Sistemes de bus per a subestacions de distribució i transformació

Per a la transmissió i distribució d'energia elèctrica s'utilitzen línies aèries o cables d'alimentació amb diferents nivells de tensió, i la seva selecció es basa en l'anàlisi d'aspectes tècnics i econòmics.

Per garantir una alta fiabilitat del subministrament d'energia, les xarxes elèctriques poden ser més o menys multicadenes. Això permet, en cas de fallada de línies de transmissió individuals, continuar subministrant els consumidors a través d'altres línies.

Els punts de les xarxes on dues o més línies convergeixen s'anomenen punts nodals. En aquests punts d'unió s'instal·len sempre dispositius de commutació dissenyats per desconnectar circuits de línia individuals en cas d'avaries o manteniment i reparació.

Es troben tots els dispositius de commutació necessaris per a això, així com els equips de mesura, control, protecció i auxiliars en una subestació de distribució.

Si, a més d'aquests dispositius, s'instal·len transformadors a la subestació de distribució per canviar el nivell, no obstant això, aquesta subestació s'anomena subestació.

Les subestacions de distribució estan equipades amb els següents elements estructurals principals:

• Shina;
• seccionador;
• Interruptor d'alimentació;
• convertidors de corrent i tensió;
• Limitador de sobretensió;
• Interruptor de terra;
• Possiblement: transformador.

Les subestacions estan equipades amb conjunts i components amb característiques tècniques que compleixin els requisits i les possibles càrregues mecàniques i elèctriques.

Com que les subestacions modernes es controlen principalment de manera remota, estan equipades amb dispositius addicionals de monitorització i control. A més, les subestacions estan equipades amb dispositius de mesura i mesura de l'electricitat subministrada als consumidors, així com dispositius de protecció contra sobretensions.

L'element principal de la subestació de distribució és la barra colectora. Per regla general, sembla una línia aèria curta. Per a corrents molt altes, es col·loca en un tub internament refrigerat per oli.

Hi ha diversos tipus de disposicions de bus i l'elecció d'una disposició particular depèn de diversos factors com ara la tensió del sistema, la posició de la subestació al sistema, la fiabilitat de la font d'alimentació, la flexibilitat i el cost.

Des del punt de vista físic, el bus és el node de la xarxa. En aquest punt comencen i acaben línies separades, que en aquest context s'anomenen alimentadors.

Els alimentadors es poden encendre i apagar mitjançant interruptors. Com que aquests interruptors porten corrent de funcionament i, en cas de mal funcionament, corrent d'emergència, s'anomenen interruptors d'alimentació.

Interruptors moderns d'alta tensió nivell de fins a 380 kV són capaços d'encendre / apagar de manera fiable i sense danys corrents de fins a 80 kA. Els interruptors d'alimentació requereixen un manteniment regular.

Per garantir la seguretat d'aquest treball, els interruptors automàtics estan equipats amb l'anomenat seccionadors… A diferència dels interruptors d'alimentació, els seccionadors només es poden encendre/apagar en estat apagat, és a dir. només després d'obrir els interruptors automàtics corresponents.

Per evitar operacions de commutació errònies, els seccionadors i els interruptors automàtics estan enclavats mútuament mecànicament.

A més, els seccionadors estan dissenyats per crear un punt d'intervenció visible, ja que en els interruptors d'alimentació aquest punt es troba al canal de l'arc i està ocult a la vista. Segons les normes de seguretat, en desconnectar trams de línies elèctriques, el punt de desconnexió ha de ser visible.

Per realitzar les activitats de manteniment de les barres sense interrompre el subministrament, la subestació de distribució ha d'estar equipada amb almenys dues barres paral·leles.

Per augmentar la flexibilitat de la xarxa, és possible connectar alimentadors individuals a les barres mitjançant seccionadors. A més, per augmentar la llibertat d'acció, el rail es pot dividir en diverses seccions (l'anomenada secció longitudinal del rail).

Gràcies a aquestes mesures, una gran xarxa elèctrica es pot dividir en diversos trams amb aïllament galvànic, la qual cosa limita la quantitat de corrents en cas d'un possible curtcircuit.

