Osprzęt przyłączeniowy i wyizolowanie transformatorów SN/nN.
Charakterystyka zagrożeń stacji transformatorowych i sposoby zapobiegania 1Od przepięć atmosferycznych -ochrona za pomocą ograniczników przepięć przy transformatorze, 2.Od przepięć dorywczych -osłony na izolatory przepustowe SN transformatora wraz z likwidacją iskierników, 3.Od zwarć strony nn -osłony na izolatory przepustowe nn transformatora, - poprawny montaż ograniczników nn, 4.Od braku ciągłości połączeń - nowoczesne zaciski transformatorowe.
Ochrona od przepięć będących skutkiem przepięć atmosferycznych Wyładowania atmosferyczne są częstą przyczyną przepięć stanowiących poważne zagrożenie dla linii i urządzeń elektrycznych. Ponieważ nie jesteśmy w stanie zapobiec oddziaływaniu wyładowań Ponieważ nie jesteśmy w stanie zapobiec oddziaływaniu wyładowań atmosferycznych na elementy stacji transformatorowych konieczne jest zabezpieczanie przed ich skutkami zarówno po stronie średniego jak i niskiego napięcia. Powszechnie stosowanym obecnie sposobem zabezpieczania jest stosowanie beziskiernikowych ograniczników przepięć.
Sposoby montażu ograniczników przepięć SN a ich skuteczność. I II A I montaż ogranicznika przepięć na szczycie słupa niepoprawny. II - montaż ogranicznika przepięć jako izolatora wsporczegopoprawny W przypadku I ogranicznik przepięć zamontowany jest w dużej odległości od urządzenia chronionego w związku z czym rzeczywista wartość napięcia obniżonego ogranicznika wzrasta o wartość spadku napięcia na połączeniach ogranicznik-podstawa bezpiecznikowa i podstawa transformator. Wg danych naukowych na 1 m połączenia może wypadać do 15 kv spadku napięcia przy udarach co może być destrukcyjne dla transformatora. Przypadek IIogranicznik zamontowany jako izolator wsporczy zmniejsza dystans i zwiększa poziom ochrony. Spadek napięcia na przewodzie nie powoduje istotnego obniżenia skuteczności ogranicznika. III - montaż ogranicznika przepięć na kadzi transformatora - zalecany. Przypadek IIIogranicznik zamontowany w bezpośredniej bliskości urządzenia chronionego zapewnia maksymalny poziom ochrony umożliwiając uproszczenie stacji przez demontaż zbędnych w takim wypadku podstaw bezpiecznikowych
Izolatory wsporcze muszą posiadać odpowiednie własności mechaniczne. Oferowane przez nas ograniczniki typu SBK zapewniają wysoką wytrzymałość mechaniczną co umożliwia zastosowanie ich jako izolatorów wsporczych. Uchwyt do prowadzenia kabli typu 3 UKB (prod.bezpol) zapewnia pewne i estetyczne zamocowanie kabli na słupie.
Parametry techniczne, zbiorcze ograniczniki przepięć SN serii SBK Przewagą ograniczników SBK nad wyrobami konkurencji jest głównie wysoka graniczna wytrzymałość mechaniczna Wytrzymałość na skręcanie 195 Nm, Wytrzymałość na zginanie 575 Nm, Wytrzymałość na rozciąganie 3500 N Parametry elektryczne ograniczników SN szczegółowo określają normy i SBK posiadają komplet niezbędnych badań potwierdzających zgodność z ich wymogami Napięcie znamionowe Ur od 3 kv do 51 kv, Znamionowy prąd wyładowczy 10 ka, Graniczny prąd wyładowczy 100 ka, Prostokątny udar prądowy (2000 µs) 250 A, Wytrzymałość zwarciowa 20 ka, Klasa rozładowania linii 1, Zdolność pochłaniania energii 3,4 kj/kvuc Pod tym względem utrzymują one poziom najlepszych wyrobów konkurencji
OGRANICZNIK SBK - BUDOWA Doskonałe własności mechaniczne uzyskujemy dzięki zastosowaniu jako konstrukcji nośnej ogranicznika nie jak w przypadku konkurencji samego stosu warystorów ale monolitycznego rdzenia. Zbudowany jest on ze stosu warystorów na który nawinięte jest szczelnie płótno szklane nasycone żywicą epoksydową. Po wygrzaniu w temp. wiązania żywicy uzyskujemy szczelny i odporny mechanicznie monolit na który wulkanizowany jest płaszcz silikonowy.
