. 2

3 Dla słupów funkcyjnych opracowano rozwiązania z wykorzystaniem odłączników i rozłączników firmy ABB typu ONIII i NPS, m.in. z moŝliwością wariantowego uziemienia linii lub kabla. Rys. 2. Przykład sylwetki słupa krańcowego z głowicami kablowymi i rozłącznikiem NPS. 3. Album Słupowych Stacji Transformatorowych Z uwagi na zainteresowanie energetyki zawodowej oraz przemysłowych odbiorców słupowymi stacjami transformatorowymi z z transformatorem o mocy 630kVA w roku 2005 P.P.U. Elprojekt opracował album w/w stacji pod nazwą: 3

4 Album Słupowych Stacji Transformatorowych na słupach pojedynczych z Ŝerdzi wirowanych typu E - STSRS-20/630 tom I wydanie Przedmiot i zakres opracowania a) Przedmiotem opracowania są jednoŝerdziowe stacje transformatorowe słupowe SN/nN z transformatorem o mocy docelowej 630 kva, zasilane po stronie SN linią napowietrzną lub kablową i odejściami kablowymi po stronie nn umoŝliwiające zastosowanie rozwiązań ułatwiających eksploatacje, zwiększenie bezpieczeństwa obsługi i osób postronnych oraz ochrony środowiska naturalnego. Proponowane rozwiązania przewidują montaŝ hermetycznego transformatora (bez konserwatora i poduszki powietrznej pod pokrywą) o mocy do 630 kva oraz zastosowanie aktualnie produkowanego osprzętu i aparatury. Stacje spełniają wymagania normy PN-E b) Zakres opracowanych rozwiązań jednoŝerdziowych stacji transformatorowych typu STSRS-20/630 obejmuje: - stacje transformatorowe zasilanie po stronie SN linią napowietrzną - wariant I i II, - stacje transformatorowe zasilanie po stronie SN linią kablową, - wykonanie sprowadzeń po stronie niskiego napięcia z transformatora do rozdzielnicy wolnostojącej kablami miedzianymi dobranymi do max. mocy transformatora, - wyprowadzenia tylko kablowych obwodów niskiego napięcia z rozdzielnicy wolnostojącej. Podstawowe dane techniczne: Napięcie nominalne sieci: 15 kv i 20 kv NajwyŜsze napięcie urządzenia: 17,5 kv i 24 kv po stronie SN i 1,0 kv po stronie nn Zasilanie stacji SN: - przewody gołe AFL 6 35, 50 i 70 mm 2 - przewody niepełnoizolowane 50 i 70 mm 2 - kable jednoŝyłowe o izolacji i powłoce polietylenowej lub tradycyjne Moc transformatora: do 630 kva - masa max kg Typ Ŝerdzi: strunobetonowe wirowane typu E o dł. 8,2; 9; 10,5 i wytrzymałości 10 kn oraz o dł. 12 m i 13,5 m i wytrzymałości 15; 17,5; 20 i 25 kn. 4

5 Izolacja: po stronie SN - izolatory stojące LWP 8-24, LWZ 8-24 (standard) - izolatory wiszące LP 60/5U, LP 60/8U, CS70AA20, CS70AA30 - lub dobrana indywidualnie Stopień obostrzenia: 0, 1, 2 i 3 Rodzaj gruntu: średni i słaby Rodzaj fundamentu: z prefabrykatów, studnia z kręgów Strefa klimatyczna WI, WII - obciąŝenie wiatrem SI, SII, SIa, SIIa - obciąŝenie sadzią Obwody niskiego napięcia kablowe Rozdzielnica niskiego napięcia szafa rozdzielcza kablowa na fundamencie obok stacji Rozpowszechnianie w/w publikacji wywołało duŝe zainteresowanie przedmiotowymi stacjami, jednakŝe zakres ich zastosowania znacznie ograniczał wymóg większości Zakładów Energetycznych, dotyczących montaŝu układów pomiarowych dla pomiaru energii elektrycznej po stronie średniego napięcia. Z uwagi na powyŝsze został przez P.P.U. Elprojekt opracowany i wydany nakładem Stowarzyszenia STELEN Album Słupowych Stacji Transformatorowych - STSRS-20/630 tom III wydanie Zawierający równieŝ rozwiązania stacji z transformatorem o mocy do 630kVA z odłącznikami i pomiarem pośrednim. Przedmiot i zakres opracowania a) Przedmiotem opracowania są jednoŝerdziowe stacje transformatorowe słupowe SN/nN z transformatorem o mocy docelowej 630 kva, zasilane po stronie SN linią napowietrzną lub kablową i odejściami kablowymi po stronie nn. Zastosowane rozwiązania ułatwiają eksploatację, zwiększają bezpieczeństwo obsługi i osób postronnych oraz środowiska naturalnego. Proponowane rozwiązania przewidują montaŝ hermetycznego transformatora (bez konserwatora i poduszki powietrznej pod pokrywą) o mocy do 630 kva oraz zastosowanie aktualnie produkowanego osprzętu i aparatury. Stacje spełniają wymagania normy PN-E b) Zakres opracowanych rozwiązań jednoŝerdziowych stacji transformatorowych typu STSRS-20/630 obejmuje: 5

