Instalatii Din Statiile Electrice

27
CURSUL 4 NOŢIUNI GENERALE PRIVIND INSTALAŢIILE ELECTRICE DIN STAŢIILE ELECTRICE

description

a

Transcript of Instalatii Din Statiile Electrice

Page 1: Instalatii Din Statiile Electrice

CURSUL 4

NOŢIUNI GENERALE PRIVIND INSTALAŢIILE ELECTRICE

DIN STAŢIILE ELECTRICE

Page 2: Instalatii Din Statiile Electrice

4.1. NOŢIUNI GENERALR PRIVIND STAŢIILE ELECTRICE 4.1.1. DEFINIŢII

Instalaţie electrică - ansamblul de elemente şi echipamente electrice, legate funcţional între ele, amplasate

pe un teritoriu comun şi deservite de aceeaşi formaţie de lucru. Echipament electric - o unitate constitutivă a unei instalaţii electrice formată din unul sau mai multe

elemente şi materiale, care are rol funcţional bine definit în cadrul instalaţiei. Instalaţie de conexiuni (staţie de conexiuni) - o instalaţie electrică din cadrul unei staţii electrice, care are

drept scop primirea şi cedarea energiei electrice la aceeaşi valoare a tensiunii. Schema instalaţiilor de conexiuni (schema de conexiuni) - reprezentarea prin semne convenţionale

standardizate a echipamentelor instalaţiilor de conexiuni şi a legăturilor electrice dintre acestea. Staţie electrică - un ansamblu de instalaţii electrice de conexiuni, de transformatoare (autotransformatoare)

de forţă, de instalaţii auxiliare şi de construcţii anexe în care se realizează cel puţin una din următoarele funcţiuni:

- evacuarea puterii electrice produse în centralele electrice la aceeaşi tensiune cu cea de producere sau la tensiune diferită de cea de producere;

- conexiunea unor linii electrice în vederea efectuării unui tranzit de energie electrică la aceeaşi tensiune; - conexiunea unor transformatoare (autotransformatoare) de forţă în vederea efectuării unui tranzit de

energie electrică la tensiuni diferite; - distribuţia energiei electrice unor consumatori la aceeaşi tensiune la care este primită sau la tensiune

diferită de cea la care este primită.

Page 3: Instalatii Din Statiile Electrice

4.1.2. CLASIFICAREA STAŢIILOR ELECTRICE

Într-o staţie electrică, tensiunea de primire şi tensiunea de cedare a energiei electrice pot fi sau egale sau diferite. În raport cu acest criteriu o staţie electrică poate fi sau staţie electrică de conexiuni sau staţie electrică de transformare.

Staţia electrică de conexiuni (Fig. 4.1) este o staţie electrică care primeşte şi distribuie energia

electrică la aceeaşi tensiune. Rezultă că staţia electrică de conexiuni conţine o singură instalaţie electrică de conexiuni, precum şi instalaţiile anexe şi construcţii. Ea nu conţine transformatoare sau autotransformatoare.

Fig. 4.1. Schema structurală a unei staţii electrice de conexiuni

Page 4: Instalatii Din Statiile Electrice

Staţia electrică de transformare este o staţie electrică care realizează transformarea tensiunii energiei electrice primite de la o valoare la altă valoare, cu ajutorul transformatoarelor sau autotransformatoarelor de forţă. În consecinţă, într-o staţie electrică de transformare, energia electrică este primită la o valoare a tensiunii şi este cedată la o altă valoare sau alte valori a tensiunii. În mod obişnuit o staţie electrică de transformare conţine câte o instalaţie electrică de conexiuni la fiecare nivel de tensiune, legătura dintre ele fiind realizată de către transformatoarele (autotransformatoarele) staţiei (Fig.4.2).

Fig. 4.2 Schema structurală a unei staţii electrice de transformare cu

instalaţii de conexiuni la toate nivelele de tensiune

Page 5: Instalatii Din Statiile Electrice

Observaţii: 1. Există situaţii în care staţia electrică de transformare nu conţine instalaţii electrice de

conexiuni la toate nivelele de tensiune. La unele nivele de tensiune, bornele transformatorului de forţă se leagă direct fie cu generatorul electric (Fig. 4.3.a), fie cu linia electrică (Fig. 4.3.b), în aşa-zisele scheme bloc.

