Słupowe stacje transformatorowe STN i STNu – opis i zastosowanie
Przedmiot i zakres opracowania
Opracowanie stanowi album słupowych stacji transformatorowych STN i STNu z transformatorami o mocy do 630 kVA na napięcie 15 i 20 kV. Stacja przeznaczona jest do zasilania odbiorców wiejskich i miejsko-osiedlowych oraz drobnych odbiorców przemysłowo-usługowych z sieci napowietrznej lub kablowej średniego napięcia.
Dokumentacja zawiera materiały do projektowania i budowy stacji. Przewidziane wariantowe rozwiązania elementów stacji pozwalają na optymalny dobór jej wyposażenia. Dane techniczne i dobór podstawowych elementów stacji podano w pkt. 4 oraz przy każdym rozwiązaniu stacji na poszczególnych stronach, natomiast szczegółowego doboru wyposażenia stacji należy dokonywać, korzystając z albumu słupowych stacji transformatorowych SN/nn STN, STNu z transformatorami o mocy do 630 kVA na żerdziach wirowanych tom i i tom ii wydanego przez PTPiREE Poznań.
Konstrukcja wsporcza stacji przystosowana jest do pełnienia funkcji słupa krańcowego dla napowietrznych linii średniego i niskiego napięcia, względnie słupa przelotowego, odporowego, odporowo-narożnego dla linii SN i krańcowego dla linii nN. Na stacji przewidziano możliwość instalowania odłącznika (rozłącznika) lub odłącznika (rozłącznika) z uziemnikiem.
Rozwiązania stacji
|
Stacje ujęte w niniejszej dokumentacji składają się zasadniczo z dwóch grup: |
|
|
stacje STN |
z pełnym wyposażeniem strony SN i nN, z możliwością rezygnacji z pomostu obsługi |
|
stacje STNu |
z uproszczeniem wyposażenia strony SN (bez podstaw bezpiecznikowych i pomostu obsługi) |
|
Ze względu na zasilanie SN przewidziano następujące rozwiązania stacji: |
||
|
1. |
STN/I, STNu/I |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi lub typu PAS od strony transformatora, stacja krańcowa |
|
2. |
STN/II, STNu/II |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi lub typu PAS od strony przeciwnej do transformatora, stacja krańcowa |
|
3. |
STNKs/I, STNKsu/I, STNKp/I, STNKpu/I |
zasilanie linią napowietrzną SN kablową (kabel samonośny lub podwieszany) od strony transformatora, stacja krańcowa |
|
4. |
STNKs/II, STNKsu/II, STNKp/II, STNKpu/II |
zasilanie linią napowietrzną SN kablową (kabel samonośny lub podwieszany) od strony przeciwnej do transformatora, stacja krańcowa |
|
5. |
STNo, STNuo |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi lub typu PAS od strony przeciwnej do transformatora, stacja krańcowa z odłącznikiem (rozłącznikiem) |
|
6. |
STNKso, STNKsuo, STNKpo, STNKpuo |
zasilanie linią napowietrzną SN kablową (kabel samonośny lub podwieszany) od strony przeciwnej do transformatora, stacja krańcowa z odłącznikiem (rozłącznikiem |
|
7. |
STNP/1, STNPu/1 |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi lub typu PAS, stacja przelotowa, układ przewodów płaski |
|
8. |
STNP/2, STNPu/2 |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi, stacja przelotowa, układ przewodów trójkątny |
|
9. |
STNPu/1f |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi, stacja przelotowa z transformatorem 1-fazowym o mocy 15-25 kVA, układ przewodów trójkątny |
|
10. |
STNPo/1, STNPuo/1 |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi lub typu PAS, stacja przelotowa z odłącznikiem (rozłącznikiem), układ przewodów płaski |
|
11. |
