Słupowe stacje transformatorowe – opis i zastosowanie
Przedmiot i zakres opracowania
a) Przedmiotem opracowania są jednożerdziowe stacje transformatorowe słupowe SN/nn z transformatorem o mocy docelowej 630 kVA, zasilane po stronie SN linią napowietrzną lub kablową i odejściami kablowymi po stronie nn. Zastosowane rozwiązania ułatwiają eksploatację, zwiększają bezpieczeństwo obsługi i os.b postronnych oraz środowiska naturalnego. Proponowane rozwiązania przewidują montaż hermetycznego transformatora (bez konserwatora i poduszki powietrznej pod pokrywą) o mocy do 630 kVA oraz zastosowanie aktualnie produkowanego osprzętu i aparatury. Stacje spełniają wymagania normy PN-E-05115.
b) Zakres opracowanych rozwiązań jednożerdziowych stacji transformatorowych typu STSRS-20/630 obejmuje:
- stacje transformatorowe zasilane po stronie SN linią napowietrzną,
- stacje transformatorowe zasilane po stronie SN linią kablową,
- wykonanie sprowadzeń po stronie niskiego napięcia z transformatora do rozdzielnicy wolnostojącej lub wiszącej kablami miedzianymi dobranymi do max. mocy transformatora;
- wyprowadzenia tylko kablowych obwodów niskiego napięcia z rozdzielnicy wolnostojącej lub wiszącej.
Podstawowe dane techniczne
|
Napięcie nominalne sieci SN: |
15 kV i 20 kV |
|
Najwyższe napięcie urządzenia: |
17,5 kV i 24 kV po stronie SN i 1,0 kV po stronie nn |
|
Zasilanie stacji SN: |
– przewody gołe AFL 6 35, 50 i 70 mm2 |
|
Moc transformatora: |
do 630 kVA – masa max. 2500 kg |
|
Typ żerdzi: |
strunobetonowe wirowane typu E o długości 8,2; 9; 10,5 i wytrzymałości 10 kN oraz o dł. 12 m i 13,5 m i wytrzymałości 15; 17,5; 20 i 25 kN. |
|
Izolacja po stronie SN: |
– izolatory stojące LWP 8-24, LWZ 8-24 |
|
Stopień obostrzenia: |
00,10 i 30 |
|
Rodzaj gruntu: |
średni i słaby |
|
Rodzaj fundamentu: |
z prefabrykatów, studnia z kręgów |
|
Strefa klimatyczna: |
WI, WII – obciążenie wiatrem |
|
Rozdzielnica niskiego napięcia |
szafa rozdzielcza kablowa na fundamencie obok stacji; |
|
Rodzaj pomiaru energii: |
pośredni trójsystemowy |
Warianty rozwiązań i oznaczenia
Stacje opracowano dla dw.ch zasadniczych typ.w w zależności od sposobu zasilania linią po stronie średniego napięcia:
a) napowietrzna (jako słup krańcowy w linii napowietrznej),
b) kablowa (jako słup z głowicą kablową dla linii kablowej SN).
Dla określenia typu stacji przyjęto następujące oznaczenia:
Zakres stosowania stacji transformatorowych
Zamieszczone w niniejszym albumie stacje transformatorowe przeznaczone są do zasilania odbiorców wiejskich, miejskich, osiedli mieszkaniowych oraz obiektów przemysłowych z sieci napowietrznej lub kablowej średniego napięcia nominalnego 15 kV lub 20 kV.
Żerdź napowietrznej stacji transformatorowej pełni rolę słupa krańcowego:
a) Dla przewodów gołych:
- z poprzecznikiem PSts-1 o rozstawie przewodów „b” = 1,2 m dla naciągu wypadkowego do 12 kN
- z poprzecznikiem PSts-2 o rozstawie przewodów „b” = 1,8 m dla naciągu wypadkowego do 18,75 kN
b) Dla przewodów niepełnoizolowanych:
- z poprzecznikiem PSts-3 o rozstawie przewodów „b” = 0,7 m dla naciągu wypadkowego do 16,62 kN.
W przypadku przewodów gołych w zależności od zastosowanego naciągu i gabarytu linii „b” na słupie przed stacją transformatorową, maksymalne długości przęsła gabarytowego podano w tablicy 1.
Dla linii napowietrznej SN z przewodami niepełnoizolowanymi długość przęsła przed stacją dobrać wg albumu LSNi wydanych nakładem PTPiREE.
