Trakční a trafostanice

Zotova Anastasia Igorevna – student Ruské univerzity dopravy.

Vedoucí Ščeglovitová Elena Vladimirovna – Vedoucí odborný asistent na katedře elektroenergetiky dopravy Ruské univerzity dopravy.

Anotace: Tento vědecký článek se zabývá metodami připojení rozvoden k elektrickému vedení, jejich funkčními vlastnostmi podle typu, vlastnostmi umístění a účelem. Jsou prezentovány komponenty uspořádání společné pro všechny transformátorové rozvodny – rozváděč vysokého napětí, samotný transformátor a rozváděč nízkého napětí. Studie také využívá data ze zkušeností s provozem blokových kompletních transformátorových rozvoden, které jsou na trhu elektrických zařízení rozšířené, organizací elektrické sítě v severních regionech Ruské federace. Podle nich jsou uvedena nejzranitelnější místa moderních transformátorových rozvoden.

Klíčová slova: transformátorová rozvodna, elektrická rozvodna, transformátor, elektroinstalace, elektrické sítě.

V procesech přenosu elektrické energie se široce používají různá zařízení, včetně výkonových transformátorů instalovaných v transformátorových rozvodnách. V současné situaci je obtížné určit rozdíly mezi mnoha transformátorovými rozvodnami nabízenými na trhu. Cílem této studie je vyvinout klasifikační systém pro nejoblíbenější transformátorové rozvodny podle různých vlastností a také popsat jejich funkční vlastnosti a perspektivy rozvoje.

Elektrická rozvodna je komplexní zařízení určené k příjmu, transformaci a distribuci elektrické energie. Obvykle zahrnuje transformátory a distribuční zařízení. V závislosti na vykonávaných funkcích mohou být rozvodny transformátorové (TP) nebo měničové (PP). Existují zvyšující (instalované v blízkosti elektráren pro transformaci energie s vyšším napětím) a snižující (určené pro přímé napájení spotřebitelů) elektrické rozvodny.

Charakteristiky, výkon a napěťové úrovně rozvodny závisí na její konfiguraci, schématu připojení k elektrické síti a spotřebě energie spotřebitelů.

Existují různé typy elektrických rozvoden v závislosti na jejich funkčním účelu a způsobu připojení k napájecímu vedení:[1]

1. Slepá ulička
2. Odbočné vedení připojené k blízkému nadzemnímu elektrickému vedení
3. Kontrolní body
4. Meziprodukt, sloužící k nasycení spotřebitelů
5. Tranzit, určený nejen k zásobování spotřebitelů, ale také k přenosu toků energie do sousedních sítí vlastních a sousedních energetických systémů;
6. Měniče – pro přenos a příjem elektrické energie stejnosměrným proudem;
7. Trakce – pro napájení elektrických trakčních sítí.

Existují dva hlavní typy transformátorových stanic: stacionární a balené. Stacionární trafostanice jsou speciálně určené budovy, obvykle z cihel, s instalovaným zařízením uvnitř.

Kompletní rozvodny, neboli KTP, se skládají z hotových jednotek vyrobených v továrnách a dodaných k montáži. Nevyžadují demontáž zařízení, protože se instalují na místě. KTP se široce používají v průmyslových zařízeních, a to jak uvnitř, tak i vně budov. Připojení těchto rozvoden k elektrickému vedení se provádí neizolovaným nadzemním vedením. [2]

Prefabrikované rozvodny mají oproti standardním výhodu v tom, že jsou kompaktní, snadno se přepravují a instalují. Mají také vyšší stupeň provozní připravenosti, protože všechny komponenty procházejí přísnou kontrolou kvality v závodě výrobce. To zkracuje dobu instalace a zjednodušuje proces připojení k elektrické síti.[3]

Prefabrikované rozvodny však mají i nevýhody. Například mohou být méně spolehlivé než standardní rozvodny kvůli použití nadzemních vodičů pro připojení k elektrickému přenosovému vedení. Kromě toho mohou prefabrikované rozvodny vyžadovat častější údržbu a kontroly, aby si zachovaly svou funkčnost.