STNPo/2, STNPuo/2 |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi, stacja przelotowa z odłącznikiem (rozłącznikiem), układ przewodów trójkątny |
|
12. |
STNO, STNOu |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi lub typu PAS, stacja odporowa |
|
13. |
STNON, STNONu |
zasilanie linią napowietrzną SN z przewodami gołymi lub typu PAS, stacja odporowo-narożna |
|
14. |
STNK, STNKu |
zasilanie linią kablową SN końcową lub przelotową |
|
15. |
STNKo, STNKuo |
zasilanie linią kablową SN końcową lub przelotową, z odłącznikiem (rozłącznikiem) na stacji |
Środowiskowe uwarunkowania pracy stacji:
|
– zakres temperatur pracy: |
25 oC do +40 oC, |
|
– zakres temperatur montażu: |
-5 oC do +40 oC, |
|
– wysokość nad poziomem morza: |
do 1000 m, |
|
– strefy zabrudzeniowe I, II, III: |
dobór wg tomu II – zalecenia producentów aparatury i osprzętu, |
|
– strefy klimatyczne: |
WI, WII – obciążenia wiatrem, |
Charakterystyka stacji
Dobór zabezpieczeń SN i połączeń nn stacji
UWAGI:
- Wkładki bezpiecznikowe SN (lp. 2) dobrane zostały do znamionowych mocy transformatorów wg wytycznych producentów wkładek bezpiecznikowych i stanowią zabezpieczenie transformatora oraz przekładników SN przed skutkami zwarć i przeciążeń.
- Przy budowie stacji należy instalować kable (lp. 4) na pełną moc przewidywanego docelowo transformatora. Podane przekroje kabli nn traktować jako minimalne dla odnośnych mocy transformatorów.
- Wkładki bezpiecznikowe dla obwodów nn dobrać wg warunków obciążenia i wymagań ochrony przeciwporażeniowej.
- Połączenia 3-żyłowe stosować w przypadku wyprowadzenia przewodu ochronno-neutralnego (lp. 5) bezpośrednio z transformatora do połączeń z przewodami PEN obwodów napowietrznych nn.
- Przy doborze przekrojów kabli zwracać uwagę na różnicę obciążalności kabli Y(A)KY, Y(A)KXS lub innych wg standardów obowiązujących na danym rejonie.
- Końce kabli nn narażone na promieniowanie słoneczne należy zabezpieczyć głowicami kablowymi napowietrznymi typu SFEX 1 lub SFEX 4 produkcji Cellpack.
- Zaleca się stosowanie do uszczelnień rur z kablami nn i SN produktów firmy Cellpack:
– dla kabli SN 3-palczatki typu SEH3 o kolorze i średnicy właściwej dla zastosowanej rury,
– dla kabli nn:
– w przypadku 1 kabla 4-żyłowego – kaptur uszczelniający typu EC o średnicy właściwej dla zastosowanej rury,
– w przypadku 4 kabli 1-żyłowych – 4-palczatkę typu SEH-4 o średnicy właściwej dla zastosowanej rury.
Zasilanie stacji
Zasilanie SN stacji przewidziano:
– linią napowietrzną z przewodami gołymi – AFL-6 35, 50, 70 mm2, z przewodami niepełno izolowanymi typu AALXSn, AAsXSn,
z przewodami pełno izolowanymi: kablami uniwer salnymi typu EXCEL, AXCES
z kablami napowietrznymi podwieszanymi typu XnRaUHAKXS+Fe
– linią kablową z kablami jednożyłowymi jednopowłokowymi, trójżyłowymi jednopowłokowymi lub trójpowłokowymi o izolacji papierowej przesyconej syciwem nieściekającym albo kablami o izolacji i powłoce z tworzyw termoplastycznych (typy kabli wg pkt. 4).
Dopuszczalne naciągi przewodów SN przedstawiono na str. 124-129 i 133-138 w albumie słupowych stacji transformatorowych SN/nn STN, STNu z transformatorami o mocy do 630 kVA na żerdziach wirowanych tom I wydanym przez PTPiREE Poznań, na której występują wyprowadzenia napowietrzne niskiego napięcia oraz w przypadku wyprowadzeń nn wyłącznie kablowych.
