Katedra Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa Ćwiczenia laboratoryjne Instrukcja do ćwiczenia Stacje transformatorowe Autor: dr inż. Sergiusz Boron Gliwice, listopad 2011 r.
-2-1. Wstęp Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z przeznaczeniem i budową stacji transformatorowych stosowanych w podziemnych wyrobiskach zakładów górniczych. Stacje transformatorowe służą do przekształcania (najczęściej obniżania) wartości napięcia, z tego względu głównym elementem ich wyposażenia elektrycznego jest transformator. Stacje zawierają również aparaturę łączeniową, zabezpieczeniową i sterującą. Do zasilania sieci elektroenergetycznych w oddziałach wydobywczych stosuje się przewoźne stacje transformatorowe, które są przemieszczane w ślad za postępem robót górniczych (wynika to z konieczności lokalizowania ich w możliwie niedużej odległości od zasilanych odbiorników w celu ograniczenia spadków napięcia). Górnicze stacje transformatorowe budowane są jako normalne i ognioszczelne, przy czym wyposażenie stacji ognioszczelnych, zwłaszcza starszej konstrukcji, jest ograniczone do niezbędnego minimum. Wynika to z dążenia do ograniczenia wymiarów stacji oraz jej masy w celu ułatwienia transportu oraz możliwości lokalizacji stacji w świetle wyrobiska (bez budowy wnęk). Górnicze stacje transformatorowe przeznaczone są do zasilania sieci niskonapięciowych o napięciu znamionowym 500 lub 1000 V a także sieci o napięciu 3300 V. Napięcie znamionowe strony górnej transformatorów wynosi 6000 V, napięcie znamionowe dolne jest z reguły 5 % wyższe od napięcia znamionowego sieci zasilanej ze stacji, przy czym istnieje możliwość regulacji (ręcznej, po wcześniejszym odłączeniu transformatora od sieci zasilającej) przekładni transformatora w zakresie ±5 % za pomocą tzw. zaczepów (regulacja odbywa się poprzez zmianę liczby zwojów uzwojenia górnego). Stacje transformatorowe górnicze wyposażone są w transformator suchy trójfazowy, przy czym moce znamionowe transformatorów zawierają się w przedziale od 200 do ponad 2000 kva. 2. Budowa stacji transformatorowej budowy przeciwwybuchowej typu MAR-400/6 PM Rys. 2.1. Widok ognioszczelnej stacji transformatorowej typu MAR-400/6 PM Obudowa ognioszczelnej stacji transformatorowej typu MAR-400/6 PM wykonana jest z blachy stalowej o grubości 5 25 mm i składa się z pięciu połączonych ze sobą ognioszczelnych komór. Obudowa umieszczona jest na podwoziu wyposażonym w koła jezdne ułatwiające transport stacji do miejsca zainstalowania. Widok stacji przedstawiony jest na rys. 2.1 natomiast schemat elektryczny na rys. 2.2.
-3- Rys. 2.2. Schemat elektryczny stacji transformatorowej MAR-400/6 PM Q rozłącznik, Tg transformator główny, Tp transformator pomocniczy, F bezpieczniki topikowe, PP przekładniki prądowe, K stycznik główny Komora transformatora mieści transformator główny. Do powierzchni zewnętrznej komory przyspawane są rury stalowe tworzące radiator zwiększający intensywność oddawania ciepła. Komora górnego napięcia wyposażona jest w drzwi uchylne otwierane za pomocą klucza specjalnego. W komorze tej znajduje się rozłącznik OKR-6/6-1 przeznaczony do załączania i wyłączania prądu biegu jałowego transformatora głównego. Stan styków rozłącznika widoczny jest poprzez cztery okienka umieszczone w drzwiach komory. Napęd rozłącznika oraz drzwi komory górnego napięcia sprzężone są z blokadą mechaniczną uniemożliwiającą ich otwarcie przy załączonym rozłączniku jak również zamknięcie rozłącznika przy otwartych drzwiach. W komorze tej dokonuje się również regulacji przekładni transformatora poprzez przełączenie przewodów do odpowiednich odczepów uzwojenia pierwotnego transformatora wyprowadzonych poprzez izolatory przepustowe. Na komorze górnego napięcia umieszczono skrzynkę przyłączową łącznika blokady pierścienia. Widok komory górnego napięcia przedstawiono na rys. 2.3. Rys. 2.3. Widok zamkniętej (z lewej) i otwartej (z prawej) komory górnego napięcia. Nad zamkniętą pokrywą widoczna niebieska komora łącznika blokady pierścienia.
-4- Komora dolnego napięcia wyposażona jest w drzwi uchylne otwierane za pomocą klucza specjalnego. W komorze tej umieszczono aparaty niskiego napięcia takie jak bezpieczniki topikowe, stycznik próżniowy typu LSV-454, przekaźnik mikroprocesorowy sterowniczozabezpieczeniowy PM-2 oraz inne elementy sterowania i kontroli. W drzwiach komory znajduje się wziernik umożliwiający obserwację wskazań wyświetlacza przekaźnika PM-2. Na drzwiach umieszczono również łącznik z kluczem specjalnym STOP / KASOWANIE oraz przycisk kontroli zabezpieczeń KONTROLA. Z boku obudowy umieszczono okienko, przez które możliwa jest obserwacja wskazań woltomierza mierzącego napięcie odpływowe stacji transformatorowej oraz łącznik awaryjnego wyłączenia STOP AWARYJNY. Po przeciwnej stronie obudowy umieszczono łącznik sterowania lokalnego START. Widok komory górnego napięcia przedstawiono na rys. 2.4, natomiast zabezpieczenia PM-2 na rys. 2.5. Rys. 2.4. Widok komory dolnego napięcia przy zamkniętych (z lewej) i otwartych (z prawej) drzwiach. Rys. 2.5. Widok panelu czołowego przekaźnika mikroprocesorowego sterowniczozabezpieczeniowego PM-2 Komory przyłączowe znajdują się nad komorami górnego i dolnego napięcia. W komorach tych znajdują się zaciski przyłączeniowe kabli: zasilającego, przelotowego i odpływowego. Kable wprowadza się do komór poprzez wpusty kablowe.