Fig. 4.3. Structuri de scheme bloc pentru staţii de transformare:

a) - schemă bloc generator-transformator; b) - schemă bloc transformator-linie

2. Staţia electrică de transformare, la care instalaţia de conexiuni cu tensiunea superioară de 750, 400 sau 220 kV este un nod de reţea cu minimum trei circuite de linii, reprezintă o staţie electrică de importanţă deosebită.

Page 6: Instalatii Din Statiile Electrice

După locul de amplasare în cadrul sistemului electroenergetic, staţiile electrice pot fi:

Staţii de centrală, care sunt amplasate lângă centralele electrice. Staţii de reţea, care sunt amplasate în diferite puncte ale sistemului electroenergetic.

După funcţiile pe care le îndeplinesc în cadrul sistemului electroenergetic, staţiile pot fi: .

Staţii de evacuare, care au funcţia de a realiza injecţia în sistemul electroenergetic a puterii produse în centralele electrice, fără a alimenta direct vreun consumator. În general, staţiile de evacuare sunt staţii de centrale. Staţiile de transfer, care au funcţia de a realiza transferul de putere între două sau mai multe zone ale sistemului electroenergetic, fără a alimenta direct consumatori concentraţi. Staţii de distribuţie, care au funcţia de a alimenta direct consumatorii. Cele mai simple, dar şi cele mai numeroase staţii de distribuţie sunt posturile de transformare. Posturile de transformare sunt staţii de distribuţie de importanţă locală, care conţin unul sau mai multe transformatoare de forţă, prin intermediul cărora se modifică tensiunea de la o valoare medie (20 [kV],10 [kV],6 [kV] ) la o valoare joasă (0,4 [kV] ).

Există staţii care au mai mult decât o funcţiune din cele amintite mai sus, numite staţii cu funcţiuni multiple. De exemplu o staţie de centrală poate avea atât funcţiunea de evacuare în sistemul electroenergetic a unei părţi din energia electrică produsă în centrală, cât şi funcţiunea de distribuţie a restului energiei electrice , spre consumatori apropiaţi din apropierea centralei. De asemenea, există situaţii electrice care pot avea atât funcţiunea de transfer cât şi funcţiunea de distribuţie.

Page 7: Instalatii Din Statiile Electrice

4.1.3. CIRCUITELE ELECTRICE ALE INSTALAŢIILOR DIN STAŢIILE ELECTRICE

Instalaţiile electrice ale staţiilor sunt organizate sub forma circuitelor electrice, circuite care pot fi împărţite în următoarele categorii:

- circuite electrice primare (principale); - circuite electrice secundare; - circuite electrice ale serviciilor proprii (ale consumatorilor proprii

tehnologici) - circuite electrice ale instalaţiilor auxiliare.

Page 8: Instalatii Din Statiile Electrice

Circuitele electrice primare (principale) sunt acele circuite ale instalaţiilor electrice

din staţii care, iau parte directă la transferul energiei electrice în drumul ei de la surse la consumatori sau la transformarea parametrilor energiei sau care concură nemijlocit la acest transfer. O parte din circuitele care nu sunt parcurse de fluxul principal al energiei electrice sunt racordate în derivaţie la diverse circuite primare parcurse de acest flux şi le deservesc nemijlocit.

Echipamentele din cadrul acestor instalaţii se numesc echipamente primare, iar din cadrul acestora fac parte: (auto)transformatoarele, transformatoarele de măsură (de curent şi de tensiune), întrerupătoare, separatoare, descărcătoare, transformatoare de măsurare (de curent şi de tensiune), bobine de reactanţă, bare colectoare, conductoare de legătură între barele colectoare şi aparate sau între diverse aparate, etc. Fiecare dintre aceste echipamente are o structură constructivă corespunzătoare şi un rol bine determinat în cadrul instalaţiilor primare. Astfel, (auto)transformatoarele realizează transformarea parametrilor (tensiune şi curent) ai energiei electrice, frecvenţa rămânând neschimbată, iar celelalte echipamente sunt reunite într-o structură, numită instalaţie de conexiuni (staţie de conexiuni), care asigură tranzitul energiei electrice la acelaşi nivel de tensiune.