W tym katalogu na str. 114-121 podano również dopuszczalne gabarytowe rozpiętości przęseł linii SN z przewodami gołymi oraz nominalne rozpiętości przęseł linii z przewodami niepełno izolowanymi lub pełno izolowanymi, zasilającej stację.
Dla przewodów gołych rozpiętości przęseł nominalnych, ze względu na odległość przewodów od powierzchni ziemi, należy ustalać indywidualnie w zależności od wysokości zawieszenia przewodów na stacji i na poprzedzającym ją słupie liniowym (stacja krańcowa) względnie na sąsiednich słupach (stacja przelotowa lub odporowa).
W przypadku stosowania przed stacją słupa odporowego, na którym występująca różnica naciągów z jego obu stron jest większa od 2/3 naciągu, wyznaczonego dla podstawowego naprężenia przewodów linii zasilającej, należy przewidywać jego nośność jak dla słupa krańcowego – wg schematu poniżej.
Wyprowadzenie obwodów nn
Wyprowadzenie obwodów niskiego napięcia przewiduje się liniami napowietrznymi z przewodami izolowanymi oraz liniami kablowymi wykonanymi kablami nn (typy kabli wg pkt. 4). Ilość wyprowadzonych ze stacji obwodów nn zależy od rodzaju tych wyprowadzeń (napowietrzne, kablowe) i zastosowanego rozdziału obwodów na stacji. Ilość i rodzaj linii nn oraz kierunki ich wyprowadzeń muszą uwzględniać uwarunkowania wynikające z wyboru rozwiązania stacji, z przyjętego naciągu linii SN oraz wielkości transformatora na stacji.
Dopuszczalne obciążenia statyczne stacji należy dobierać na podstawie schematów zawartych na str. 123 w albumie słupowych stacji transformatorowych SN/nn STN, STNu z transformatorami o mocy do 630 kVA na żerdziach wirowanych tom I wydanym przez PTPiREE Poznań. Długość przęseł linii niskiego napięcia należy wyznaczyć w zależności od przyjętego podstawowego naprężenia przewodów, które powinno być tak dobrane, aby sumaryczny naciąg linii nn nie przekroczył obciążeń stacji wg ww. schematów oraz dopuszczalnego obciążenia zastosowanego osprzętu przewodowego.
Wyposażenie stacji
Strona średniego napięcia
Na stacjach krańcowych, odporowych lub odporowo-narożnych, linia napowietrzna SN z przewodami gołymi lub typu PAS zamocowana jest do poprzecznika za pomocą łańcuchów odciągowych, natomiast na stacjach przelotowych, przy zastosowaniu zawieszeń przelotowych. Linia napowietrzna SN wykonana kablem samonośnym typu EXCEL, AXCES lub kablem podwieszanym XnRaUHAKXS+ Fe zawieszona jest bezpośrednio do żerdzi lub konstrukcji wsporczej odłącznika za pomocą odpowiedniego osprzętu kablowego. Na stacjach zasilanych linią kablową SN, kabel wprowadzony na słup stacyjny zakończony jest głowicami kablowymi, zamocowanymi na konstrukcji wsporczej, lub głowicami konektorowymi podłączonymi bezpośrednio do transformatora. Połączenie linii SN z transformatorem zrealizowano przewodem typu AALXSn lub AAsXSn, poprzez podstawy bezpiecznikowe lub dodatkowo przez odłącznik (rozłącznik). Album zawiera rozwiązania stacji z pośrednim trójsystemowym pomiarem energii, przy zastosowaniu napowietrznych prądowych i napięciowych przekładników SN. Wszystkie wymienione stacje mogą występować w wersji uproszczonej tzn. bez podstaw bezpiecznikowych SN i pomostu obsługi, który w stacjach z podstawami bezpiecznikowymi został ujęty wariantowo.
Przewiduje się zasadniczo cztery odmiany stacji ze względu na moc i masę transformatorów: do 100 kVA, 160 ÷ 250 kVA, 400 kVA i 630 kVA.
Aparatura SN stacji chroniona będzie od przepięć odpowiednio dobranymi ogranicznikami przepięć.