Typ tworzywa silikonowego jako element decydujący o trwałości ograniczników Większość oferowanych na naszym rynku ograniczników jest wykonana metodą pojedynczego wtrysku tworzywa silikonowego do form osiowo składanych. Wymaga to użycia gum silikonowych typu LSR o odpowiednio niskiej gęstości. Charakteryzują się one niestety niską odpornością na starzenie zwłaszcza na tzw. szwie w miejscu połączenia elementów formy. Silikony LSR tracą elastyczność powierzchnia staje się matowa i porowata po czym następują pęknięcia. Użyty do produkcji ograniczników SBK silikon typu HTVcharakteryzuje się wysoką odpornością na warunki środowiskowe. Ma jednak stosunkowo wysoką gęstość co uniemożliwia wykonanie płaszcza jednym wtryskiem. Dlatego płaszcz na rdzeń nanoszony jest oddzielnie a potem dokleja się klosze kształtujące drogę upływu. Technologia ta umożliwia użycie takiego kształtu form by wyeliminować szew stanowiący najbardziej wrażliwy punkt każdego wyrobu z tworzyw silikonowych. Zapewnia to długą żywotność ogranicznika.
Najbardziej efektywne metody zabezpieczania stacji transformatorowej po stronie SN omówimy w dalszej części prezentacji
Dla sieci 15 KV z izolowanym lub skompensowanym punktem zerowym transformatora zaleca się stosowanie ogranicznika SBK 21 Mo napięciu trwalej pracy 17.5 KV.
Przepięcia dorywcze Przepięcia tego typu powstają w wyniku zwarć doziemnych i międzyfazowych wywołanych działaniem czynników zewnętrznych np. ingerencją ptaków,zwierząt lub czynników atmosferycznych innych niż piorun. Najczęstszym miejscem w którym powstają te uszkodzenia są okolice izolatorów średniego napięcia. Zwierzęta powodują zwarcia elementów przewodzących przepustów SN między sobą lub z uziemioną kadzią transformatora.
Przykład integracji przyrody z techniką
Analiza przyczyn uszkodzeń transformatorów rozdzielczych w oparciu o pracę zbiorową pod redakcją dr hab. inż. Jana Subocza pt Transformatory w eksploatacji ( Energo-Complex kwiecień 2007) Wichury- 10% Przepięcia atmosferyczne- 22% Przepięcia innego pochodzenia- 3% Osłabienie izolacji- 37% Korozja- 2% Wady fabryczne- 6% Sarzenie /zmęczenia materiału-9% Inne przyczyny- 11%
Ekonomiczne uzasadnienie stosowania rozwiązań mających na celu ograniczenie uszkodzeń wynikających z ingerencji zwierząt i przepięć rozmaitego pochodzenia obrazuje poniższy schemat. Zestaw ienie procentow e zew nętrznych przyczyn zadziałań w kładek bezpiecznikow ych w skali roku na podstaw ie danych z zakładów energetycznych Inne przyprzyczyny Ingerencja zw ierząt 3% Żyw ioły 46% 51% Wniosek: skuteczne ograniczenie ingerencji zwierząt może zmniejszyć nakłady na usuwanie uszkodzeń stacji transformatorowych o ponad 40%
Również przepisy np norma HD 637 S1 Urządzenia elektroenergetyczne o napięciu nominalnym powyżej 1 KV prądu przemiennego. Nakładają obowiązek zabezpieczenia przed tym zjawiskiem 3.4.2 Skutki małych zwierząt i mikroorganizmów. Jeżeli życie biologiczne (ptaki i inne małe zwierzęta lub mikroorganizmy) stanowi zagrożenie to należy podjąć środki zaradcze. Mogą one obejmować odpowiedni dobór materiałów,uniemożliwienie dostępu i odpowiednie ogrzewanie i wentylację. Najprostszym sposobem rozwiązania problemu jest odcięcie zwierzętom dostępu do elementów pod napięciem przez zastosowanie różnego rodzaju osłon. Dostępne na rynku konkurencyjne osłony zacisków SN zapewniały pełne wyizolowanie przepustu, wymagały jednak szczególnej uwagi przy użytkowaniu z uwagi na możliwość błędów montażowych