-5-3. Blokady Blokady zastosowane w stacji transformatorowej uniemożliwiają wykonywanie niedozwolonych operacji obsługowych i łączeniowych. Blokady mechaniczne realizowane są za pomocą trzech zamków, do których jest jeden klucz. Dwa zamki związane są z mechanizmami otwierania i zamykania drzwi komór górnego i dolnego napięcia, trzeci z mechanizmem napędu rozłącznika. Otwarcie drzwi komory oraz zamknięcie rozłącznika jest możliwe jedynie wówczas, gdy klucz znajduje się w odpowiednim zamku. Z kolei wyciągnięcie klucza z zamka jest możliwe jedynie wtedy, gdy drzwi danej komory są zamknięte, względnie rozłącznik jest otwarty. Dzięki blokadom niemożliwe jest otwarcie komory dolnego lub górnego napięcia przy zamkniętym rozłączniku oraz zamknięcie rozłącznika przy otwartych drzwiach którejkolwiek komory. Dzięki łącznikowi blokady pierścienia umieszczonemu nad pierścieniem zamykającym komorę górnego napięcia można zrealizować blokadę elektryczną powodującą otwarcie wyłącznika w polu rozdzielczym, z którego zasilana jest stacja (próba otwarcia drzwi komory górnego napięcia powoduje zmianę stanu styków łącznika blokady i wysłanie sygnału sterującego do rozdzielnicy). Blokady elektryczne realizowane są również za pomocą zabezpieczenia PM-2. Blokady te uniemożliwiają m.in. zamknięcie stycznika bezpośrednio po zadziałaniu zabezpieczeń (m.in. zwarciowego, przeciążeniowego i upływowego) oraz powodują otwarcie stycznika głównego przy próbie otwarcia rozłącznika. 4. Obsługa stacji W celu otwarcia komory górnego napięcia należy wykonać następujące czynności: otworzyć stycznik główny po stronie dolnego napięcia naciskając przycisk STOP/KASOWANIE, otworzyć rozłącznik po stronie górnego napięcia przy pomocy dźwigni napędowej, zablokować kluczem napęd rozłącznika, przełożyć klucz do zamka blokady komory górnego napięcia i odblokować ją (klucz nie powinien dać się wyjąć z zamka), za pomocą dźwigni napędowej przesunąć pierścień ryglujący tak, aby wycięcia w pierścieniu oraz pokrywie umożliwiały otwarcie pokrywy komory (powinno to spowodować wyłączenie zasilania stacji transformatorowej). Analogicznie otwiera się komorę dolnego napięcia. W celu zamknięcia danej komory należy powyższe czynności w odwrotnej kolejności. W celu załączenia stacji należy wykonać następujące czynności: zamknąć komory górnego i dolnego napięcia, przełożyć klucz do zamka związanego z mechanizmem zamykania rozłącznika, załączyć zasilanie stacji transformatorowej, zamknąć rozłącznik górnego napięcia, za pomocą przycisku START zamknąć stycznik po stronie dolnego napięcia. Aby wyłączyć stację należy wyłączyć odpływy spod napięcia poprzez otwarcie stycznika przyciskiem STOP/KASOWANIE a następnie otworzyć rozłącznik. Natychmiastowe wyłączenie odpływów spod napięcia następuje również po naciśnięciu przycisku STOP AWARYJNY umieszczonego na bocznej ścianie komory dolnego napięcia.
-6-5.Program ćwiczenia 1. Zapoznać się poprzez oględziny zewnętrzne z rozmieszczeniem komór stacji transformatorowej. 2. Otworzyć komorę górnego napięcia zwracając szczególną uwagę na działanie blokad elektrycznych i mechanicznych. Zwrócić uwagę na sposób przełączania zaczepów. 3. Otworzyć komorę dolnego napięcia, zwrócić uwagę na jej wyposażenie. 4. Zamknąć drzwi komory dolnego napięcia, załączyć stację. 5. Sprawdzić działanie blokady elektrycznej pomiędzy rozłącznikiem a stycznikiem głównym. 6. Sprawozdanie z ćwiczenia Sprawozdanie powinno zawierać co najmniej następujące elementy: 1) wstęp, w którym sprecyzowany powinien być m.in. cel ćwiczenia, 2) dane (z tabliczek znamionowych) badanego urządzenia, 3) przebieg ćwiczenia należy opisać wyniki oględzin, działanie blokad, czynności wykonane w celu uruchomienia stacji, ewentualnie inne czynności zlecone do wykonania przez prowadzącego, 4) wnioski. 7. Pytania i zagadnienia kontrolne 1. Jakie jest przeznaczenie stacji transformatorowych? 2. Jaka jest rola rozłącznika po stronie górnego napięcia w stacji transformatorowej? 3. W jaki sposób regulować można przekładnię transformatora? 4. Opisać działanie i sposób realizacji blokad mechanicznych i elektrycznych w stacji transformatorowej. 5. Jakie jest wyposażenie elektryczne stacji transformatorowej?