Solutii constructive pentru statiile electrice de distributie de medie tensiune cu mediul izolant aer

SOLUTII CONSTRUCTIVE PENTRU STATIILE ELECTRICE DE DISTRIBUTIE DE MEDIE TENSIUNE CU MEDIUL IZOLANT AER

Notiuni generale

Statiile electrice de distributie de medie tensiune se construiesc pentru tensiunile de 6, 10 si 20 kV si sunt de tip interior. Cele care folosesc ca mediu izolant aerul, se realizeaza in interiorul unei cladiri si pot fi impartite in doua mari categorii si anume:

- instalatii de tip deschis;

- instalatii de tip inchis.

Instalatiile electrice de tip deschis au montate aparatele si caile de curent astfel incat sa se poata face controlul vizual al elementelor componente si sunt protejate impotriva atingerilor accidentale ale partilor sub tensiune.Dupa modul cum sunt separate elementele ce apartin unui circuit structura statiei este:

- celulara – cand se realizeaza prin pereti despartitori plini;

- de tip hala - cand se realizeaza prin plase de protectie sau bariere

Structura de tip hala este specifica instalatiilor cu tensiunea de serviciu de 60kV.

La instalatiile electrice interioare de medie tensiune, deoarece distantele de izolare sunt mai reduse se foloseste structura celulara pentru ca un eventual arc electric sa aiba efecte negative numai asupra echipamentului din circuitul in care s-a produs. Instalatiile de tip deschis trebuie sa respecte in afara conditiilor generale si o serie de conditii specifice:

- Intr-o celula se dispun numai echipamentele unui circuit, care, trebuie astfel montate incat daca se lucreaza la un echipament al circuitului sa nu trebuiasca sa se scoata de sub tensiune barele colectoare sau elementele altui circuit.

- Toate echipamentele de acelasi fel, trebuie montate in dispozitii identice in toate celulele unui sir de celule, dispozitia celulelor se face functie de tipul de instalatie fara a transmite cladirii sarcini importante, iar echiparea celulelor trebuie realizata tinand seama de dezvoltarea etapizata a instalatiei.

- Daca instalatia este pe doua nivele, la parter se aseaza elemente grele si cu dimensiuni mari iar la etaj celelalte.

Instalatiile electrice de tip inchis, sunt formate din celule prefabricate inchise, astfel incat nici o parte sub tensiune a instalatiei sa nu poata fi atinsa. Celulele pot fi:

- capsulate (realizate din tabla de otel);

- blindate (realizate din fonta turnata sau piese de otel sudate).

Instalatiile de tip inchis fata de cele de tip deschis, au o serie de avantaje si anume:

- au dimensiuni mai mici (deci costul cladirii este mai redus),

- durata de executie este mai redusa (deoarece consta doar in fixarea celulelor pe fundatie si efectuarea racordurilor),

- riscul de accidentare a personalului de exploatare este mai redus,

- siguranta in functionare este mai mare, restabilirea realimentarii este mult mai scurta (prin inlocuirea intreruptorului debrosabil),

- un defect se localizeaza numai la elementul defect sau la celula respectiva

- montajul poate fi facut si direct in exterior sau in spatii poluate ( cu masuri speciale pentru invelisul exterior de protectie).

Instalatiile de tip inchis fata de cele de tip deschis au urmatoarele dezavantaje:

- nu se poate face controlul vizual direct al echipamentelor daca circuitul este in functie:

- nu este posibila inlocuirea unor aparate cu altele cu alti parametri electrici

- costul este obisnuit mai mare.

Instalatiile de tip inchis sunt folosite in special la servicii proprii ale centralelor, alimentarea consumatorilor, instalatii fara personal permanent, instalatii ce trebuie puse in functie foarte repede, instalatii provizorii precum si in spatii poluate sau cu pericol de explozie.