Zasilanie stacji transformatorowych kablowych przewidziano jednożyłowymi kablami SN w izolacji z polietylenu usieciowanego lub tradycyjnymi zakończonymi głowicami termo lub zimnokurczliwymi mocowanymi bezpośrednio na ogranicznikach przepięć z izolacją silikonową. Głowice kablowe, izolator ograniczniki przepięć, łączniki i przekładniki SN powinny posiadać odpowiednio dobraną drogę upływu do strefy zabrudzeniowej w miejscu zainstalowania. Posadowienia wszystkich typ.w stacji dobrane są do dopuszczalnej wytrzymałości żerdzi, podanej na kartach albumowych.
TABLICA 1
Dopuszczalne długości przęsła gabarytowego napowietrznej linii SN od stacji do pierwszego słupa (gabaryt linii „b” na pierwszym słupie z trójkątnym układem przewodów przyjęto wg albumów LSN wydanych nakładem PTPiREE lub STELEN).
Ochrona przepięciowa
Ochronę przepięciową linii należy wykonać zgodnie z Rozporządzeniem MGiE oraz MBiPMB z dnia 1969.03.12 (Dziennik Budownictwa nr 6 poz. 21 z 1969.05.23) oraz aktualnymi wskazówkami “Ochrona sieci elektroenergetycznych od przepięć” z 2005r. (opracowanie PTPiREE).
Przykłady doboru ogranicznik.w przepięć SN dla poszczególnych napięć sieci z izolowanym punktem zerowym lub kompensacją prądu ziemnozwarciowego z nieznanym czasem wyłączenia zwarcia przedstawiono w tablicy 2. Dobór uwzględnia ograniczniki przepięć z zalecanym prądem wyładowczym 10 kA i przeznaczone do stosowania w I, II i III strefie zabrudzeniowej.
Dla sieci z punktem neutralnym uziemionym przez rezystor i znanym czasem wyłączenia zwarć doziemnych doboru ograniczników przepięć należy dokonać w oparciu o zalecenia poszczególnych producentów
TABLICA 2
Ograniczniki przepięć SN przykład doboru
Od strony linii niskiego napięcia transformator chroniony jest beziskiernikowymi ogranicznikami przepięć nn zainstalowanymi na zaciskach niskiego napięcia transformatora. Przykład doboru ogranicznik.w przepięć przedstawiono w tablicy 3.
TABLICA 3
Ograniczniki przepięć nn przykład doboru
Zabezpieczenie transformatorów
Zabezpieczenie transformator.w przed skutkami od zwarć i przeciążeń przewiduje się podstawowo za pomocą wysokonapięciowych wkładek bezpiecznikowych, których dobór przedstawiono w tablicy 4, a ich parametry w tablicy 5. Wyżej wymienione wkładki bezpiecznikowe stanowią równocześnie zabezpieczenie dla przekładników SN zainstalowanych na stacjach z pośrednim pomiarem energii.
TABLICA 4
Dobór wkładek bezpiecznikowych do ochrony transformatorów
TABLICA 5
Wysokonapięciowe wkładki bezpiecznikowe
Pośredni pomiar energii
Pośredni pomiar energii w oparciu o napowietrzne prądowe i napięciowe przekładniki SN rozwiązano w wariancie trójsystemowym (P3). Parametry przekładników przedstawiono w tablicy 6 i 7. Mogą one być stosowane w I, II i III strefie zabrudzeniowej dla sieci o Un – 15 i 20 kV.
TABLICA 6
Dane przekładników prądowych
UWAGI:
1. Przekładniki o mocy (15VA) zamawiać dla pomiarów z trzema licznikami indukcyjnymi.
2. Przekładniki spełniają wymaganą klasę dokładności w zakresie od 5% do 120% znamionowego prądu pierwotnego Ipn.
3. Podane w tablicy 6 wartości prądów Ith i Idyn są górnymi wartościami uwzględniającymi wartość prądów ograniczonych przez zalecane wkładki topikowe dobrane wg. tablicy 5.
TABLICA 7
Dane przekładników napięciowych
UWAGI:
