Trafostanice. Účel. Zařízení. Provozní principy.

Transformovny jsou elektrické instalace, které přeměňují elektrickou energii jednoho napětí na energii jiného napětí pomocí transformátorů. Také distribuují elektřinu různým spotřebitelům, jako jsou venkovská, městská, městská a průmyslová zařízení.

Transformátorové rozvodny lze klasifikovat podle různých kritérií, jako jsou:

• Napětí. Podstanice mohou být zvyšující, snižující nebo konvertorové.
• Umístění. Rozvodny mohou být uzlové, okresní, místní nebo účastnické.
• Design. Rozvodny mohou být otevřené, uzavřené, stožárové, sloupové nebo obalového typu.

Transformátorové rozvodny se skládají z různých prvků, jako jsou:

• Výkonové transformátory, autotransformátory, bočníkové tlumivky.
• Vstupní struktury pro nadzemní a kabelová elektrická vedení.
• Otevřené nebo uzavřené rozváděče, včetně přípojnic, spínačů, odpojovačů, měřicích zařízení, komunikačních zařízení, omezovačů proudu a ovládacích zařízení.
• Reléová ochranná a automatizační zařízení (RPiA).

Všechny trafostanice slouží k příjmu, přeměně a distribuci elektřiny. Konkrétně distribuční rozvodny slouží pouze k příjmu a distribuci elektřiny, avšak bez přeměny.

Hlavním prvkem trafostanice je výkonový transformátor a v některých případech autotransformátor. Rozvodna může mít jeden nebo více paralelně pracujících transformátorů.

Výkonové transformátory jsou obvykle na olejové bázi s přirozenou cirkulací oleje a chladicího vzduchu. Používají se i suché výkonové transformátory, které mají horší technické a ekonomické vlastnosti, ale někdy jsou upřednostňovány vzhledem k tomu, že požadavky na umístění a způsob instalace jsou oproti olejovým jednodušší.

Obecně se rozvodna skládá ze tří částí – vysokonapěťového rozváděče, výkonového transformátoru a nízkonapěťového rozváděče.

Trafostanice je obvykle umístěna v budově, v samostatném prostoru na ulici nebo na sloupu. Instaluje se vždy tak, aby nedocházelo k úrazu elektrickým proudem a spolehlivě plnilo své funkce v elektrickém rozvodu.

V závislosti na tom, jak daleko je spotřebitel od zdroje energie a také v závislosti na množství spotřebované energie, se v elektrifikačních systémech používají následující čtyři hlavní typy rozvoden:

• Uzlová distribuční rozvodna;
• Hlavní snižovací rozvodna;
• Stanice hlubokého vstupu;
• Transformátorový bod.

Uzlová distribuční rozvodna, zkráceně URP, je centrální rozvodna, do které je elektřina dodávána z elektrizační soustavy o napětí od 110 do 220 kV a kde je distribuována s částečnou transformací nebo vůbec bez transformace do hlubinných vstupních rozvoden na napětí od 35 do 220 kV nacházející se na území průmyslového podniku.

Nejčastěji jsou uzlové distribuční rozvodny provozovány organizací, která dodává elektřinu, a proto jsou tyto rozvodny umístěny mimo podnik, ale v jeho blízkosti.

Pokud je URP definitivně určeno k napájení několika hlubinných vstupních rozvoden v jednom podniku, pak se zvažuje možnost umístění URP na území tohoto podniku a provoz rozvodny pak leží na bedrech personálu podniku.

Hlavní snižovací rozvodna, zkráceně GPP, je rozvodna navržená pro vstupní napětí 35 až 220 kV, která přijímá energii přímo z regionální energetické soustavy a rozvádí elektrickou energii po celém podniku, avšak při značně sníženém napětí.

GPP je považován za jeden zdroj, pokud je napájen jedním dvouokruhovým vedením, a za dva zdroje, pokud je napájen dvěma jednookruhovými vedeními (na různých podpěrách) nebo dvěma kabelovými vedeními vedenými podél různých tras. Tepelnou elektrárnu lze zaměnit za více zdrojů energie, pokud při poruše generátoru nebo havárii v úseku zůstávají v provozu zbývající úseky (generátory).