V závislosti na specifických požadavcích projektu a provozních podmínkách volí inženýři mezi standardními a prefabrikovanými rozvodnami. Pro výběr optimálního řešení je důležité zvážit všechny faktory, jako jsou náklady, snadná instalace, spolehlivost a dostupnost pro údržbu. V každém případě hrají oba typy rozvoden důležitou roli v zajištění spolehlivého napájení a energetické bezpečnosti v průmyslových zařízeních a dalších podnicích.[4]

Pokud hovoříme o obecných parametrech pro každou rozvodnu, bez ohledu na to, zda se jedná o snižovací nebo zvyšovací rozvodnu, každá transformátorová rozvodna zahrnuje tři hlavní bloky [2]:

1. Rozváděče vysokého/nízkého napětí;

3. Rozváděče nízkého/vysokého napětí.

Volba umístění rozvodny je nejdůležitější fází, protože porušení jakéhokoli bodu strategie povede ke zvýšení spotřeby, snížení napětí v bodech umístěných dále od transformační rozvodny. Volba se provádí s ohledem na optimální umístění distribučních a transformátorových uzlů vzhledem ke středu skupin odběratelů elektřiny. Rozvodny se dělí do čtyř typů v závislosti na umístění jejich instalace na území zařízení: [1]

1. Volně stojící rozvodny (umístěné v určité vzdálenosti od budov);

2. Připojené rozvodny (přiléhající ke stěnám vně budovy);

3. Vestavěné rozvodny (umístěné ve specializovaných samostatných místnostech uvnitř budovy nebo přiléhající ke stěnám budovy zevnitř);

4. Vnitrodílné rozvodny (elektrická zařízení jsou umístěna přímo v dílně nebo v uzavřené místnosti s vyneseným zařízením rozvodny do dílny).

Ještě před několika desetiletími byly distribuční rozvodny 10/0,4 kV samostatnými zděnými budovami. Takové rozvodny jsou poměrně odolné. Nahradily je vylepšené kompletní rozvodny, které jsou zákazníkovi dodávány v kompletní podobě, kdy je veškeré potřebné zařízení již předinstalováno. Nejrozšířenější jsou KTPN a BKTP. Mají různá provedení.[5]

Výroba kompletních transformátorových rozvoden zahrnuje použití kovové skříně, ve které je umístěno potřebné zařízení. Pro ochranu před povětrnostními vlivy a prevenci koroze je skříň takové stanice pokryta práškovými barvami. KTP se vyznačují absencí samostatných místností pro servis a opravy technického zařízení; jsou zde zajištěny dveře a okna. Bloková kompletní transformátorová rozvodna (BKTP) je určena k napájení městských, obytných, obecních, veřejných a průmyslových objektů, jakož i oblastí se soukromou výstavbou a chatových osad. Není určena pro provoz v podmínkách vibrací, otřesů a v oblastech s nebezpečím výbuchu. Rozvodna je připojena k elektrickému vedení pomocí izolovaného kabelu. Hlavní výhodou těchto rozvoden je jejich dostupnost, která umožňuje jejich instalaci téměř na jakémkoli místě, což napomáhá rozvoji příměstských obcí a výstavbě nových veřejných a průmyslových objektů.

Výhody blokových transformátorových rozvoden: [5]

• Princip modulární konstrukce umožňuje kombinovat bloky do jedné struktury pro zvýšení výkonu a výkonu.
• Přeprava v plně připravené podobě pro instalaci zjednodušuje instalaci a snižuje náklady na realizaci napájecího systému.