1. Przekładniki o mocy (30 VA) zamawiać dla pomiarów z licznikami indukcyjnymi.
Przykłady zamówień dla przekładników:
|
A) Przekładnik prądowy typu: |
– TPO 61.11 |
lub: |
– CTSO 17 |
|
– poziom izolacji: |
– 17,5/38/95 |
– 17,5/38/95 | |
|
– przekładnia |
– 20/5 |
– 20/5 | |
|
– klasa dokładności: |
– 0,5 |
– 0,5 | |
|
– współczynnik bezpieczeństwa przyrządu: |
– FS5 |
– FS5 | |
|
– moc: |
– 10 VA |
– 10 VA | |
|
– prąd cieplny jednosekundowy Ithls: |
– 6,3 kA |
– 6,3 kA | |
|
– prąd dynamiczny: |
– 16 kA |
– 16 kA | |
|
– wykonanie: |
– P1-P2/S1-S2 |
– P1-P2/S1-S2 | |
|
(1-rdzeniowy) |
(1-rdzeniowy) | ||
|
B) Przekładnik napięciowy typu: |
– TJO 6 |
lub: |
– VTO 17 |
|
– poziom izolacji: |
– 17,5/38/95 |
– 17,5/38/95 | |
|
– przekładnia: |
– 15:√3/0,1:√3 |
– 15:√3/0,1:√3 | |
|
– klasa dokładności: |
– 0,2 |
– 0,2 | |
|
– moc: |
– 10 VA |
– 10 VA | |
|
– wykonanie: |
– A-N/a-n |
– A-N/a-n | |
|
(1-rdzeniowy) |
(1-rdzeniowy) |
Na stacjach z pośrednim pomiarem energii zaleca się stosowanie kompletu przekładników prądowych i napięciowych od jednego wytwórcy.
W albumie słupowych stacji transformatorowych STSRS – 20/630 tom V wydanym przez STELEN / ELPROJEKT zamieszczono przykładowe schematy połączeń dla pośrednich pomiar.w energii z licznikami indukcyjnymi o zakresie temperatury pracy -30 0C do +65 0C elektronicznymi o zakresie temperatur pracy -25 0C do +55 0C. Szafki z licznikami energii, wyposażone wg indywidualnych wymogów, mogą być montowane bezpośrednio na słupie stacji transformatorowej lub jako wolnostojące ustawione w jej pobliżu w indywidualnej obudowie albo wydzielonej części szafy kablowej z obwodami niskiego napięcia.
Konstrukcje stalowe
Konstrukcje stalowe do wykonania przedstawionych w albumie rozwiązań elementów ujęto w oddzielnym tomie. Wszystkie elementy stalowe zabezpieczone są antykorozyjnie przez cynkowanie na gorąco, zgodnie z normą PN-EN ISO 1461:2011/P Powłoki cynkowe nanoszone na stal metodą zanurzeniową (cynkowanie jednostkowe) – Wymagania i badania z powłoką Z/Zn 70 dla konstrukcji i Z/Zn 52 dla artykuł.w śrubowych. Po montażu konstrukcji na budowie, w środowiskach agresywnych, zaleca się dodatkowe malowanie farbami ochronnymi zgodnie z normą PN-EN ISO 12944-S:2001 Farby, lakiery. Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 5: Ochronne systemy malarskie. 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 element.w słupa zgodnie z normą PN-E-05115:2002. Dobór izolatorów i osprzętu oraz innych elementów nie ujętych w niniejszym opracowaniu wymaga odpowiedniego sprawdzenia i adaptacji.
Tablice ostrzegawcze, identyfikacyjne i informacyjne
Tablice ostrzegawcze, identyfikacyjne i informacyjne należy stosować zgodnie z wymaganiami norm PN-E-05100-1 oraz PN–88-E-08501 „Urządzenia elektryczne. Tablice i znaki bezpieczeństwa”. Dla spełnienia warunków w/w norm przewidziano w niniejszym albumie następujące tablice:
– tablice ostrzegawcze (2 szt.)
– tablicę informacyjną
Rozmieszczenie w/w tablic, dobór i ich zamocowanie na słupach przedstawiają rysunki załączone w niniejszym albumie. Tablice należy wykonać z materiału pozwalającego na ich ukształtowanie do typu żerdzi i zapewniającego trwałość co najmniej 20 lat.
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 8 przedstawiono uogólnione właściwości gruntów. W niniejszym albumie zaprojektowano posadowienie słupów dla gruntu średniego i słabego. W przypadku wystąpienia gruntów bardzo słabych posadowienie stacji zaprojektować indywidualnie.
TABLICA 8
Uogólnione właściwości gruntów
Ψ – kąt tarcia wewnętrznego w stopniach, c’ – spójność, γO – ciężar objętościowy, C – moduł podatności podłoża, μ – współczynnik tarcia gruntu o fundament betonowy
Obliczenia posadowień wykonano metodą stan.w granicznych na podstawie normy PN-80/B-03322 przyjmując uogólnione właściwości grunt.w zawarte w tablicy 8. Konstrukcje ustojów oraz parametry techniczne, objętości wykopów i zestawienia materiał.w potrzebnych do ich wykonania przedstawiono w niniejszym opracowaniu na kartach albumowych elementów związanych. Ochronę element.w 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 element.w 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.