Solutii constructive pentru celulele de medie tensiune

ale statiilor electrice de distributie de 6-20 kV

Celulele de medie tensiune ale statiilor electrice de distributie de 6-20 kV sunt obisnuit realizate sub forma unor celule metalice prefabricate in care se monteaza echipamentul aferent unui circuit. Aceste celule metalice prefabricate sunt de obicei executate pentru interior, se amplaseaza intr-o incapere special amenajata in cladirea statiei si formeaza statia de distributie de medie tensiune de tip interior din cadrul statiei de transformare. Se realizeaza si celule metalice prefabricate de tip exterior la care atat cabina metalica cat si echipamentul interior trebuie sa corespunda conditiilor de functionare in mediul exterior. Ansamblul unor astfel de celule formeaza statia de distributie de medie tensiune de tip exterior din cadrul statiei de transformare. Obisnuit statiile de distributie de tip exterior se folosesc numai pentru statii de transformare provizorii cum sunt cele pentru alimentarea cu energie electrica a unor santiere. Din punct de vedere constructiv, celulele metalice prefabricate de medie tensiune de interior pot fi de doua tipuri si anume:

- de tip deschis

- de tip inchis.

Celulele de interior de tip deschis se caracterizeaza prin:

- se realizeaza din tabla sudata pe un schelet din profile din tabla indoita, cu usi pline in fata si plasa in spate si vizibilitate directa a echipamentului.

- barele colectoare sunt rigide, dreptunghiulare, asezate pe lat, aparent in exteriorul cabinelor metalice, la partea lor superioara cu ajutorul unor armaturi de prindere pe izolatoare de trecere tip interior.

- au doua compartimente si anume un compartiment pentru echipamentul de medie tensiune si un altul pentru circuitele secundare. se executa:

- pe un nivel, in varianta tip retea, putand avea dublu sistem de bare sau simplu

sistem de bare

- pe doua nivele realizate din module suprapuse, in varianta tip urban cand se

construiesc numai pentru dublu sistem de bare.

In compartimentul pentru echipamentul de medie tensiune sunt montate separatoarele de bare tripolare de interior (STI) de 6, 10 sau 20 kV in pozitie verticala, cu deschiderea cutitelor in plan vertical, actionate mecanic prin intermediul unor parghii cu ajutorul unor dispozitive de actionare manuala (AMI) cu manete, montate langa intreruptor (pozitia manetei sus corespunde pozitiei inchis a separatorului si reciproc).

Bornele inferioare ale izolatoarelor de trecere sunt legate de ale separatoarelor de

bare prin bare dreptunghiulare de aluminiu. Celelalte borne ale separatoarelor de bare sunt legate impreuna tot prin bare dreptunghiulare de aluminiu si apoi acestea sunt legate la bornele fixe ale intreruptorului debrosabil.

Intreruptorul de medie tensiune este debrosabil si montat impreuna cu dispozitivul sau de actionare pe un carucior, cu blocaj mecanic ce nu permite debrosarea, respectiv scoaterea caruciorului cu intreruptor din celula, decat daca intreruptorul sau separatoarele sunt deschise. Pot fi prevazute si blocaje ale cutitelor de legare la pamant (cand exista) iar la instalatiile cu bare duble, si blocaje in functie de pozitia cuplei transversale.

In spatele intreruptorului, respectiv in partea din spate a celulei de tip deschis sunt transformatoarele de curent si de tensiune precum si separatorul de punere la pamant al liniei in cablu electric subteran, al carui dispozitiv de actionare manual este plasat pe un suport pe peretele din spate al celulei.

Legatura se face la capul terminal al cablului de medie tensiune (LEC), cablu ce se pozeaza intr-un canal de cabluri sub celula.

Celule de interior de tip inchis se caracterizeaza prin:

- au barele colectoare montate in interiorul celulei.