Rozvodna s hlubokým vstupem, zkráceně PGV, je rozvodna, do které je přiváděno napětí od 35 do 220 kV, obvykle se vyrábí pomocí zjednodušených spínacích obvodů na straně primárního napětí a přijímá energii buď přímo z elektrizační soustavy, nebo z el. centrální distribuční bod v podniku.

Účelem PGV je dodávat energii do skupiny instalací konkrétního podniku nebo nějakého jednotlivého objektu v tomto podniku. Hluboké vstupní obvody jsou napájecí obvody s hlubokými vstupními rozvodnami.

Hluboké vstupní rozvodny se nacházejí v blízkosti největších energeticky náročných průmyslových odvětví a budov s koncentrovaným zatížením, např.: válcovny a tavírny elektrických pecí; ocelový drát a upevňovací a kalibrační bloky železářství; zpracovatelské závody a řada dalších průmyslových odvětví.

Transformátorový bod, zkráceně TP, je rozvodna s primárním napětím 35 kV, 10 kV nebo 6 kV, která přímo napájí přijímače elektřiny o napětí 230 a 400 V. Jinak se tyto rozvodny v elektrických sítích průmyslových zařízení nazývají dílenské rozvodny.

Transformátorové body se dnes často vyrábějí z kompletních transformoven. Počet transformátorů se zde může lišit. Při napájení spotřebičů kategorie 3 je zpravidla instalován jeden transformátor. Když je v oblasti soustředěna značná zátěž 380/220 voltů nebo když jsou napájeny spotřebiče kategorie 2 a 1, jsou instalovány dva transformátory.

Způsoby připojení transformátorových rozvoden k napájecímu vedení jsou různé a rozvodny se podle tohoto kritéria dělí na:

• Slepé transformátorové rozvodny;
• Průchozí trafostanice;
• Odbočné trafostanice.

Slepá rozvodna je napájena samostatným vedením. Pro napájení slepých rozvoden se používají radiální napájecí obvody nebo je taková rozvodna poslední v hlavním okruhu s jednosměrným napájením.

Průchozí trafostanice se vyznačují zařazením hlavního silového vedení do výřezu (v průchodu), kdy je jak vstup, tak výstup vedení. Odbočné rozvodny jsou připojeny odbočkami z napájecích řadů.

Trafostanice mohou být prefabrikované nebo kompletní. Kompletní trafostanice, zkráceně KTP, se skládají výhradně z kompletních jednotek. Vyrábějí se v továrnách a poté se dodávají jako jednotky na místo instalace, to znamená, že zde není nutná demontáž zařízení. Jednotky, komponenty a přípojky jsou již nainstalovány na místě a připojeny k napájecím sítím.

KTP jsou široce používány ve výrobních závodech, kde jsou instalovány uvnitř nebo venku (KTPN). Prefabrikované rozvodny jsou vyráběny v továrnách jako jednotlivé prvky, poté jsou prvky smontovány a instalovány na místě.

Každá transformovna obsahuje tři hlavní bloky:

• Nízkonapěťové spínací přístroje;
• Transformátor;
• Rozváděč vysokého napětí.

Často se pro příjem elektřiny používají vysokonapěťová distribuční zařízení (HVSD), která ji dodávají do transformátorů. V některých případech RUVN plní funkce příjmu i distribuce elektrické energie. Nízkonapěťová distribuční zařízení (LVDN) vždy a všude elektřinu pouze přijímají a distribuují.

Transformátorová rozvodna, která je jednou z hlavních součástí elektrizačního systému každého velkého průmyslového podniku, vyžaduje zvláště pečlivý přístup k vytvoření schématu distribuce elektřiny tím nejracionálnějším způsobem.

Umístění rozvodny je voleno tak, aby distribuční a trafostanice všech potřebných parametrů byly umístěny co nejblíže středu jimi zajišťovaných zatěžovacích skupin. Pokud se od této strategie odchýlíte, pak se zvýší ztráty, zvýší se spotřeba kabelů, vodičů atd.