Instalaţiile electrice în componenţa cărora intră echipamentele primare reprezintă instalaţiile circuitele primare ale staţiei.

Page 9: Instalatii Din Statiile Electrice

Circuitele electrice secundare din staţiile electrice deservesc instalaţiile circuitelor

primare ale staţiei. Ele se caracterizează prin faptul că nu sunt parcurse de fluxul principal al energiei de la sursă la consumator.

Toate operaţiile de urmărire a parametrilor, precum şi de intervenţie a operatorului sau a dispozitivelor automate asupra echipamentelor primare în vederea readucerii parametrilor la valori normale sau în vederea modificării configuraţiei reţelei electrice, se realizează prin intermediul circuitelor electrice secundare. Ca urmare, aceste circuite au funcţii de control (urmărire a parametrilor energiei electrice şi a stării echipamentelor) şi de comandă (intervenţie în funcţionarea echipamentelor primare).

Ansamblul echipamentelor legate funcţional între ele prin care se realizează comanda echipamentelor din cadrul instalaţiilor circuitelor primare şi control funcţionării acestora constituie instalaţiile circuitelor secundare.

Observaţie. În principiu, instalaţiile circuitelor de telemeconducere îndeplinesc aceleaşi funcţiuni ca şi instalaţiile circuitelor secundare, dar prezintă o serie de particularităţi tehnice specifice. Din această cauză, în general ele sunt considerate o categorie separată de circuite.

Page 10: Instalatii Din Statiile Electrice

Circuitele serviciilor proprii ale staţiilor electrice deservesc consumatorii tehnologici proprii ai instalaţiilor circuitelor primare şi ale circuitelor secundare. Ele pot fi: circuite de curent alternativ şi circuite de curent continuu. Echipamentele şi elementele cu ajutorul cărora se realizează aceste circuite formează instalaţiile serviciilor proprii.

Circuitele de curent alternativ ale serviciilor proprii ale staţiilor electrice sunt: circuitele de răcire ale transformatoarelor şi autotransformatoarelor, circuitele instalaţiilor de reglare a tensiunii la transformatoare sau autotransformatoare, circuitele de încărcare a bateriei de acumulatoare, circuitele instalaţiei de ventilaţie a sălii bateriei de acumulatoare, circuitele electrice ale instalaţiei de aer comprimat, circuitele electrice ale instalaţiei de stingere a incendiilor, circuitele instalaţiei de iluminat şi de forţă, circuitele instalaţiei de telecomunicaţii, etc.

Circuitele de curent continuu ale serviciilor proprii ale staţiilor electrice sunt: circuitele de distribuţie a tensiunii de la bateria de acumulatoare, circuitele iluminatului de siguranţă, circuitele dispozitivelor de acţionare a aparatelor de comutaţie, circuitele de curent continuu ale unor receptoare care nu admit întreruperi în alimentarea cu energie electrică (calculatoare de proces), etc.

Circuitele instalaţiilor auxiliare ale staţiilor electrice sunt formate din: circuitele

instalaţiei de legare la pământ, circuitele instalaţiei de protecţie împotriva loviturilor directe de trăsnet, etc.

Page 11: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2. INSTALAŢIILE (STAŢIILE) DE CONEXIUNI

4.2.1. CLASIFICAREA INSTALAŢIILOR (STAŢIILOR) DE CONEXIUNI Din punct de vedere electric, o instalaţie de conexiuni reprezintă un nod electric (NE), unde se

întâlnesc părţile constitutive ale reţelei electrice de transport care “aduc” energia electrică de la surse cu cele care “dau” energia electrică spre consumator (Fig. 4.4)

Fig. 4.4 Semnificaţia unui nod electric (NE) al sistemului electroenergetic

Nodul electric propriu – zis poate fi realizat sub următoarele două forme:

Page 12: Instalatii Din Statiile Electrice

Nod electric realizat sub formă de sisteme de bare colectoare; caz în care barele colectoare reprezintă nodul de conexiuni extins în spaţiu şi realizat cu conductoare rigide sau flexibile. În acest caz nodului electric îi corespunde o INSTALAŢIE DE CONEXIUNI CU BARE COLECTOARE.