- se realizeaza din tabla ambutisata (peretii si usile), pe un schelet metalic din profile de tabla indoita;

- are si in acest caz un compartiment pentru echipamentul de medie tensiune si un alt compartiment pentru circuitele secundare. Compartimentul pentru echipamentul de medie tensiune este impartit in:

- compartimentul barelor colectoare;

- compartimentul caruciorului cu intreruptor debrosabil;

- compartimentul cu restul echipamentului de medie tensiune.

Celula de tip inchis de 10 kV cu simplu sistem de bare, are montate barele colectoare rigide, dreptunghiulare intr-un plan vertical in compartimentul din stanga sus iar de aici se face legatura prin barele rigide dreptunghiulare cu bornele fixe ale intreruptorului debrosabil, care intreruptor ocupa compartimentul din dreapta jos.

Contactele fixe inferioare ale intreruptorului sunt in serie cu transformatoarele de curent (de la bornele carora se fac legaturile in derivatie la transformatoarele de tensiune) iar de aici la izolatoarele suport unde se face legatura cu conductoarele cablului de medie tensiune; toate aceste echipamente (cu exceptia intreruptorului) sunt amplasate in compartimentul din stanga jos. In compartimentul din dreapta sus, sunt amplasate circuitele secundare.

Celule metalice prefabricate de exterior

Celulele metalice sunt fabricate pentru a functiona la 10 si 20 kV, singure sau asamblate in grup, in mediu exterior, in conditii de climat temperat si fara depuneri excessive de praf, gaze, vapori, substante bune conducatoare de electricitate sau active din punct de vedere chimic, neexpuse pericolului de incendiu si de explozie si se folosesc la posturi de transformare sau pentru sectionarea liniilor electrice aeriene. Au borne de intrare-iesire aeriene.

Criterii pentru alegerea schemelor electrice si

echipamentului statiilor electrice de distributie de 6-20 kV

Schemele electrice de conexiuni ale statiilor electrice de distributie de 6-20 kV, se aleg in functie de:

- modul de incadrare a statiei in sistem (la intrarea in functie a statiei si pe o

perioada viitoare de 10-15 ani);

- de importanta numarului si puterea consumatorilor alimentati,

- de caracteristicile aparatajului,

- posibilitatile de realizare constructiva

- perspectiva dezvoltarii retelelor de distributie in urmatorii cinci ani (de la intrarea in functie a instalatiei).

Schemele electrice de conexiuni trebuie sa fie:

- cat mai simple (se evita schemele complicate ca cele cu bare dublu sectionate cu cuple longitudinale sau bare dublu sectionate cu cuple longitudinale si transversale),

- cu putine aparate de comutare pentru a avea o investitie cat mai ieftina si o

exploatare cat mai simpla si cu cheltuieli cat mai mici,

- alegerea schemei trebuind sa se faca pe baza de calcule tehnico-economice

comparative a catorva variante.

Statiile de distributie de 6-20 kV tip retea folosesc obisnuit celule de tip inchis iar cele de 20 kV, daca schema este cu bare simple folosesc tot celule de tip inchis iar daca schema este cu bare duble se folosesc celule de tip deschis.

Schemele cu bare nesectionate se folosesc la instalatii de distributie de medie tensiune ale statiilor de 110/MT simple cu un singur transformator; la cele cu doua transformatoare se folosesc schema cu bara simpla sectionata si cea cu bara dubla nesectionata cu cupla transversala.

Intreruptoarele utilizate pentru constructia celulelor de medie tensiune sunt de tipul cu ulei, iar mecanismele de actionare sunt cu resoarte sau electrice. Pentru curenti nominali de 630 A si 1000 A se folosesc intreruptoare tip, IUP-M. Pentru curenti nominali de 630, 1250, 2500 si 4000 A se folosesc intreruptoare tip IO

Separatoarele utilizate pentru constructia celulelor de medie tensiune sunt de tipul

STI la celulele de 630 A, STIP la plecarile aeriene ale celulelor deschise tip retea si la plecarile aeriene ale celulelor tip urban. Cutitele de legare la pamant se monteaza in toate celulele cu racord in cablu. si trebuie sa fie verificate la scurtcircuit.