Navzdory zjevným výhodám kompletních rozvoden, z nichž hlavní je rychlá instalace, mají takové rozvodny stále nevýhody. BKTPS jsou zpravidla vybaveny topnými systémy. Na základě zkušeností s provozem takové rozvodny jsou topné jednotky zabudovány do buněk rozváděče. Pro záznam provozu topného systému je zajištěna světelná indikace. Při provozu v severních zeměpisných šířkách se vyskytly případy, kdy indikace neposkytovala úplné informace o provozu topných zařízení, kvůli čemuž bylo spínání sítě prováděno při teplotách, které nebyly určeny pro provozní spínání. Plyn SF4 ve vysokonapěťových spínačích při nízkých teplotách získává fyzikální vlastnosti, kdy není schopen uhasit elektrický oblouk. Společnost provozující elektrickou energii zaznamenala více než jeden případ výbuchu spínačů SFXNUMX. [XNUMX]

Při výběru typu transformátorové rozvodny je tedy důležité věnovat pozornost nejen vlastnostem zařízení instalovaného v RU-10 a RU-0,4 kV, ale také materiálu, ze kterého je vyroben ochranný kryt transformátorové rozvodny.

1. Typy transformátorových rozvoden [Elektronický zdroj] // Škola pro elektrikáře. 2010. Způsob přístupu: http://electricalschool.info/elstipod/1746-vidy-transformatornykh-podstancijj.html. Datum přístupu: 08.06.2024.
2. Účel a klasifikace rozvoden [Elektronický zdroj] // Energetika. 2012. Režim přístupu: http://forca.ru/spravka/spravka/naznachenie-i-klassifikaciya-podstanciy.html. Datum přístupu 08.06.2024.
3. Počaevets V.S. // Elektrické rozvodny: učebnice. – M.: Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce „Vzdělávací a metodické centrum pro vzdělávání v železniční dopravě“, 2012. – 491 s.
4. Pravidla pro instalaci elektrických instalací. Moskva: Energoatomizdat, 2009.
5. Blokové kompletní transformátorové rozvodny (BKTP) [Elektronický zdroj]: Petrohradská LEMP https://lemp.su/bktp.html Datum přístupu: 08.06.2004

Trakční a trafostanice

Elektrická rozvodna – je elektrická instalace určená k příjmu, přeměně a distribuci elektrické energie. Rozvodna obsahuje transformátory nebo jiné měniče elektrické energie, spínací přístroje, ovládací přístroje, rozvody a pomocná zařízení.

Rozvodny jsou:
1. Transformátor – zvýšení nebo snížení napětí pomocí transformátorů;
2. Převodník – pomocí vhodných převodníků mění frekvenci proudu nebo počet jeho fází.

Podle účelu v systému napájení se rozvodny dělí na:
1. Hlavní snižovací rozvodny (MSS). Jedná se o rozvodny 35 500 kV, které přijímají energii přímo z regionální energetické soustavy, snižují napětí a distribuují elektřinu různým spotřebitelům (např. do všech elektrických přijímačů podniku).
2. Uzlové distribuční rozvodny (UDS) jsou centrální rozvodny podniku s napětím 110–220 kV, které přijímají elektřinu z elektrizační soustavy a rozvádějí ji při stejném napětí na
hlavní snižovací rozvodny (MSS) a/nebo rozvodny s hlubokým vstupem (DIS) na celém území podniku.
3. Rozvodny s hlubokým vstupem (DIS) se používají ve výkonných průmyslových podnicích, kde je požadováno napětí nad 10 kV. PGV je doslova zabudováno do budovy energeticky nejnáročnější dílny, je napájeno přímo z energetického systému a dodává energii do nejvýkonnější elektroinstalace v podniku; při napájení PGV se snižují energetické ztráty a zvyšuje se spolehlivost napájení
4. Trakční rozvodny jsou elektrické rozvodny určené k napájení elektrických vozidel.
Trakční měnírny přijímají energii z vnějšího napájecího systému a napájejí vozidla elektrické trakce. Hlavními spotřebiteli trakčních měníren jsou železniční doprava, metro, pozemní elektrická doprava (tramvaje, trolejbusy).
5. Trafostanice (TS), vstupní napětí 35 kV, 10 kV nebo 6 kV. TP přímo napájí napájecí přijímače. V elektrických sítích podniků a jiných průmyslových zařízení se TP nazývají dílenské rozvodny a v městských sítích – městské rozvodny.
6. Kompletní trafostanice (CTS) se dodávají již smontované, takříkajíc kompletní. KTP se často vyskytují na vesnicích a ve městech výkon použitých transformátorů je až 2500 kVA.