Din punctul de vedere al schemelor de conexiuni există două categorii de instalaţii de conexiuni cu bare colectoare, şi anume:

a) Instalaţii de conexiuni cu unul sau mai multe sisteme de bare colectoare şi un întreruptor pe circuit: - instalaţii cu simplu sistem de bare colectoare; - instalaţii cu dublu sistem de bare colectoare; - instalaţii cu triplu sistem de bare colectoare.

b) Instalaţii de conexiuni cu două sisteme de bare colectoarea în care unui subansamblu de N circuite le revin N+1 întreruptoare: - instalaţii cu două întreruptoare pe circuit; - instalaţii cu 1,5 întreruptoare pe circuit; - instalaţii cu 1,33 întreruptoare pe circuit. Nod electric realizat sub forma unui ansamblu de întrerupătoare şi separatoare în diferite conexiuni. În acest caz nodului electric îi corespunde o INSTALAŢIE DE CONEXIUNI FĂRĂ BARE COLECTOARE.

Din punctul de vedere al schemelor de conexiuni există două categorii de instalaţii de conexiuni fără bare colectoare, şi anume:

a) instalaţii de conexiuni în H; b) instalaţii de conexiuni poligonale.

Page 13: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.2. SCHEMELE INSTALAŢIILOR DE CONEXIUNI

Schemele instalaţiilor electrice de conexiune (schemele de conexiuni) pot fi scheme de conexiuni monofazate (sau monofilare) şi scheme de conexiuni trifazate (trifilare).

Dacă în schema electrică de conexiuni a unui circuit trifazat, cu faze identice din punct de vedere constructiv, se reprezintă numai elementele unei singure faze şi legăturile dintre ele, atunci acea schemă este o schemă electrică de conexiuni monofazată sau monofilară a circuitului trifazat respectiv.

Dacă în schema electrică de conexiuni a unui circuit trifazat, cu faze identice sau neidentice din punct de vedere constructiv, se reprezintă elementele şi legăturile dintre ele pentru toate cele trei faze şi pentru conductorul de nul (dacă acesta există), atunci acea schemă este o schemă electrică de conexiuni trifazată sau trifilară a circuitului trifazat respectiv.

În general circuitele primare ale staţiilor electrice sunt circuite trifazate, iar fazele lor sunt identice din punct de vedere constructiv, ceea ce permite ca în schemele lor electrice de conexiuni să se reprezinte numai elementele unei faze. Dacă într-o anumită zonă a circuitului fazele nu sunt echipate identic, acea zonă se va reprezenta trifilar (trifazat).

Page 14: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.3. SCHEMELE INSTALAŢIILOR DE CONEXIUNI CU UNUL SAU MAI MULTE SISTEME DE BARE COLECTOARE ŞI UN ÎNTRERUPTOR PE CIRCUIT

Instalaţiile de conexiuni cu unul sau mai multe sisteme de bare colectoare şi un întreruptor pe

circuit se caracterizează prin aceea că nodul electric este realizat sub formă de SISTEM DE BARE COLECTOARE, căruia i se spune pe scurt BARĂ COLECTOARE.

Bara colectoare, constructiv este un nod extins în spaţiu, pentru a se crea condiţiile necesare racordării mai multor circuite primare şi poate fi realizată atât cu conductoare de tipul barelor rigide, cât şi cu conductoare flexibile de tipul celor funie care se folosesc la liniile electrice aeriene. Barele rigide se întâlnesc, de obicei, în cadrul instalaţiilor de conexiuni de medie tensiune, iar cele flexibile în cadrul instalaţiilor de conexiuni de înaltă tensiune.

În cadrul acestor instalaţii, circuitele primare se racordează la sistemul de bare colectoare prin intermediul celulelor.