6 stacje transformatorowe zasilane po stronie SN linią napowietrzną, stacje transformatorowe zasilane po stronie SN linią kablową, wykonanie sprowadzeń po stronie niskiego napięcia z transformatora do rozdzielnicy wolnostojącej kablami miedzianymi dobranymi do max. mocy transformatora, wyprowadzenia tylko kablowych obwodów niskiego napięcia z rozdzielnicy wolnostojącej. Uwagi: 1) Album stacji transformatorowych STSRS 20/630 zawiera rozwiązania z zastrzeŝeniami zgłoszonymi w Urzędzie Patentowym RP pod numerem P ) Zgodę na produkcję stacji w oparciu o rozwiązania w/w albumu posiadają tylko firmy uprawnione, których listę umieszczono na początku albumu. Aktualność listy do wglądu w zespole autorskim. 3) W świetle przepisów O Prawie Autorskim powielanie i dokonywanie zmian w rozwiązaniach bez zgody zespołu autorskiego jest wzbronione. Podstawowe dane techniczne: Napięcie nominalne sieci SN: 15 kv i 20 kv NajwyŜsze napięcie urządzenia: 17,5 kv i 24 kv po stronie SN i 1,0 kv po stronie nn Zasilanie stacji SN: - przewody gołe AFL 6 35, 50 i 70 mm 2 - przewody niepełnoizolowane 50 i 70 mm 2 - kable jednoŝyłowe o izolacji i powłoce polietylenowej lub tradycyjne Moc transformatora: do 630 kva - masa max kg Typ Ŝerdzi: strunobetonowe wirowane typu E o długości 8,2; 9; 10,5 i wytrzymałości 10 kn oraz o długości 12 m i 13,5 m i wytrzymałości 15; 17,5; 20 i 25 kn. Izolacja: po stronie SN - izolatory stojące LWP 8-24, LWZ 8-24, LP 45/U - izolatory wiszące LP 60/5U, LP 60/8U, CS70AA20, CS70AA30, H E.E, CS 70/515EE, CS 70/635 EE, CS70E17E17 - lub dobrana indywidualnie Stopień obostrzenia: 0, 1, 2 i 3 6

7 Rodzaj gruntu: średni i słaby Rodzaj fundamentu: z prefabrykatów, studnia z kręgów Strefa klimatyczna: WI, WII - obciąŝenie wiatrem SI, SII, SIa, SIIa - obciąŝenie sadzią Obwody niskiego napięcia: kablowe Rozdzielnica niskiego napięcia: szafa rozdzielcza kablowa na fundamencie obok stacji Rodzaj pomiaru energii: - pośredni trójsystemowy, - pośredni dwusystemowy. Warianty rozwiązań i oznaczenia Stacje opracowano dla dwóch zasadniczych typów w zaleŝności od sposobu zasilania linią po stronie średniego napięcia: a) napowietrzna [jako słup krańcowy w linii napowietrznej], b) kablowa [jako słup z głowicą kablową dla linii kablowej SN]. Dla określenia typu stacji przyjęto następujące oznaczenia: 7

8 Przedstawione oznaczenia powinny być umieszczone trwale na tablicy identyfikacyjnej stacji transformatorowej. Zakres stosowania stacji transformatorowych Zamieszczone w niniejszym albumie stacje transformatorowe przeznaczone są do zasilania odbiorców wiejskich, miejskich, osiedli mieszkaniowych oraz obiektów przemysłowych z sieci napowietrznej lub kablowej średniego napięcia nominalnego 15 kv lub 20 kv. śerdź napowietrznej stacji transformatorowej pełni rolę słupa krańcowego: a) dla przewodów gołych z poprzecznikiem PSts-1 o rozstawie przewodów b = 1,2 m dla naciągu wypadkowego do 12 kn z poprzecznikiem PSts-2 o rozstawie przewodów b = 1,8 m dla naciągu wypadkowego do 18,75 kn b) dla przewodów niepełnoizolowanych z poprzecznikiem PSts-3 o rozstawie przewodów b = 0,7 m dla naciągu wypadkowego do 16,62 kn. W przypadku przewodów gołych w zaleŝności od zastosowanego naciągu i gabarytu linii b na słupie przed stacją transformatorową, maksymalne długości przęsła gabarytowego podano w tablicy 1. 8

