PREZENTAREA STAȚIEI ELECTRICE DE TRANSFORMARE 11010 kV BREAZA [310785]

CAPITOLUL I

PREZENTAREA STAȚIEI ELECTRICE DE TRANSFORMARE 110/10 kV BREAZA

1.1. Încadrarea stației electrice de transformare 110/10 kV Breaza în S.E.N.

În cadrul S.E.N. (Sistemul Energetic Național) sunt cuprinse și instalațiile electrice aflate în gestiunea și exploatarea Sucursalei de Distribuție Ploiești (S.D. Ploiești).

S.D. [anonimizat], instalații aflate într-o [anonimizat]. [anonimizat] S.D. Ploiești sunt interconectate cu instalațiile aparținănd S.D. Buzau, S.D. Târgoviște, S.D. Brașov.

Componentele instalațiilor aparținând S.D. Ploiești sunt și instalațiile de distribuție. [anonimizat], [anonimizat].

O astfel de instalație de distribuție este și stația electrică de transformare 110/10 kV Breaza.

Această stație este interconectată cu rețeaua de 110 kV de distribuție a S.D. Ploiești prin două linii electrice aeriene de 110 kV în sistem buclat.

Având în vedere sensul de primire a tensiunii, stația de transformare 110/10 kV Breaza este alimentată prin L.E.A. 110 [anonimizat] 110/20/10 [anonimizat] 110 kV din stația de transformare 110/20 [anonimizat] L.E.A. 110 [anonimizat].

Sensul de primire a tensiunii exemplificat în figura 1.1 este pentru situația în care S.E.N. sau zona de rețea se află în funcționare S.N. (schema normală). Pentru situațiile de avarie sau în alte situații impuse de regimul de funcționare a sistemului, sensurile din această schemă se vor modifica.

Între stația de tranformare 110/20/10 kV Câmpina și stația de transformare 110/10 [anonimizat] 1.2.

Figura 1.1 Interconectarea stației de transformare 110/10 kV Breaza cu rețeaua de 110 kV de distribuție aparținând S.D. Ploiești și implicit cu S.E.N.

Figura 1.2 Dispunerea LEA pe stâlpi metalici cu zăbrele între stația de tranformare 110/20/10 kV Câmpina și stația de transformare 110/10 kV Breaza

Între stația de transformare 110/10 kV Breaza și stația de transformare 110/20 [anonimizat] 1.2.

Am prezentat mai sus încadrarea stației de transformare 110/10 kV Breaza în rețeaua de distribuție 110 kV. Având în vedere regimul de rezervare a stației de transformare 110/10 [anonimizat] 110/20/10 kV Câmpina și stația 110/20 [anonimizat] 1.3.

Figura 1.3 Interconectarea stației de medie tensiune între stația 110/20/10 kV Câmpina și stația 110/20 [anonimizat], stația de transformare 110/10 kV Breaza este interconectată cu o rețea de distribuție buclată de 110 kV și una de 20 kV.

1.2. Analiza schemei electrice a stației de transformare

În tratarea schemei electrice a stației de transformare 110/10 kV Breaza utilizăm schema monofilară (o [anonimizat] comun, diferitele elemente componente ale instalației, dispoziția lor principală, legaturile, sistemele de comandă, protecție, masură, etc.).

Stația de transformare 110/10 kV Breaza are un sistem simplu de bare colectoare pe patrea de 110 kV.

Barele colectoare constituie unele din elementele esențiale într-o instalație electrică și reprezintă acea parte la care vin să se lege toate generatoarele, transformatoarele și liniile de plecare. Ele servesc pe de-o parte la colectarea energiei produse de generatoare sau obținută prin transformare, și la distribuirea ei prin liniile de plecare. Barele colectoare reprezintă punctul cheie al instalației electrice.

Avantajul principal al unei instalații cu bare colectoare simple, constă în realizarea ei ieftină. De asemenea, trebuie subliniată simplificarea unei astfel de instalații, care este clară și ușor de urmărit.