Transformatoarele de curent din celulele statiilor de distributie de 6-20 kV au izolatie din rasina epoxidica si pentru curenti nominali pana la 630 A inclusiv sunt de tip support CIRS-10, 20 kV iar pentru curenti nominali de peste 630 A sunt de trecere tip CIRTo, 0,1 s- 10, 20 kV. Se monteaza pe trei faze in celulele de linie si transformator si pe doua faze in celulele de condensatoare, servicii proprii si cupla.

Transformatoarele de tensiune au izolatia de asemenea din rasina epoxidica si sunt monofazate de tip TIRMo-6, 10, 20 kV montaj trifazat in celule de masura a fiecarei sectii de bare si bifazate tip TIR-6, 10, 20 kV montate in celulele liniilor interconectate pentru semnalizarea prezentei tensiunii.

Descarcatoarele sunt de tipul DRVS cu rezistenta variabila si rezistenta de suntare, in cazuri speciale, justificate tehnico-economic, putandu-se utiliza si descarcatoare cu rezistenta variabila si suflaj magnetic.

Solutii constructive pentru statii electrice de distributie

de medie tensiune

Statiile electrice de distributie de 6-20 kV se executa obisnuit in cladiri, iar celulele se aseaza:

- pe un sir, cand au gabarit redus si nu rezulta lungimi exagerate pentru cladire

- pe doua siruri.

Cladirea trebuie sa asigure anumite conditii de mediu si de montaj al celulelor:

- In interiorul cladirii trebuiesc asigurate nivelurile de temperatura admise de echipament prin sisteme de incalzire locala (de obicei electrica).

- Trebuie asigurat accesul in incapere, usi cu deschidere libera spre exterior, planeitatea pardoselii, spatii pentru manevrarea celulelor la montare, spatii pentru exploatare, spatii pentru intoarcerea barelor colectoare si acces intre sala de conexiuni si corpul de comanda.

- Pentru plecarile in cabluri, trebuie prevazute canale de cablu cu placi de beton

prefabricate sau din tabla striata la partea superioara, cu tuburi de protectie a cablurilor la trecerea prin zid, tuburi ce se monteaza cu materiale incombustibile impiedicand intrarea apei in canalele de cabluri.

- In afara canalelor de cabluri de forta sunt necesare si canale de cabluri pentru

circuitele secundare.

- Daca sunt racorduri aeriene, trebuie realizata trecerea izolanta cu izolatoare tip

trecere interior-exterior si cu pastrarea distantelor impuse de normative.

- Cladirea statiei de distributie trebuie prevazuta in afara de iluminat local din fiecare celula cu iluminat general al culoarelor

- Racordurile instalatiei de distributie de medie tensiune la transformatoarele

exterioare pot fi capsulate daca zona este poluanta. Plecarile de medie tensiune sunt obisnuit in cabluri subterane.

- Statiile electrice de medie tensiune de tip interior sunt protejate impotriva atingerilor directe prin asigurarea de izolare si de protectie impuse de normative, prin paravane despartitoare, la celulele de tip deschis, intre sistemele de bare colectoare si prin plase de protectie sub barele colectoare in dreptul usilor de acces, al celulelor la transformator cu racord aerian si in dreptul intoarcerii aparent a barelor.

SOLUTII CONSTRUCTIVE PENTRU

POSTURI DE TRANSFORMARE SI

PUNCTE DE ALIMENTARE

Notiuni generale

Un post de transformare este o statie de transformare coboratoare, mica, cu o putere de pana la 2500 kVA, destinata alimentarii in joasa tensiune (pana la 1 kV inclusiv) a consumatorilor.