CELULA este o parte componentă a unei instalaţii de conexiuni cu bare colectoare, care conţine echipamentul aparţinând unui singur circuit (celule de circuit), unui dispozitiv de legătură între diverse părţi ale instalaţiei de conexiuni (celule tipice schemei), unui dispozitiv de măsură sau protecţie (celule auxiliare) şi care constituie din punct de vedere constructiv şi al spaţiului pe care îl ocupă o unitate distinctă.

Page 15: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.3.1. TIPURI DE CELULE

Din punctul de vedere al modului în care se racordează la barele colectoare, celulele se împart în două grupe: - Celule serie, care sunt parcurse de energia electrică în drumul ei de la surse spre consumatori, iar circuitele pe

care le deservesc constituie laturi ale reţelei electrice a sistemului electroenergetic. Aceste celule sunt prevăzute cu întreruptor, care are rolul de a închide respectiv întrerupe curentul pe latura respectivă.

- Celule derivaţie, care nu sunt parcurse de energia electrică în drumul ei de la surse spre consumatori, fiind racordate între fază şi pământ. Aceste celule nu au prevăzut întreruptor.

Din categoria celulelor serie fac parte celulele de circuit şi celulele tipice schemei, iar din categoria celulelor derivaţie, celulele auxiliare.

Celulele de circuit deservesc circuitele primare prin care se “aduce” energia de la surse, respectiv se ”dă“ energie spre consumatori şi poartă numele circuitului pe care îl deservesc. Astfel, se întâlnesc:

- celule de generator (CG), prin care se racordează generatoarele la barele colectoare; - celule de linie (CL), prin care se racordează liniile electrice la barele colectoare; - celule de (auto)transformator (CAT sau CT), prin care se racordează (auto)transformatoarele la barele

colectoare; Celulele tipice schemei nu au rol de a deservi un circuit anume ci de a stabilii legătura electrică între diferitele

bare colectoare ale aceleiaşi instalaţii de conexiuni. Trebuie avut în vedere că există instalaţii de conexiuni la care nodul electric (sistemul de bare colectoare) constructiv este divizat în mai multe secţiuni (sisteme şi/sau secţii de bare) care pot lucra fie cuplate fie necuplate între ele. Aceste celule sunt aşa zisele celule de cuplă şi funcţie de rolul pe care îl au, pot fi :

- celule de cuplă longitudinală (CCL); - celule de cuplă transversală (CCT); - celule de cuplă de transfer sau ocolire (CCTr),

respectiv combinaţii ale acestora numite cuple combinate. Celulele auxiliare au rolul de a permite racordarea transformatoarelor de tensiune şi a descărcătoarelor la barele

colectoare şi poartă numele elementului pe care îl deservesc, astfel: - celulă de măsură (CM), prin care se racordează transformatoarele de tensiune la barele colectoare; - celulă de descărcător (CD), prin care se racordează descărcătoarele la barele colectoare.

Page 16: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.3.2. ETAPELE CARE TREBUIE PARCURSE LA REPREZENTAREA SCHEMELOR

Pentru reprezentarea unei scheme de conexiuni este necesar a se parcurge patru etape în următoarea ordine:

a) se reprezintă structura nodurilor de conexiuni (sistemele, respectiv secţiile barelor colectoare) corespunzătoare tipului schemei;

b) se reprezintă celulele tipice schemei (celulele de cuplă);

c) dacă instalaţia de conexiuni este cu celule de măsură şi descărcători, se reprezintă aceste celule;

d) se reprezintă celulele de circuit corespunzătoare instalaţiei de conexiuni.