Do najczęstszych błędów montażowych należą: Metoda szczelna dokładne osłonięcie całego izolatora. ZAŁOŻONA ZBYT GŁĘBOKO OSŁONA SKRACA DROGĘ UPŁYWU MOŻLIWY PRZEJŚCIE ŁUKU PO ŚCIANIE OSŁONY
BŁĘDY MONTAŻU Metoda sztuka dla sztuki NIEZDEMONTOWANE ISKIERNIKI PODWAŻAJĄ SENSOWNOŚĆ WYIZOLOWANIA. Ptak który usiądzie na kadzi może spowodować zwarcie dotykając górnego palca iskiernika Metoda na oszczędnego ZBYT NAPRĘŻONE PRZEWODY ZRZUCIŁY OSŁONY. Opaska zaciskowa zamocowana powyżej linii osadzenia osłony nie zapobiega ich spadaniu
Metoda przeminęło z wiatrem Osłony osadzone i zamocowane zbyt luźno- wiatr zrzucił osłony Opaska zaciskowa zamocowana powyżej linii osadzenia osłony nie zapobiega ich spadaniu
Osłony izolatorów przepustowych elektroenergetycznych transformatorów rozdzielczych typu OIP 2 i OIP 3 przetłoczenia Linia osadzenia Opaska samozaciskowa Opracowując nasze osłony typu OIP postanowiliśmy wyeliminować możliwość powstania opisanych wcześniej błędów: Przetłoczenia na korpusie uniemożliwiają osadzenie osłony głębiej niż na pierwszym górnym kloszu izolatora Opaska zaciskowa zamocowana poniżej linii osadzenia osłony na kloszu zapobiega niekontrolowanemu spadaniu obudowy.
Dane techniczne osłon OIP Osłony proponowane w dwóch typach : OIP 2 dla izolatorów o średnicy klosza 120-170 mm (zgodnie z aktualnymi normami DIN i PN) OIP 3 dla izolatorów o średnicy klosza pow 170 mm ( wg starych PN) Zakres temperatur stosowania od -40 do+70ºc. Materiał odporny na UV. Materiał o własnościach samogasnących. Własności mechaniczne zapewniające odporność na uszkodzenia transportowe i montażowe.
Na życzenie klientów produkujemy również OIP-2 w wersji z osłoną iskiernika typu OIN. Nie gwarantuje to jednak pewnego wyizolowania przepustu SN dlatego nie zalecamy tego rozwiązania Osłona iskiernika typu OIN Osłona OIP-2 z wyposażona w osłonę iskiernika typ OIN
Sposób montażu osprzętu po stronie SN. transformatora z wykorzystaniem osłon OIP z OIN. Widoczna możliwość zwarć dokonanych przez małe ptaki między iskiernikami i miedzy iskiernikiem a uziemioną kadzią. Wskazuje to jednoznacznie na wyższość rozwiązania z likwidacją iskierników. Części składowe osprzętu transformatora po stronie średniego napięcia: 1 Transformator 2 Przewód uziemienia 3 Wspornik ogranicznika średniego napięcia 4 Przepust transformatorowy 5 Ogranicznik SBK 6 Nakładka przyłączeniowa typu V 7 Zacisk ZGV 8 Osłona ogranicznika SBK typu OSOP 9 Osłona przeciw ptakom typu OIP 10 Opaska samozaciskowa 11 Osłona OIN 12 Górny palec iskiernika
Sposoby montażu ograniczników bezpośrednio na transformatorze rozdzielczym Wersja z OIP 2 (2) i ogranicznikami SN typu SBK (4) zamontowanymi na wysięgnikach (8) bezpośrednio na kadzi transformatora (9). Zaciski fazowe ogranicznika zabezpieczone osłonami OSOP (10). Przyłączenie przewodu górnego napięcia do przepustu (5) za pomocą zacisk ZGU (3). Uzyskane połączenie zapewnia doskonałe własności elektryczne i mechaniczne połączenia, przy jednoczesnym pełnym wyizolowaniu. Gwarantuje jednocześnie wysoki poziom ochrony przciwprzepięciowej dzięki zamontowaniu ogranicznika bezpośrednio na urządzeniu chronionym. Taki sposób montażu umożliwia również demontaż iskierników zwiększając pewność i skuteczność osłon.