Konstrukčně se transformátorové rozvodny od sebe liší v:
• schůzka,
• umístění,
• moc,
• síťové napětí,
• kategorie spotřebitelů,
• typ použitých vedení (nadzemní nebo kabelové).

Hlavní součásti rozvodny jsou:
• transformátory,
• distribuční zařízení,
• sběrnicový systém,
• vstupní struktury pro venkovní a kabelová vedení,
• spínací zařízení,
• ochranné a automatizační systémy.

Transformovny se provádějí:
• národní týmy,
• kompletní.

Prefabrikované rozvodny jsou vyráběny jako samostatné prvky, které se montují na místě instalace. Kompletní trafostanice jsou dodávány z výroby bez demontáže a na místě jsou připojeny k napájení.

Trakční rozvodny
Trakční rozvodny jsou klasifikovány podle následujících kritérií:
• způsobem připojení k externímu napájecímu systému:
– podporující,
– tranzit,
-pájení,
– slepá ulička;
• elektrickým trakčním systémem:
— stejnosměrný proud 3,3 kV,
— střídavý proud 25 kV,
— střídavý proud 2×25 kV,
— střídavý stejnosměrný proud;
• podle typu převodníků:
– usměrňovače,
— usměrňovač-střídač;
• transformační metodou:
— jednostupňové s primárním napětím 6, 10 nebo 35 kV,
— dvoustupňový s primárním napětím 110 a 220 kV;
• metodou kontroly:
– dálkové ovládání,
– bez dálkového ovládání;
• způsobem služby:
– se stálým personálem,
– s domácí povinností,
– bez služebního personálu;
• pokud je to možné, přesuňte se
– stacionární,
– mobilní.

Princip činnosti trakčních měníren je dán elektrickou trakční soustavou.
Stejnosměrná trakční měnírna je napájena z externí napájecí sítě buď napětím 6; 10 nebo 35 kV nebo napětí 110 (150) nebo 220 kV:
V prvním případě se vyšší napětí střídavého proudu převádí pomocí trakčních transformátorů a usměrňovačů na usměrněné napětí 3,3 kV.
Ve druhém případě – s pomocí mezilehlých transformátorů, trakčních transformátorů a usměrňovačů.
Pro rezervaci napájení pro trakční zátěž jsou na trakční rozvodně instalovány dvě nebo více měničových jednotek, z nichž každá se skládá z trakčního transformátoru a usměrňovače. Pro zajištění racionálního využití elektrické energie a pro zvýšení spolehlivosti rekuperačního brzdění jsou některé trakční rozvodny vybaveny usměrňovač-střídačovými měniči, které umožňují návrat elektrické energie do elektrické sítě.
Všechny spoje v RU 6; 10 nebo 35 kV mají spínače; někdy jsou k dispozici speciální připojení pro zásobování regionálních zátěží. Rozváděč 6 nebo 10 kV je vyroben na bázi venkovního nebo vnitřního rozváděče. Rozváděč 35 kV je umístěn v otevřené části trakční měnírny.
Napáječky kontaktní sítě jsou napájeny z rozváděče 3,3 kV DC. Všechny podavače a vstupy usměrňovače jsou vybaveny vysokorychlostními spínači.
Konstrukce rozváděčů 3,3 kV se liší, ale ve všech případech jsou konstruovány v uzavřených prostorách, kombinovaných ve společné budově s rozvodnou.