În figura 1.4 este prezentată schema monofilară a stației pe partea de 110 kV.

Ce avantaje și dezavantaje prezintă schema de conexiune cu sistem de bare simplu, secționat în lung cu separatoare de cuplă longitudinală, observăm din analiza schemei monofilare simplificate prezentată în figura 1.5.

Figura 1. 4. Schema monofilară a stației pe partea de 110 kV.

Figura 1.5. Schemea monofilara simplificata a stației pe partea de 110 kV.

La apariția unui defect K1, întrerupătorul IL2 de 110 kV va declanșa, dar stația fiind interconectată în sistem buclat continuă să se afle în funcțiune, alimentată fiind pe partea de 110 kV prin linia L1.

La apariția unui defect K2 pe transformatorul T1, declanșează întrerupătorul IT1, al transformatorului T1 și prin intrarea în funcțiune a automatizării AAR se aduce în funcțiune transformatorul T2, deci consumatorii sunt în continuare alimentați, porțiunea defectă din instalație fiind izolată.

Apariția unui defect K3 pe una din barele colectoare, duce pentru un timp relativ scurt la ramânerea stației de transformare nealimentată. Existența separatorului de cupla longitudinal rezervă situatia izolarii parții defecte din instalație și funcționarea restului instalației.

O situație dezavantajoasă pentru sistemul de bare colectoare simplu poate fi apariția unui defect K4, situație în care este scoasă din funcțiune întraga instalație, prin declanșarea intrerupătoarelor IL1 și IL2, întreruperea în alimentare persistând până la remedierea defectului.

Pentru reducerea timpului de întrerupere în alimentare ca urmare a unui incident ca cel prezentat mai sus, în stația de transformare 110/10 kV Breaza s-a prevăzut schema de rezervare pe partea de medie tensiune (10 kV) prin transformatorul numarul trei: 20/10 kV.

În situatia apariției unui defect de tip K4 configurație în care poate funcționa stația de transformare 110/10 kV Breaza este cea prezentată în figura 1.6. Deci, dezavantajul sistemului simplu de bare colectoare pe partea de 110 kV s-a contracarat prin soluția de rezervare pe partea de medie tensiune.

Schema electrică a stației de transformare 110/10 kV Breaza are pe partea de medie tensiune (10 kV) un sistem dublu de bare colectoare, cu cupla transversală.

Figura 1.6 Schema monofilara a stației de transformare 110/10 kV Breaza cu sistem dublu de bare colectoare si cupla transversală, pe partea de medie tensiune (10 kV).

În funcție de schema normală se poate lucra cu un singur sistem de bare în funcțiune, celălalt sistem de bare fiind pus sub tensiune în rezervă (deci utilizabil în orice moment când situația o impune). Pentru mărirea elasticității și îmbunătățirea fiabilității schemei se observa din figura 1.7 că se utilizează întrerupătorul de cupla transversală.

Figura 1.7 Utilizarea intreruptorului de cuplă transversală.

Această cuplă transversală este echipată cu protecții prin relee. La apariția unui defect prin sistemul de bare B2 de 10 kV, izolarea defectului se face prin declanșarea cuplei transversale, astfel încât o parte din instalație rămâne în funcțiune.

Avantajul sistemului de bare dublu face ca echipamentele de alimentare din sistemul de bare defect să fie trecute prin manevre cu separatoare pe sistemul de bare disponibil. În figura 1.7 se poate observa funcționarea schemei pe parte de medie tensiune (10 kV) la apariția unui defect K1 pe sistemul de bare B2.

Existența cuplei transversale și a sistemului dublu de bare, ajută și în situația în care întrerupătorul unui echipament (de exemplu linie) refuză comanda de deconectare, situație în care prin manevre de separatoare echipamentul respectiv este izolat pe un nou sistem de bare. Rolul echipamentului respectiv este preluat de întrerupătorul cuplei transversale, astfel încât restul instalației nu este afectat de incident, putând rămâne în funcționare.