La un post de transformare:

- energia electrica intra intr-o instalatie electrica de distributie de medie tensiune prin unul sau mai multe circuite de medie tensiune;

- din instalatia de distributie, prin unul sau mai multe alte circuite de medie tensiune (obisnuit cel mult doua), energia electrica este trimisa la transformatoare coboratoare de medie pe joasa tensiune;

- din trafo, prin circuite de joasa tensiune, energia electrica este trimisa la instalatia electrica de distributie de joasa tensiune numita si tablou de distributie de joasa tensiune.

Un punct de alimentare este o statie de conexiuni de medie tensiune, (6-20 kV) destinata alimentarii unor posturi de transformare. Este de multe ori combinata cu un post de transformare. Se instaleaza in general in retele urbane sau la consumatori industriali si se realizeaza in general in incaperi supraterane.

In raport cu modul de asezare fata de sol, posturile de transformare pot fi impartite in trei categorii si anume:

A) Posturi de transformare aeriene (PTA), montate pe stalpi de beton (mai rar de lemn), alimentate obisnuit prin derivatii de la linii electrice aeriene de electrificari rurale de 20 kV (mai rar de la linii de 6-10 kV), cu transformatoare cu puteri relativ mici, de obicei cuprinse intre 20 si 250 kVA si destinata de regula alimentarii unor consumatori de joasa tensiune din mediul rural.

B) Posturi de transformare supraterane. Aceste posturi se realizeaza in doua variante si anume:

a) Posturi de transformare in cabine metalice, prefabricate, folosite de obicei pentru alimentari temporare, de santier (mai rar pentru alimentari urbane normale), cu puteri cuprinse intre 100 si 1000 kVA;

b) Posturi de transformare in incaperi supraterane, realizate in cabine de zid special construite sau la parterul blocurilor de locuinte in unele incaperi special rezervate si amenajate pentru postul de transformare sau in incaperi special rezervate din incintele tehnologice ale intreprinderilor industriale.

c) Posturi de transformare subterane, realizate intr-o constructie subterana, in locurile unde din diverse motive (ca cele de sistematizare urbana), nu este admisa realizarea unei constructii supraterane

Posturile de transformare supraterane si subterane alimenteaza obisnuit consumatorii din retelele urbane si consumatorii industriali sau agroindustriali.

La executia posturilor de transformare se cauta sa se foloseasca cat mai mult elementele prefabricate deoarece se realizeaza o executie industriala cu montare rapida, prefabricatele pot fi refolosite la desfiintarea postului, deservirea este simpla iar fiabilitatea in exploatare este mare si se pot schimba relativ usor diverse echipamente.

Posturi de transformare aeriene (PTA)

Posturile de transformare aeriene se realizeaza pe un stalp sau pe doi stalpi. PTA pe un stalp se realizeaza in doua variante:

- cu transformatorul instalat pe o platforma;

- cu transformatorul agatat de stalp.

Post este racordat la capatul unei derivatii dintr-o linie trifazata. Alimentarea postului se face printr-un separator ce se monteaza in amonte fata de postul de transformare pe acelasi stalp sau pe un alt stalp al racordului de medie tensiune.

Separatorul este de obicei de tip STEP, deci cu cutite de punere la pamant ceea ce permite sa se execute lucrari la post fara a mai monta scurtcircuitoare mobile pe partea de medie tensiune. Dupa separator sunt sigurante fuzibile de medie tensiune iar apoi transformatorul.

Protectia impotriva supratensiunilor atmosferice se face cu ajutorul descarcatoarelor cu coarne sau a descarcatoarelor cu rezistenta variabila care se leaga la priza de pamant a postului de transformare. Infasurarile secundare de joasa tensiune ale transformatorului sunt legate in stea si au nulul legat la nulul retelei de joasa tensiune, care se leaga la priza de pamant de exploatare a retelei.

Instalatia de distributie de joasa tensiune, numita tablou de distributie, este inchisa intr-o cutie de distributie si este formata dintr-un sistem de bare colectoare rigide, trifazat, alimentat de la bornele de joasa tensiune ale transformatorului prin barete de separare sau prin sigurante cu mare putere de rupere (MPR) sau sigurante cu maner (alimentare generala); pe acest circuit (general) sunt montate si transformatoare de curent din secundarul carora se alimenteaza infasurarile de curent ale contorului trifazat de energie activa al postului de transformare.