Page 17: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.3.2. VARIANTE DE BAZĂ DE SCHEME CU BARE COLECTOARE ŞI UN ÎNTRERUPTOR PE CIRCUIT

Fig. 4.5. Schemă de conexiuni a unei instalaţii de conexiuni cu simplu sistem de

bare colectoare nesecţionate şi celulă de măsură şi descărcător

Page 18: Instalatii Din Statiile Electrice

Fig. 4.6. Schemă de conexiuni a unei instalaţii de conexiuni cu simplu sistem de

bare colectoare nesecţionate şi grupuri de măsură şi descărcător

Page 19: Instalatii Din Statiile Electrice

Fig. 4.7. Schemă monofilară a unei instalaţii de conexiuni cu dublu sistem de bare

colectoare nesecţionate şi celule de măsură şi descărcător

Page 20: Instalatii Din Statiile Electrice

Fig. 4.8. Schemă monofilară a unei instalaţii de conexiuni cu dublu sistem de bare

colectoare nesecţionate cu grupuri de măsură şi descărcător

Page 21: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.3.3. MĂSURI PENTRU CREŞTEREA SIGURANŢEI ÎN FUNCŢIONARE ŞI A ELASTICITĂŢII SCHEMELOR Măsuri pentru reducerea numărului circuitelor care ies din funcţiune la un scurtcircuit

pe barele colectoare: • În schemele cu simplu sistem de bare colectoare:

Secţionarea barei colectoare

• În schemele cu dublu sistem de bare colectoare: Seţionarea barelor colectoare; Regimul de lucru pe ambele sisteme de bare colectoare.

Măsuri pentru menţinerea în funcţiune a circuitelor pe timpul reviziei la întreruptoeul

celulei: • În schemele cu simplu sistem de bare colectoare:

Utilizarea sistemului de transfer • În schemele cu dublu sistem de bare colectoare:

Utilizarea sistemului de transfer; Utilizarea separatoarelor de şuntare; Înlocuirea întreruptorului cu o legătură directă.

Page 22: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.3.4. SCHEMELE INSTALAŢIILOR DE CONEXIUNI CU BARE COLECTOARE ŞI UN ÎNTRERUPTOR PE CIRCUIT

În TABELUL 4.1 sunt prezentate sintetic structurile de bază ale principalelor tipuri de scheme ale instalaţiilor de conexiuni cu bare colectoare şi cu un întrerupător pe circuit, folosite în staţiile electrice. Pentru simplificare, în aceste scheme nu au fost desenate decât sistemele şi secţiile de bare colectoare şi elementele principale ale celulelor de circuit şi de cuplă. Astfel, nu au fost desenate celulele auxiliare, transformatoarele de curent ale celulelor serie, cuţitele de legare la pământ ale separatoarelor. Tabelul 4.1.

DENUMIREA SCHEMEI SCHEMA 1

Schemă cu un singur sistem de bare colectoare

nesecţionat.

Page 23: Instalatii Din Statiile Electrice

2

Schemă cu un singur sistem de bare colectoare secţionat

( două secţii de bare).

3

Schemă cu un singur sistem de bare colectoare şi cu sistem de transfer

4

Schemă cu două sisteme de bare colectoare nesecţionate

Page 24: Instalatii Din Statiile Electrice

5

Schemă cu două sisteme de bare colectoare,

din care unul secţionat (cu două secţii de bare).

6

Schemă cu două sisteme de bare colectoare nesecţionate şi cu

sistem de transfer

7

Schemă cu două sisteme de bare

colectoare nesecţionate şi separatoare de şuntare

Page 25: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.4. SCHEME ALE INSTALAŢIILOR DE CONEXIUNI CU DOUĂ SISTEM DE BARE COLECTOARE LA CARE UNUI SUBANSAMBLU DE N CIRCUITE LE REVIN N+1 ÎNTRERUPTOARE

a) b)

Fig.4.9. Moduri de reprezentare a schemelor cu două întreruptoare pe circuit

Page 26: Instalatii Din Statiile Electrice

Fig. 4.10. Schemă cu 1,5 întreruptoare pe circuit

Fig.4.11. Schemă cu 1,33 întreruptoare

pe circuit

Page 27: Instalatii Din Statiile Electrice

4.2.5. SCHEME ALE INSTALAŢIILOR DE CONEXIUNI FĂRĂ BARE COLECTOARE

Fig. 4.12 Scheme poligonale (două moduri de reprezentare)

Fig. 4.13. Schema în H

a) cu legătura transversală spre transformatoare;

b) cu legătura transversală spre linii