Strona niskiego napięcia
Wyposażenie stacji po stronie nn uwarunkowane jest charakterem wyprowadzeń obwodów nN. Rozdział obwodów nn w zależności od potrzeb może być wykonany z zastosowaniem rozdzielnic nn słupowych i wolnostojących, złączy kablowych wolnostojących, szaf oświetleniowych słupowych i wolnostojących oraz rozłączników słupowych nN. Szczegółowe wyposażenie rozdzielnic nn zaleca się uzgodnić z ich producentem.
Połączenia transformator-rozdzielnica nn przewiduje się kablami nn względnie przewodami jednożyłowymi ALYd.
Przewody izolowane linii nn mogą być wprowadzone bezpośrednio do rozdzielnicy lub rozłącznika słupowego.
Połączenia transformatora z rozdzielnicami, złączami i szafami wolnostojącymi należy wykonywać odpowiednio dobranymi kablami nN.
Kable i przewody prowadzone na stacji mogą być instalowane na drabinkach kablowych lub za pomocą uchwytów mocowanych bezpośrednio do żerdzi.
Podłączenie kabli i przewodów do zacisków transformatora zależy od mocy transformatora i zastosowanych kabli. Szczegóły dotyczące tych połączeń pokazano w albumie słupowych stacji transformatorowych SN/nn STN, STNu z transformatorami o mocy do 630 kVA na żerdziach wirowanych tom II wydanym przez PTPiREE Poznań. Po stronie nn przewidziano możliwość zainstalowania kondensatora do kompensacji mocy biernej, a jego dobór w zależności od mocy transformatora podano w w/w albumie.
Konstrukcja stacji
Konstrukcję nośną stacji stanowi słup z pojedynczej żerdzi strunobetonowej wirowanej typu E. Szczegółowego doboru żerdzi w zależności od typu stacji należy dokonać wg schematów obciążeń, zgodnie z asortymentem ujętym w tomie II.
Obciążenia statyczne konstrukcji nośnej nie mogą przekraczać sił dopuszczalnych podanych na schematach obciążeń. Konstrukcje stalowe przewidziane ze stali St3SY zaprojektowano głównie z kształtowników zimnogiętych.
Konstrukcje stalowe oznaczono symbolem składającym się z liter pochodzących od nazwy oraz kolejnego numeru konstrukcji.
Wszystkie elementy stalowe zabezpieczone są antykorozyjnie przez cynkowanie na gorąco, zgodnie z normą PN-93/E-04500 z powłoką
Z/Zn 70 dla konstrukcji i Z/Zn 52 dla elementów śrubowych.
Po montażu konstrukcji na budowie, w środowiskach agresywnych, zaleca się dodatkowe malowanie farbami ochronnymi, zgodnie z normą PN-EN ISO 12944-5:2001 Farby i lakiery. Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 5: Ochronne systemy malarskie. Stosowane w konstrukcjach śruby, podkładki i sworznie również powinny być cynkowane lub kadmowane. Wszystkie elementy stalowe powinny być trwale oznaczone znakiem producenta i symbolami przyjętymi w niniejszym opracowaniu.
Gabaryty konstrukcji uwzględniają dopuszczalne odległości części pod napięciem od konstrukcji i elementów słupa zgodnie z normą N SEP-E-003 oraz PN-E-05100-1:1998 tablica 12. Przy wykonaniu połączeń przewodów SN na stacjach należy zwracać uwagę na odstępy izolacyjne między przewodami a konstrukcjami. Minimalny odstęp izolacyjny powinien wynosić Rmin = 22 cm.
Dobór izolatorów i osprzętu oraz innych elementów nie ujętych w niniejszym opracowaniu wymaga odpowiedniego sprawdzenia i adaptacji.
Uziemienie stacji
W albumie – tom II przedstawiono wykonanie uziemienia roboczego i ochronnego stacji jako wspólnego. Układy uziomów w zależności od rezystywności gruntu, a także wymagania stawiane uziemieniu stacji i zasady jego realizacji określono w albumie słupowych stacji transformatorowych SN/nn STN, STNu z transformatorami o mocy do 630 kVA na żerdziach wirowanych tom II wydanym przez PTPiREE Poznań.