De pe barele generale sunt alimentate diverse circuite pentru consumatori, fiecare circuit fiind echipat cu sigurante fuzibile. Unele circuite de plecare pot avea contoare de energie activa si uneori si contoare de energie reactiva. In cutia de distributie este si o lampa (L) cu intreruptor, pentru lucrari de exploatare la tabloul de joasa tensiune in timpul noptii.

Posturi de transformare supraterane

Posturile de transformare supraterane se realizeaza in doua variante si anume:

- posturi de transformare in constructie metalica (PTM)

- posturi de transformare in incaperi supraterane.

Posturi de transformare in constructie metalica (PTM)

PTM sunt executate pentru a functiona in mediul exterior, in mai multe variante functie de destinatia si puterea transformatorului. Se racordeaza aerian sau cu cablu pe partea de medie tensiune si numai cu cabluri pe partea de joasa tensiune.

Se instaleaza pe fundatii de beton sau pe sine de cale ferata montate pe traverse de lemn sau direct pe un teren solid. Aceste posturi de transformare au marele avantaj ca montarea si dimensionarea se face foarte usor, doar prin legarea respectiv dezlegarea legaturilor in cablurile de medie si cele de joasa tensiune si manipularea intregului post cu macarale si mijloace de transport corespunzatoare.

PTM sunt realizate din una sau mai multe cabine metalice din tabla de otel ambutisata asamblate intre ele prin suruburi, in care se monteaza echipamentul electric iar transformatorul de forta poate fi montat tot in interior, intr-o cabina metalica sau in exterior. Daca PTM este realizat din doua compartimente principale, unul din compartimente este ocupat de echipamentul de medie tensiune iar celalalt de transformatorul de forta si de tabloul de distributie de joasa tensiune.

Daca PTM este realizat din trei compartimente principale pentru cazul racordarii

buclate pe partea de medie tensiune, in una din cabinele metalice este montat transformatorul de forta, in alta este montat tabloul de joasa tensiune si aparatajul de protectie al primarului transformatorului iar a treia este montat echipamentul pentru racordarea postului la reteaua de medie tensiune buclata. Circuitele de medie tensiune ale PTM sunt prevazute cu separatoare normale sau cu separatoare de putere ce pot rupe curenti de sarcina si au bobine de actionare pentru a permite manevre de AAR (anclansare automata a rezervei) si telecomenzi precum si sigurante fuzibile pe circuitul de alimentare al transformatorului.

Pe joasa tensiune circuitul general este echipat cu intreruptor automat pentru protectia transformatorului iar circuitele de plecare spre consumatori sunt legate la barele generale de joasa tensiune prin sigurante MPR sau sigurante cu maner (SM). Pentru iluminat public sunt circuite distincte cu contactor pentru aprindere si stingere si contoare pentru masurarea energiei.

Posturi de transformare in incaperi supraterane

Sunt:

- posturi de transformare pentru retea – care alimenteaza retelele de joasa tensiune din mediul urban;

- posturi de transformare pentru abonat – care alimenteaza consumatorii industriali sau agroindustriali.

Posturile de transformare supraterane pentru retea pot fi realizate:

- in cladire independenta (din panouri mari din BCA sau din zidarie)

- la parterul blocurilor de locuinte (intr-o incapere sau in doua incaperi)

- inglobate intr-o cladire edilitara

- inglobate in cladirea unei statii de conexiuni de medie tensiune (unui punct de alimentare).

Posturi de transformare subterane

Aceasta solutie este utilizata pentru posturile de transformare pentru retea in zone urbane aglomerate unde arhitectura zonei nu permite aplicarea celorlalte solutii (cladireindependenta sau amplasarea postului inglobat intr-o cladire edilitara sau bloc de  locuinte).