9 Tablica 1. Dopuszczalne długości przęsła gabarytowego napowietrznej linii SN od stacji do pierwszego słupa (gabaryt linii b na pierwszym słupie z trójkątnym układem przewodów przyjęto wg albumów LSN wydanych nakładem PTPiREE lub STELEN) Dla linii napowietrznej SN z przewodami niepełnoizolowanymi długość przęsła przed stacją dobrać wg albumu LSNi wydanych nakładem PTPiREE. Zasilanie stacji transformatorowych kablowych przewidziano jednoŝyłowymi kablami SN w izolacji z polietylenu usieciowanego lub tradycyjnymi zakończonymi głowicami termo lub zimnokurczliwymi mocowanymi bezpośrednio na ogranicznikach przepięć z izolacją silikonową. Głowice kablowe, izolatory, ograniczniki przepięć, łączniki i przekładniki SN powinny posiadać odpowiednio dobraną drogę upływu do strefy zabrudzeniowej w miejscu zainstalowania. Posadowienia wszystkich typów stacji dobrane są do dopuszczalnej wytrzymałości Ŝerdzi, podanej na kartach albumowych. Ochrona przepięciowa Ochronę przepięciową linii naleŝy wykonać zgodnie z Rozporządzeniem MGiE oraz MBiPMB z dnia (Dziennik Budownictwa nr 6 poz. 21 z ) oraz aktualnymi wskazówkami Ochrona sieci elektroenergetycznych od przepięć z 2005r. (opracowanie PTPiREE). Przykłady doboru ograniczników przepięć SN dla poszczególnych napięć sieci z izolowanym punktem zerowym lub kompensacją prądu ziemnozwarciowego z nieznanym czasem wyłączenia zwarcia przedstawiono w tablicy 2. Dobór uwzględnia ograniczniki przepięć z zalecanym prądem wyładowczym 10 ka i przeznaczone do stosowania w I, II i III strefie zabrudzeniowej. 9

10 Dla sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor i znanym czasem wyłączenia zwarć doziemnych, doboru ograniczników przepięć naleŝy dokonać w oparciu o zalecenia poszczególnych producentów. Tablica 2. Ograniczniki przepięć SN przykład doboru UWAGA: SBK I - do stosowania w I i II strefie zabrudzeniowej SBK II - do stosowania w III strefie zabrudzeniowej pozostałe typy do stosowania we wszystkich trzech strefach zabrudzeniowych. Od strony linii niskiego napięcia transformator chroniony jest beziskiernikowymi ogranicznikami przepięć nn zainstalowanymi na zaciskach niskiego napięcia transformatora. Przykład doboru ograniczników przepięć przedstawiono w tablicy 3, a szczegóły montaŝu w dalszej części albumu. Tablica 3. Ograniczniki przepięć nn przykład doboru 10

11 Zabezpieczenie transformatorów Zabezpieczenie transformatorów przed skutkami od zwarć i przeciąŝeń przewiduje się podstawowo za pomocą wysokonapięciowych wkładek bezpiecznikowych, których dobór przedstawiono w tablicy 4, a ich parametry w tablicy 5. WyŜej wymienione wkładki bezpiecznikowe stanowią równocześnie zabezpieczenie dla przekładników SN zainstalowanych na stacjach z pośrednim pomiarem energii. Tablica 4. Ograniczniki przepięć nn przykład doboru Tablica 5. Wysokonapięciowe wkładki bezpiecznikowe 11

12 Pośredni pomiar energii Pośredni pomiar energii w oparciu o napowietrzne prądowe i napięciowe przekładniki SN rozwiązano w wariancie trójsystemowym (P3) i dwusystemowym (PA). Przykładowe schematy połączeń, widoków tablic pomiarowych oraz szczegóły wykonania przedstawiono na kartach albumowych w części III - elementy związane. Parametry przekładników przedstawiono w tablicy 6 i 7. Mogą one być stosowane w I, II i III strefie zabrudzeniowej dla sieci o Un - 15 i 20kV. Tablica 6. Wysokonapięciowe wkładki bezpiecznikowe UWAGI: 1. Przekładniki o mocy (15VA) zamawiać dla pomiarów z trzema licznikami indukcyjnymi. 2. Przekładniki spełniają wymaganą klasę dokładności w zakresie od 5% do 120% znamionowego prądu pierwotnego Ipn. 3. Podane w tablicy 6 wartości prądów I th i I dyn są górnymi wartościami uwzględniającymi wartość prądów ograniczonych przez zalecane wkładki topikowe dobrane wg tablicy 5. Tablica 7. Dane przekładników napięciowych UWAGI: 1. Przekładniki o mocy (30VA) zamawiać dla pomiarów z licznikami indukcyjnymi. 12