Rozvodny jsou klasifikovány podle jejich umístění na území konkrétního zařízení do čtyř typů:

• Volně stojící rozvodny umístěné v určité vzdálenosti od budov;
• Připojené rozvodny přiléhající přímo ke stěnám mimo budovu;
• Vestavěné rozvodny umístěné ve specializovaných samostatných místnostech uvnitř budovy nebo přiléhající k jejím stěnám zevnitř konstrukce;
• Vnitrodílnové rozvodny umístěné uvnitř dílen, tj. elektrozařízení je umístěno přímo v dílně, nebo v uzavřené místnosti se zařízením rozvodny vysunutým do dílen.

Průmyslové sítě s napětím od 6 kV do 10 kV, aby se přiblížily napájecím přijímačům, se doporučuje vybavit vnitřními rozvodnami integrovanými do budov nebo k nim připojenými.

Pro velmi velké vícelodové dílny značné šířky jsou nejvhodnější vestavěné trafostanice, např. pro průmysl související se zpracováním dřeva, kovoobráběním a pro další průmyslová odvětví, pro instalaci do kotelen, čerpacích stanic a kompresorových stanic.

Instalace takových rozvoden se nejčastěji provádí v blízkosti sloupů nebo v blízkosti uzavřených prostor uvnitř dílny, mimo provozní prostor jeřábu. Tyto rozvodny jsou vhodné pouze pro objekty druhého a prvního stupně požární odolnosti, s výrobní kategorií D a G dle požárních předpisů.

Počet výkonových olejových transformátorů instalovaných v rozvodnách na místě by neměl překročit tři. Toto omezení se nevztahuje na suché transformátory nebo transformátory naplněné nehořlavou kapalinou. Transformátory vnitroshopových rozvoden lze vyrolovat z dílny, pak postačí přirozené větrání.

Pokud je použití vnitropodnikových rozvoden nepřijatelné, například z důvodu běžného znečištění ovzduší v pracovním prostoru nebo z důvodu umístění spotřebitelů mimo dílnu, jsou vhodnější připojené trafostanice.

Vestavěné a připojené trafostanice jsou obvykle umístěny podél dlouhé strany dílny, nejblíže ke zdroji energie, nebo v malých dílnách – ve střídavém pořadí podél dvou stěn dílny.

Pokud jde o volně stojící rozvodny, jsou postaveny na území podniku, ale v dané vzdálenosti od dílen, protože jsou určeny pro elektrifikaci jedné nebo několika dílen. Takové trafostanice se zpravidla používají, pokud není možné instalovat připojené nebo vnitřní trafostanice z důvodu podmínek pracovního procesu nebo z architektonických důvodů.

Volně stojící trafostanice jsou vhodné pro podniky s nízkým výkonem, kde napájí několik nízkoenergetických dílen rozmístěných po celém podniku.

Někdy je vhodné umístit nízkonapěťový panel do dílny a samotný transformátor mimo budovu. Dílenská rozvodna tak zabírá v dílně méně místa než vestavěná.

Pokud jde o uspořádání rozvodny, je důležité si uvědomit, že musí být v korelaci s hlavním plánem napájecího zařízení. Je nutné vzít v úvahu SNiP a rozměry stavebních prvků. Hlavní kritéria jsou následující:

• Bezpečnost údržby zařízení během normálního provozu instalace;
• Pohodlné sledování polohových indikátorů odpojovačů a spínačů, jakož i hladiny transformátorového oleje v odpovídajících zařízeních;
• Přiměřený stupeň detekce poškození v případě porušení normálních provozních podmínek instalace při zkratu oblouku;
• Bezpečnost kontroly a opravy jakéhokoli zařízení nebo jakéhokoli obvodu, když je odstraněno napětí, bez rušení sousedních obvodů, které jsou pod napětím;
• Dostatečná mechanická odolnost nosných konstrukcí zařízení;
• Snadná přeprava zařízení;
• Maximální úspora místa, kdykoli je to možné.

Trafostanice patří do kategorie speciálních technických zařízení, u kterých je nutné provádět pravidelné revize a údržbové práce (viz – Provoz trafostanic).

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Elektrické sítě jsou přítomny ve všech obydlených oblastech. Používají se k přenosu elektřiny do podniků a domácností, kde slouží k plnému provozu zařízení, osvětlení, klimatizačních systémů a dalších zařízení. Zařízení, která se dnes při práci používají, jsou vysoce citlivá na napěťové rázy, takže pokud se takové situace v používané síti pravidelně vyskytují, je nutné hledat způsoby, jak je eliminovat. To se provádí pomocí specializovaného zařízení, které je součástí trafostanice. Používá se pro obchodní zařízení, městské části a další spotřebitele. Dále zvážíme účel a strukturu transformátorové rozvodny a další důležité body.