Wersja z ogranicznikami mocowanymi na trzpieniu przepustu z użyciem zacisku ZGU i osłony 1-OZ ZGU OP Na trzpieniu przepustu (5) zamocowany jest zacisk ZGU (4) do którego montujemy przewód wejściowy i ogranicznik SN typu SBK (2) po czym zabezpieczamy osłoną 1-OZ ZGU OP (3) Ogranicznik można zamontować w dowolnym położeniu dzięki braku polaryzacji stosu warystorowego. Zacisk górny który w tym momencie jest zaciskiem uziomowym izolujemy osłoną OSOP. Uzyskane połączenie zapewnia doskonałe własności elektryczne i mechaniczne połączenia, przy jednoczesnym pełnym wyizolowaniu. Gwarantuje jednocześnie optymalny stopień ochrony przciwprzepięciowej dzięki zamontowaniu ogranicznika bezpośrednio na przepuścię.
Zaciski i osłony typu ZGU Zaciski ZGU i ZGU OP zbudowane są z aluminiowego korpusu w którym wykonane są otwory do mocowania przewodu za pomocą śruby dociskowej oraz osadzenia trzpienia przepustu i śruby ogranicznika. Wzdłuż korpusu wykonane jest rozcięcie tworzące zamek ćierno-z boku śrubami sprężysty zamykany umieszczonymi z boku śrubami. Zacisk i śruby są ocynowane co umożliwia użycie tak przewodów Al. jak i Cu. Rozcięcie zamka Śruba dociskowa Korpus Rozcięcie zamka Śruby zamka
Ciągłość połączeń czynnik decydujący o jakości pracy stacji transformatorowej Najczęstsze problemy z tym punktem instalacji wynikały z stosowane sposoby połączeń i zaciski transformatorowe odlewane nie zapewniały odpowiedniej jakości połączeń. Odlewy często posiadały wady technologiczne wady struktury wewnętrznej co powodowało zaburzenia przepływu prądu a w konsekwencji upalenia zacisków lub przepustów. Wady te bywały również przyczyną uszkodzeń mechanicznych wynikających z kruchości odlewów Rozwiązaniem jest wykonywanie zacisków metodą kucia matrycowego zapewniające jednorodność struktury wewnętrznej i doskonałe własności wytrzymałościowe. Jama usadowa w odlewie Gruboziarnista struktura odlewu Drobnokrystaliczna przerobiona plastycznie struktura odkuwki
Produkcję zacisków kutych rozpoczęliśmy od całej gamy zacisków do połączeń szynowych typu MK dostosowanych do współpracy z różnymi typami szyn i przepustów. Materiał kuty mosiądz pobielony cyną.
Zaciski śrubowe typu TOGA Na bazie współpracy z energetyką zawodową powstał nowy typ zacisku wykonanego w technologii kucia. Spełnia on wszystkie wymienione wcześniej wymagania mechaniczne elektryczne i montażowe Otwory do mocowania przewodów pomocniczych Śruby dociskowe przewodów pomocniczych Otwory do mocowania przewodów głównych Śruby dociskowe przewodów głównych Rozcięcie zamka cierno sprężystego Śruby dociskowe zamka Gniazdo trzpienia przepustu
Zacisk typu TOGA 12x240 mm² obciążono prądem I=500A w czasie 3h przy temperaturze otoczenia T=20 C W wyniku pomiarów: maksymalny spadek napięcia wyniósł ΔU=5mV, temperatura maksymalna zacisku wynosiła 33 C, rezystancja 0,000014Ω, moc rozproszona wynosiła 2,5W
TOGA 2 do przepustów z gwintem M12 M20 ( dla przewodów 2x 50-185mm²z podziałką >70mm transformatorów 250-630 kva) TOGA 4 do przepustów z odejściem poziomym gwintem M12 M20 dla przewodów 50-240mm² z podziałką < 70mm transformatorów 250-630 kva) TOGA 1 do przepustów z odejściem poziomym i gwintem M12 M30x2 dla przewodów 2x 50-240mm²i podziałką > 70mm transformatorów 630-1000 kva) TOGA 3 do przepustów z odejściem pionowym gwintem M12 M30x2( dla przewodów 2x50-185mm² transformatorów 250-630 kva)
Zaciski typu TOGA 2 i TOGA 3 w położeniu roboczym
Zacisk Uniwersalny typ TOGA-5 Pokrywa dociskowa Pomocnicza powierzchnia stykowa Otwory mocujące Główna powierzchnia stykowa Korpus Posiadamy również w ofercie zacisk umożliwiający realizację odejścia wzależności od potrzeb pionowo lub poziomo. Jest on zbudowany z: -korpusu z kutego mosiądzu w którym wykonany jest zamek cierno sprężysty z dwoma otworami mocującymi przecinającymi się pod kątem prostym, oraz pomocnicza i główne i powierzchnie stykowe. - Pokrywy dociskowej. Wszystkie powierzchnie stykowe są zabezpieczone antykorozyjnie cyną co umożliwia mocowanie przewodów mono i wielodrutowych miedzianych i aluminiowych o przekrojach 70-240 mm² Otwory mocujące umożliwiają montaż na przepustach od M12 do M20.