Ochrona od przepięć
Urządzenia stacji po stronie SN chronione są od przepięć ogranicznikami przepięć SN w obudowie kompozytowej lub silikonowej.
Zamocowanie i przykłady doboru ograniczników przepięć SN dla poszczególnych napięć, dla sieci z izolowanym punktem neutralnym lub kompensacją prądu ziemnozwarciowego z nieznanym czasem wyłączenia zwarcia, przedstawiono w tomie II albumu słupowych stacji transformatorowych SN/nn STN, STNu z transformatorami o mocy do 630 kVA na żerdziach wirowanych tom II wydanym przez PTPiREE Poznań. Dla sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystancję lub reaktancję indukcyjną, o znanym czasie wyłączenia zwarć doziemnych, doboru ograniczników przepięć należy dokonać w oparciu o zalecenia poszczególnych producentów.
Posadowienie
Przed przystąpieniem do doboru posadowień stacji należy w pierwszej kolejności dokonać oceny podłoża gruntu w oparciu o zasady zalecane w normie PN-81/B-03020. Metody przyjęte powszechnie w budownictwie linii elektroenergetycznych średniego i niskiego napięcia polegające na oznaczeniu wartości parametrów geotechnicznych na podstawie praktycznych doświadczeń z budowy na podobnych terenach, ocenianych przy wyznaczaniu miejsca posadowienia stacji.
Dla ułatwienia podziału gruntu na średni, słaby lub bardzo słaby w tablicy 1 przedstawiono uogólnione właściwości gruntów. W niniejszym albumie zaprojektowano posadowienia słupów dla gruntu średniego i słabego. W przypadku wystąpienia gruntów bardzo słabych posadowienie stacji zaprojektować indywidualnie.
Tablica 1.
Uogólnione właściwości gruntów
Obliczenia posadowień wykonano metodą stanów granicznych na podstawie normy PN-80/B-03322 przyjmując uogólnione właściwości gruntów zawarte w tablicy 1.
Konstrukcje ustojów oraz parametry techniczne, objętości wykopów i zestawienia materiałów potrzebnych do ich wykonania przedstawiono w niniejszym opracowaniu na kartach albumowych elementów związanych.
Ochronę elementów stalowych i betonowych posadowień stacji przed szkodliwymi wpływami wykonać należy zgodnie z normą PN-E-05100-1:1998 pkt. 7.6.
Elementy stalowe i ich połączenia w części podziemnej słupa należy dodatkowo zabezpieczyć przed korozją lakierem lub masą asfaltową. Podziemne betonowe części ustojów chronić należy przed szkodliwymi wpływami jedynie w gruncie bardzo agresywnym, dobierając odpowiedni rodzaj zabezpieczenia do występującego zagrożenia.
Ochrona środowiska
a) utylizacja:
Stacja wykonana jest z elementów podlegających utylizacji po zakończonym czasie eksploatacji.
b) zabezpieczenie przed wyciekiem oleju:
Aktualnie produkowane hermetyczne transformatory o mocy 630 kVA i górnym napięciu 21 kV zawierają około 340 do 450 l oleju, którego niebezpieczeństwo wycieku jest znikome ze względu na ich budowę i jakość wykonania.
Zgodnie z normą PN-E-05115:2002 punkt 7.7.1 w instalacji napowietrznej nie jest konieczna misa olejowa, jeżeli ilość oleju w jednym transformatorze jest mniejsza niż 1000 l. Jednak zaleca się wykonanie podsypki żwirowej o grubości 20 cm na 5 cm warstwie ubitego piasku i wymiarach obrzeża 2 x 2 m, przewidzianą do wymiany w przypadku ewentualnego wycieku oleju. Powyższe nie ma zastosowania, gdy lokalne przepisy stanowią inaczej. Należy wtedy zgodnie z punktem 7.7.1.2 w/w normy indywidualnie zaprojektować misę olejową z uwzględnieniem odprowadzenia wody opadowej i jej separacji od oleju.