Concluzionând, utilizarea sistemului dublu de bare și a cuplei transversale pe partea de medie tensiune în stația de transformare 110/10 kV Breaza, duce la reducerea timpilor de întrerupere în alimentarea consumatorilor în situații de incidente și avarii sau de lucrări de revizie și reparații. După cum se va observa din capitolul următor din stația noastră sunt alimentați și consumatorii care nu suportă întreruperii în alimentare. Pe de altă parte, acest tip de configurație ajută la repartizarea echilibrată a echipamentelor pe unul din sistemele de bare, funcție de încărcările fiecăruia și de regimul de funcționare impus la un moment dat de situația zonei de rețea.

Analiza schemei electrice a stației de transformare 110/10 kV Breaza presupune și prezentarea principalelor tipuri de protecție ale echipamentelor stației.

Construcția transformatoarelor moderne este simplă și sigură. Acest fapt nu exclude totuși obligația de a se ține seama de posibilitatea apariției în cursul exploatării a unor defecte și a unor regimuri anormale de funcționare.

În figura 1.8 este reprezentată schema bloc pentru principalele protecții cu care este echipat transformatorul de 110/10 kV din stația de transformare 110/10 kV Breaza.

Conform figurii 1.8 de bază a transformatorului este protecția de gaze care acționează la apariția unor defecte în interiorul transformatorului (are sensibilitatea mare, iar timpul de acționare este la “0”).

Protecția diferențială longitudinală este de asemenea o protecție de bază și acționează la apariția defectelor în zona protejată, respectiv între transformatoarele de curent de pe partea înaltă și cele de pe partea medie de tensiune a transformatoarelor.

Ca rezumare, pentru protecțiile mai sus nominalizate transformatorul este echipat cu o protecție maximală de curent cu blocaj voltmetric.

Pe lângă protecțiile enumerate mai sus și vizualizate în figura 1.8 se mai folosesc și protecții care dau comanda de declanșare la întrerupătoare, transformatoarele de 110/10 kV Breaza mai sunt echipate cu o protecție la suprasarcină cu comanda de semnalizare și de asemenea o protecție la supratemperatură tot cu comanda de semnalizare.

Echipamentele racordate la barele de medie tensiune, respectiv liniile, sunt dotate cu protecții maximale de curent temporizate, protecții realizate cu relee de curent maximale, montate pe secundarele transformatoarelor de curent (figura 1.9).

Figura 1.8 Schema bloc pentru principalele protecții cu care este echipat transformatorul de 110/10 kV din stația de transformare 110/10 kV Breaza.

Figura 1.9 Schema bloc a protectiilor maximale de curent temporizate, cu relee de curent montate pe secundarele transformatoarelor de curent, cu care sunt dotate echipamentele racordate la barele de medie tensiune.

Protecția echipamentelor din stația de transformare 110/10 kV Breaza împotriva supratensiunilor atmosferice se realizează prin descărcătoare cu rezistența variabilă. Aceste descărcătoare îndeplinesc două funcții:

limitarea valorii supratensiunilor care pot să apară pe conductorul activ, prin punerea temporală a conductorului protejat la pământ prin intermediul unei impedanțe de mică valoare;

întreruperea automată a legăturii conductorului activ cu pământul îndată ce valoarea supratensiunii nu mai poate periclita integritatea funcțională a izolației.

În figura 1.10 este reprezentată construcția și caracteristica u=u(i) a descărcătorului cu rezistența variabilă.

Figura 1.10 Construcția și caracteristica descărcătorului cu rezistența variabilă.

Elementul pricipal al descărcătorului cu rezistența variabilă (D.R.V.) este coloana de discuri semiconductoare (4) presate din carbură de siliciu, a cărei rezistență variază cu tensiunea sau curentul. Eclatorul de izolare (2) are rolul de a evita întărzierea la amorsare. Eclatoarele (3) care sunt de stingere, asigură izolarea necesară a conductorului activ, care este sub tensiunea de serviciu, față de pământ și întreruperea curentului de însoțire.