Aplikace

Elektřina je nezbytná pro všechny oblasti národního hospodářství a průmyslu. Je nutné vytvořit pohodlné podmínky pro obyvatele venkova a měst a pro fungování zařízení a různých zařízení. Ale pro poskytování elektřiny do oblastí, které jsou velmi vzdálené od hlavní sítě, je nutné instalovat transformátorové rozvodny.

Distribuční zařízení a trafostanice se používají v zařízeních pro různé účely:

• Zemědělské komplexy;
• Staveniště;
• podniky;
• Železniční stanice;
• V metru;
• V dolech;
• V příměstských družstvech a chatových vesnicích.

Zařízení trafostanice

Transformátorové rozvodny se liší svými konstrukčními vlastnostmi a jejich struktura a provoz mají své vlastní charakteristiky: snížení nebo zvýšení napětí elektrického proudu, který je jim dodáván. Schopnost rozvoden snížit nebo zvýšit rychlost závisí na síle použitých elektromagnetů. Elektrárny používají instalace, které zvyšují napětí elektrické energie.

Návrh a provoz trafostanice závisí na její konstrukci a jednotkách v ní obsažených.

Generátor je speciální zařízení, které je určeno ke generování napětí. Zvyšovací zařízení funguje jako zesilovač. Díky tomu je realizován přenos elektrické energie z uzlu do uzlu. Potřeba přenášet energii na velké vzdálenosti je způsobena odlehlostí stanic od měst. Elektrické vedení nevyhnutelně ztrácí určitý proud, proto je nutné zvýšit jeho napětí a sílu. Snižovací rozvodny slouží k napájení proudu koncovým spotřebitelům.

Existují různé typy transformačních stanic podle typu zařízení:

• Nodální distribuce;
• Hlavní, rostoucí nebo klesající;
• Pro hluboký vstup;
• Transformátorový bod.

Uzlová distribuční rozvodna je považována za centrální. Z elektrického systému do něj přichází elektrický proud a ten pak zvyšuje ukazatele na úroveň 110-120 kW. Elektrický proud je pak směrován do svého konečného cíle.

Rozvodná zařízení elektrické sítě jsou umístěna mimo průmyslové zařízení dodávající elektrickou energii. Pokud je rozvodna umístěna na místě patřícím k objektu, pak odpovědnost za provoz rozvodny nese speciální služba zabývající se distribucí elektrické energie v objektu.

Trafostanice je malorozměrový prvek ve formě samostatné rozvodny. Slouží pro příjem a vysílání elektrické energie 6, 10, 35 kV. Konstrukce trafostanice 10 kV je taková, že snižuje proudovou sílu na 380-400 V.

Konstrukce každé rozvodny obsahuje soubor komponent a zařízení, jejichž účelem je zajistit stabilní a nepřetržitý provoz systému po dlouhou dobu. Komponenty jsou podmíněně rozděleny do různých struktur:

• Měření elektřiny;
• Automatické řízení;
• Ochrana před bleskem;
• Nouzová a reléová ochrana;
• Základy;
• Pomocný.

Vzhledem k popsané rozmanitosti vnitřních součástí jsou rozvodny kombinací několika základních zařízení, která zajišťují jejich normální fungování:

• Výkonové transformátory, přeměna a rozvod elektrické energie do určitého výkonu;
• Zařízení pro distribuci proudu;
• Automatická řídicí zařízení;
• Pomocné systémy odpovědné za stabilní provoz rozvoden za různých povětrnostních podmínek.

Při výběru transformátorových rozvoden, které by měly být instalovány v zařízení, se otázka ceny stává docela akutní: vzít drahé nebo levné modely. Liší se kvalitou, sadou vstupních a distribučních zařízení a dalšími parametry. Dražší rozvodny mají ochranná zařízení proti úderu blesku, zemnímu spojení a také povětrnostním vlivům: vítr, déšť, námraza, náhlé poklesy napětí, zlomy a další zařízení, která zajišťují použití rozvoden na mobilních platformách.