Zacisk Uniwersalny typ TOGA-5 Zastosowanie specjalnej przekładki umożliwia jednoczesne bezpośrednie odejście z zacisku 4 przewodami 240 mm²z każdej fazy.
Do wszystkich produkowanych przez nas zacisków oferujemy specjalne osłony do wyizolowania elementów pod napięciem.
Osłony dwuwarstwowe z PCV Poza OIP wszystkie osłony oferowane przez Bezpol wykonane są w technologii żelowania plastizoli. Są to osłony dwuwarstwowe przy czym warstwa zewnętrzna wykonana jest z materiału odpornego na promieniowanie UV i zmienne warunki środowiskowe jak wilgotność i zmiany temperatury od -40 do +160ºC Wewnętrzna ma jaskrawy sygnalizacyjny kolor. Rozwiązanie to umożliwia kontrole stanu starzenia osłony. Jeśli zewnętrzna warstwa ulegnie zestarzeniu pojawiające się w niej pęknięcia odsłonią jaskrawe wnętrze sygnalizując konieczność wymiany. Doskonała wytrzymałość na rozciąganie, przewyższające 20% wydłużenie w zakresie temp ujemnych oraz astosowanie jako elementów złącznych śrub umożliwia wielokrotny montaż.
Ograniczniki nn typu BOP-R Imax-dla Uc 0,28 i 0,44 kv 40 ka Imax dla Uc o,5 i 0,66 kv - 35 ka Zdolność pochłaniania energii pow 3 kj/kv uc
Ograniczniki BOP-R posiadają Wszystkie niezbędne badania i certyfikaty zgodności z obowiązującymi normami
Sposób montażu osprzętu po stronie nn transformatora z użyciem Wysięgnika rurowego izolowanego ogranicznik wysięgnik zacisk Wysięgnik rurowy izolowany stosuje się głównie do montażu ograniczników typu BOP bezpośrednio w zacisku Typu TOGA. Ma on za zadanie odpowiednie zamocowanie z jednoczesnym wysunięciem ogranicznika poza obrys transformatora co zabezpiecza kadź przed perforacją w przypadku uszkodzenia ogranicznika. Mimo iż konstrukcja ograniczników BOPR nie stanowi zagrożenia dla kadzi w przypadku uszkodzenia wysięgniki rurowe izolowane stanowią również dla nich doskonałą konstrukcję wsporczą zapewniając pełne wyizolowanie połączenia ogranicznik zacisk.
Uchwyt typu UM/BOP/TOGA 5 Przeznaczony jest do montażu ograniczników przepięć nn na zacisku TOGA-5. Jest on realizowany przez zamocowanie uchwytu do pomocniczej powierzchni stykowej zacisku za pomocą śrub. Zapewnia pewne pod względem mechanicznym i elektrycznym zamocowanie ogranicznika z jednoczesnym pełnym wyizolowaniem połączenia.
Wnioski końcowe. Tylko kompleksowe zabezpieczenia transformatora może być gwarancją bezawaryjnej pracy (wyłączając jednakże np. stany niekontrolowanych przeciążeń), Ekologia zaczyna być istotnym elementem w działalności firm liczba ptaków zagrożonych wyginięciem stale się powiększa, Poprawność połączeń strony SN i nn to nie tylko niezakłócona ciągłość dostawy to również brak roszczeń ze strony odbiorców z tytułu uszkodzeń odbiorników energii elektrycznej, Można ponieść takie same koszty inwestycji w ochronę transformatora lecz skuteczność działań zależy od poprawności lokalizacji i montażu urządzeń. Niektóre rozwiązania proponowane w katalogach i projektach są wręcz szkodliwe dla zabezpieczanych urządzeń.