La trecerea curentului de mare scurgere (impuls după amorsarea descărcătorului is), discurile semiconductoare opun o rezistență redusă determinând o tensiune reziduală urez relativ mică, iar după micșorarea tensiunilor până la valoarea de stingere ust discurile opun o rezistență mare limitând curentul de însoțire formându-se astfel întreruperea rapidă a acestuia cu ajutorul eclatorului de stingere.

1.3. Prezentarea rețelei electrice de distribuție de medie tensiune alimentată din stația 110/10 kV Breaza

Rețeaua de distribuție de medie tensiune alimentată din barele de 10 kV ale stației Breaza este alcatuită din:

posturi de transformare în diferite construcții;

linii electrice subterane de 10 kV (L.E.S. 10 kV);

linii electrice aeriene de 10 kV (L.E.A. 10 kV).

Prin această rețea sunt alimentați consumatorii casnici (mediu urban și rural), micii consumatori și un consumator industrial. Consumatorul este alimentat prin linii aflate în gestiunea lui, racordate direct din barele de 10 kV ale stației de transformare.

Posturile de transformare din rețeaua de distribuție au transformatoare cu puteri cuprinse între 100 kVA și 630 kVA. Posturile de transformare sunt în construcție metalică, tip P.T.M. în construcție din zid top P.T.Z. și aeriene tip P.T.A. pe unul sau doi stâlpi de susținere.

Posturile de transformare la sol (P.T.M. și P.T.Z.) sunt construite două variante: A și B reprezentate în figura 1.11.

Posturile de transformare mai sus prezentate dețin cabluri de 10 kV. Rețeaua de distribuție alimentată din stația Breaza cuprinde de asemenea și posturi de transformare aeriene în constructie pe un stâlp sau doi stâlpi, în funcție de puterea transformatorului, și au schema electrică reprezentată în figura 1.12.

Figura 1.11 Posturile de transformare la sol construite in doua variante: A si B

În toate posturile de transformare din rețeaua de distribuție sunt montate grupuri de masură a energiei active. Posturile de transformare din rețeaua de distribuție urbane, respectiv zona orasului Breaza, sunt interconectate prin linii electrice subterane, construite prin cablu din Al cu izolație din hârtie impregnată cu ulei (cabluri de tipul ACYAbY). Secțiunea conductoarelor cablurilor variază între 120 mm2 și 150 mm2. Pe traseul liniilor, tronsoanele de cabluri sunt întregite prin manșoane de legătură.

Figura 1.12 Schema electrica a postului de transformare aerian, care poate fi in constructie pe un stalp sau pe doi stalpi in functie de puterea transformatorului.

După cum se observă din schema monofilară, rețeaua de distribuție de medie tensiune cuprinde și o linie electrică aeriană de 10 kV care alimentează zona rurală. Linia electrică aeriană este construită cu conductoare din Ol-Al cu secțiuni variind pe tronsoane de la 50 mm2 la 70 mm2.

Stâlpii liniei sunt din beton armat precomprimat de tip S.E.5. (pentru susținere în alimentat) și stâlpi de tipul S.E.11 (pentru întindere în aliniament, de colț sau terminali).

Coronamentul liniei este de tip orizontal, conductoarele fiind montate pe izolatori de tipul I.S.N.S. (izolatori de susținere nestrăpungibili) pentru susținerea aliniamenților izolatori de tipul I.T.F.S. (izolatori de tracțiune tip tijă) pentru legăturile de întindere.

În stația de transformare, liniile aparținând rețelei de distribuție de medie tensiune sunt echipate cu o protecție maximală de curent temporizată într-o singură treaptă, a cărei schemă de principiu este reprezentată în figura 1.13.

Figura 1.13 Schema de principiu a protecției maximale de curent temporizată într-o singură treaptă, cu care sunt echipate, liniile aparținând rețelei de distribuție de medie tensiune.

Împotriva supratensiunilor atmosferice, L.E.A. 10 kV este protajată cu descărcătoare cu coarne care sunt montate atât pe traseul liniei cât și la posturile de transformare aeriene racordate la linie.