Les accions descrites solen anomenar-se operacions de commutació correctiva i la configuració òptima de la xarxa es determina per endavant mitjançant programes de distribució de càrrega i protecció contra curtcircuits.

En optimitzar aquestes operacions, es pot aprofitar tot el potencial de la xarxa elèctrica sense crear condicions de treball perilloses.

Les subestacions de distribució i transformadores es divideixen en panells separats que realitzen funcions específiques. Hi ha panells d'alimentació, panells d'alimentació de presa de corrent i panells de connexió.

El disseny dels panells individuals sol ser unificat. En els esquemes elèctrics, els panells sempre es mostren en forma unipolar. Això vol dir que en esquemes d'aquest tipus, utilitzant símbols estàndard, només es representen els dispositius necessaris per al funcionament de la instal·lació.

Esquema de la font d'alimentació

Segons l'esquema que es mostra a la figura, es construeixen tant panells d'alimentació com panells amb dispositius d'alimentació de sortida. Tots dos seccionadors estan dissenyats per activar l'interruptor juntament amb transformadors de mesura de corrent i tensió.

Si la instal·lació consta de diversos busos, el nombre de seccionadors de bus s'ha d'augmentar el nombre de vegades corresponent per a dos busos.

Els transformadors d'instruments registren els paràmetres rellevants necessaris per al funcionament, el recompte i els dispositius de protecció.

S'utilitza un interruptor de connexió a terra per protegir la línia dels efectes inductius i capacitius de les línies adjacents durant el manteniment, així com per protegir-la dels llamps. A causa de la seva funció, el seccionador de terra de vegades s'anomena seccionador de terra de servei.

Per desconnectar trams més grans de la xarxa en cas d'emergència o per fer les tasques de manteniment necessàries, s'acostumen a utilitzar com a mínim dos busos paral·lels.

Sistema de doble carril

Mitjançant l'interruptor d'alimentació de la placa de connexió, els dos busos es poden connectar a un únic punt de node. Aquest tipus de connexió s'anomena connexió creuada. Gràcies a la connexió creuada, les barres es poden canviar sense interrompre l'alimentació.

Els panells d'alimentació i els panells amb dispositius d'alimentació de sortida, si cal, es poden connectar a diferents busos, de manera que no s'interromp l'alimentació.

Com que els seccionadors només es poden encendre/apagar en estat apagat, l'interruptor d'alimentació ha d'estar integrat a la connexió dels dos busos. Si les barres estan interconnectades, primer heu de tancar els dos seccionadors i només després l'interruptor d'alimentació.

Quan es connecten les barres, s'han de prendre les accions adequades (per exemple, canviar els canviadors de preses dels transformadors) per igualar els seus potencials, en cas contrari apareixeran corrents transitories elevades a les barres en connectar les barres.

Després de connectar les barres, es pot fer qualsevol connexió i desconnexió de les fonts d'alimentació perquè ja no hi ha cap diferència de potencial en les barres.

Només cal assegurar-se que l'altre seccionador del mateix alimentador es tanca abans d'obrir un seccionador. En cas contrari, el seccionador estarà sota càrrega quan s'obre, cosa que pot causar destrucció i fins i tot danys a altres components de la instal·lació.Per tant, els seccionadors estan protegits contra obertura accidental mitjançant dispositius especials de bloqueig (elèctrics i pneumàtics).

Per estudiar els processos bàsics que tenen lloc en una subestació de distribució, es pot muntar un circuit experimental amb el qual es poden realitzar operacions bàsiques de commutació.

Stand experimental

Esquema de l'estand experimental

Aquest estand experimental per a l'estudi de sistemes d'autobusos de distribució i subestacions transformadores (estand de laboratori de l'empresa alemanya Lucas-Nuelle) es troba al centre de recursos "Econtechnopark Volma".

Per obtenir una descripció de l'equip de laboratori d'aprenentatge del Centre de recursos, vegeu aquí - i aquí -

Captura de pantalla SCADA per a Power Lab: bus dual

L'anàlisi dels paràmetres de tensió i corrent es realitza mitjançant el programari SCADA for power Lab (SO4001-3F). Per treure el màxim profit d'un sistema de bus dual, es recomana que cada bus estigui connectat a la seva pròpia font de tensió.