13 Przykłady zamówień dla przekładników produkcji ABB lub KPB INTRA A) Przekładnik prądowy typu: - TPO lub: - CTSO 38 - poziom izolacji: - 17,5/38/95-36/70/170 - przekładnia: - 20/5-20/5 - klasa dokładności: - 0,5-0,5 - współczynnik bezpieczeństwa przyrządu: - FS5 - FS5 - moc: - 10 VA - 10 VA - prąd cieplny jednosekundowy Ith1s: - 6,3 ka - 6,3 ka - prąd dynamiczny: - 16 ka - 16 ka - wykonanie: - P1-P2/S1-S2(1-rdzeniowy) - P1-P2/S1-S2(1-rdzeniowy) B) Przekładnik napięciowy typu: - TJO6 lub: - VTO 38 - poziom izolacji: - 17,5/38/95-17,5/38/95 - przekładnia: - 15:Ö3/0,1:Ö3-15:Ö3/0,1:Ö3 - klasa dokładności: - 0,2-0,2 - moc: - 10 VA - 10 VA - wykonanie: - A-N/a-n(1-rdzeniowy) - A-N/a-n(1-rdzeniowy) Na stacjach z pośrednim pomiarem energii zaleca się stosowanie kompletu przekładników prądowych i napięciowych od jednego wytwórcy. W III części albumu z elementami związanymi zamieszczono przykładowe schematy połączeń dla pośrednich pomiarów energii z licznikami indukcyjnymi o zakresie temperatury pracy -30 C do +65 C oraz elektronicznymi o zakresie temperatur pracy -25 C do +55 C. Szafki z licznikami energii mogą być montowane bezpośrednio na słupie stacji transformatorowej lub jako wolnostojące ustawione w jej pobliŝu w indywidualnej obudowie albo wydzielonej części szafy kablowej z obwodami niskiego napięcia. Ochrona środowiska: a) utylizacja: Stacja wykonana jest z elementów podlegających utylizacji po zakończonym czasie eksploatacji. 13

14 b) zabezpieczenie przed wyciekiem oleju: Aktualnie produkowane hermetyczne transformatory o mocy 630 kva i górnym napięciu 21 kv zawierają około 340 do 450 l oleju, którego niebezpieczeństwo wycieku jest znikome ze względu na ich budowę i jakość wykonania. Zgodnie z normą PN-E-05115:2002 punkt w instalacji napowietrznej nie jest konieczna misa olejowa, jeŝeli ilość oleju w jednym transformatorze jest mniejsza niŝ 1000 l. Jednak zaleca się wykonanie podsypki Ŝwirowej o grubości 20 cm na 5 cm warstwie ubitego piasku i wymiarach obrzeŝa 2 2 m, przewidzianą do wymiany w przypadku ewentualnego wycieku oleju. PowyŜsze nie ma zastosowania, gdy lokalne przepisy stanowią inaczej. NaleŜy wtedy zgodnie z punktem w/w normy indywidualnie zaprojektować misę olejową z uwzględnieniem odprowadzenia wody opadowej i jej separacji od oleju. Opracowanie obejmuje następujące warianty słupowych stacji transformatorowych: 14

15 15

16 16

17 17

18 18

19 19

20 Przykładowy schemat elektryczny stacji transformatorowej STSRS-20/630-K-10,5/10-OP3 z odłącznikiem i pomiarem pośrednim (rys. X). Szczegóły montaŝu przekładników prądowych i napięciowych: a) trójsystemowy pomiar energii (P3) rys. X1a, b) dwusystemowy pomiar energii (PA) rys. X1b. Album zawiera równieŝ przykładowe schematy połączeń dla: - trójsystemowego, dwutaryfowego pomiaru energii czynnej i biernej z licznikiem indukcyjnym, - trójsystemowego, wielotaryfowego pomiaru energii czynnej i biernej z licznikiem elektronicznym, - dwusystemowego, wielotaryfowego pomiaru energii czynnej i biernej z licznikiem elektronicznym. 20

21 Rys. X. Schemat elektryczny stacji transformatorowej z odłącznikiem i pomiarem pośrednim. 21

22 Rys. X1. Szczegóły montaŝu przekładników prądowych i napięciowych 22

23 Rys. X2. Kompletne rozwiązanie szafki pomiarowej przystosowanej do montaŝu na słupie Kompletne rozwiązanie szafki pomiarowej przystosowanej do montaŝu na słupie z moŝliwością dokonywania zdalnych odczytów wskazań licznika zamieszczone zostało w albumie jako wyrób jednej z firm posiadających licencję na produkcję w/w stacji (rys. X2). 23