Typy rozvoden

Existuje několik typů komplexních transformačních stanic, které se liší typem instalace:

• Vnitřní rozvodny jsou navrženy pro dodávku elektrického proudu do veřejných budov, podniků a elektráren. Montují se co nejblíže ke spotřebiteli elektřiny.
• Kompletní stožárová rozvodna pro venkovní instalaci je navržena jako otevřená konstrukce umístěná na připravené podpěře. Používá se na železnici jako zdroj elektrické energie pro osvětlovací, blokovací a signalizační zařízení.
• Montáž na sloup pro venkovní instalaci – otevřená konstrukce instalovaná na sloup pro přenos energie nebo železobetonový stojan. Nevyžaduje základ nebo speciální plochu pro údržbu. Používá se na železničních přejezdech, zastávkách a vlečkách.
• Kiosk nebo kontejnerová rozvodna pro venkovní instalaci se používá v podnicích, zemědělských zařízeních, bytových a komunálních službách. Komponenty jsou umístěny ve speciálních oddílech ochranného krytu.
• Kontejnerová rozvodna s tepelnou izolací – bloková instalace. Může mít železobetonový základ a betonové stěny nebo kovový plášť se sendvičovou panelovou izolací.

Podle typu transformátoru rozeznáváme olejové a suché.

Podle způsobu připojení k napájecímu vedení lze rozvodny rozdělit na rozvodny odbočné, průchozí a rozvodny.

Rozvodny lze klasifikovat podle zóny jejich instalace na území zařízení do čtyř typů:

• Volně stojící, instalované v určité vzdálenosti od konstrukcí a budov;
• Připojený, přiléhající ke stěnám budovy zvenčí;
• Vestavěný, umístěný v samostatné specializované místnosti uvnitř budovy nebo přiléhající k jejím stěnám zevnitř;
• Intra-shop, umístěný uvnitř prodejen, tedy v dílně, nebo v uzavřeném prostoru s vybavením vysunutým do prodejen.

Výpočet výkonu

Při návrhu elektroinstalace je nutné vybrat zařízení pro vypočtenou hodnotu zatížení. Volba výkonu se provádí různými metodami. Kromě toho je nutné spoléhat na informace popsané v regulační dokumentaci platné v daném odvětví.

Rozvodny tradičně instalují olejové transformátory, jejichž počet je dán kategorií zařízení; může to být jeden nebo dva. Tradičně se pro první a druhou kategorii používají dvoutransformátorové rozvodny a pro třetí kategorii rozvodny s jedním transformátorem.

Při stanovení optimálního výkonu zařízení se zohledňuje jeho přetížitelnost v nouzové situaci. Je nutné porovnat celkovou kapacitu rozvodny s tou, která je povolena pro zátěže různých typů. Existuje vzorec pro výpočty, který bere v úvahu všechny parametry. Jsou založeny na hodnotách zatížení během dne a večer, stejně jako na koeficientech simultánnosti, které jsou diktovány počtem spotřebitelů.

Malá osada může být plně zásobována elektřinou pomocí rozvodny s transformátory o kapacitě nejvýše 63 kV. To platí pro případy, kdy jim dominují veřejné služby. Jinak elektrárna vyžaduje vyšší kapacitu.

Vlastnosti a podmínky provozu

Volba jakéhokoli napájecího systému vyžaduje dodržení plánovaných zátěží. V tomto případě se doporučuje hrát na jistotu a nevolit upnutý střih. Ve skutečnosti jsou možné situace, kdy je nejekonomičtější rozvodna zatížena pouze částečně. To je způsobeno specifiky výroby zařízení. Elektroinstalace transformátorového typu se používají s ohledem na nepříznivé provozní podmínky.

Většina rozvoden je navržena pro provoz při teplotách v rozmezí -40 až +40 stupňů Celsia. Ve střední zóně jsou takové ukazatele poměrně vzácné. Nouzové situace v elektrických sítích nejsou příliš častým jevem. Životnost rozvodny i nízkého výkonu musí být podle výrobce minimálně 25 let, i když se v některých případech práce provádějí za kritických podmínek. Pro zvýšení efektivity používání zařízení je nutné přizvat k jeho instalaci specialisty. Prostor, kde je instalován, vyžaduje bezpečné prostředí bez vibrací a hluku.