SCHEME DE CONEXIUNI PENTRU STAŢII ŞI POSTURI DE TRANSFORMARE

SCHEME DE CONEXIUNI FOLOSITE LA STAŢIILE ELECTRICE

CRITERII GENERALE TEHNICE ŞI ECONOMICE
PENTRU ALEGEREA SCHEMELOR DE CONEXIUNI

Schemele electrice de conexiuni ale instalaţiilor primare din .staţiile ‘electrice constituie elementul caracteristic cel mai important al unei astfel de instalaţii. Tendinţa de a se realiza instalaţii cit mai bine adaptate scopului pentru care au fost create şi mijloacele disponibile au condus la apariţia unui număr marc de tipuri .şi variante de scheme electrice de conexiuni, determinate de condiţii din ce în ce mai complexe şi variate în care este pusă să funcţioneze o staţie electrică. Acest proces de diversificare a antrenat în acelaşi timp dificultăţi crescîndo în determinarea soluţiei optime, a celei mai indicate scheme de conexiuni pentru o anumită staţie. Astfel, la alegerea unei scheme de conexiuni a unei staţii electrice este necesar să se aibă în vedere, în afară de caracteristicile specifice ale instalaţiei analizate, şi o serie de criterii care pot să influenţeze structura schemei. în acest scop se ţine seamă de fl] :
— Condiţiile de funcţionare ale sistemului energetic in punctul respectiv, care se referă la tensiunile necesare, circulaţiile de curenţi în diverse regimuri, puterile şi curenţii de scurtcircuit, necesităţile de secţionare pentru izolarea anumitor consumatori, condiţiile legate de comportarea în timpul avariilor, posibilităţile de extindere (elasticitatea în timp), prevederea de instalaţii de reglaj etc.
— Caracteristicile consumatorilor alimentaţi, referitoare la siguranţa în funcţionare a acestor consumatori, respectiv la exigenţa necesară cu privire la frecvenţa şi durata întreruperilor. De asemenea, consumatorii


pot influenţa alegerea schemei de conexiuni prin anumite caracteristici funcţionale specifice, ca de exemplu necesitatea atenuării efectelor unor şocuri de putere activă sau reactivă, a unor regimuri deformante, a disi- inetriilor de curent etc.
— Caracteristicile echipamentului, respectiv calitatea echipamentului, pot influenţa structural schema de conexiuni. în mod deosebit siguranţa în funcţionare a întrcruptoarclor, a transformatoarelor şi auto- I ransformatoarelor utilizate influenţează asupra tipului de schemă folosit.
— Condiţiile de exploatare, care se referă la amplasarea pe teren (forma şi dimensiunile terenului) şi la claritatea schemei pe care trebuie să o ofere personalului de exploatare.
— Criteriul economicităţii, care este introdus prin intermediul unui indicator tip de eficienţă economică, cel al cheltuielilor anuale minime de calcul. în acest fel, se ţine seamă atit de cheltuielile anuale datorate rcviziilor-reparaţiilor, retribuţiilor, consumului propriu tehnologic, pierderilor de energie, costul energiei nelivrate datorită întreruperilor planificate sau accidentale (daune de continuitate), penalizările pentru abaterile de la valorile nominale ale parametrilor de calitate a energiei electrice (daune de calitate), cit şi de investiţiile efectuate şi termenul normat de recuperare a investiţiei.
Soluţia optimă reprezintă deci compromisul între volumul investi- 1 iilor, cheltuielile anuale şi daunele medii probabile.

PRINCIPALELE SCHEME ELECTRICE DE CONEXIUNI FOLOSITE

SCHEME CE BARE COLECTOARE SIMPLE

Schemele de conexiuni ale staţiilor electrice, cuprind in categoria aparatelor de comutaţie în principal întreruptoarc, separatoare, separatoare de sarcină, siguranţe fuzibile. Bara colectoare apare ca un nod electric dilatat şi, fiind dispusă transversal pe direcţia circuitelor aferente de linie, transformator etc., permite exploatarea comodă a staţiei.
Denumirea este legată de faptul că aici se colectează energia de la circuitele de injecţie (bunăoară transformatoarele 1\ şi T2), redistribu- indu-se apoi de exemplu pe linii, ca în fig. 2.1.1.

Separatoarele au rolul de a izola întreruptorul după ce acesta a fost deschis, în vederea reviziilor, reparaţiilor. Separatoarele de legare la pămînt se închid atunci cînd linia urmează să fie scoasă în revizie, reparaţie. Deoarece normele de tehnica securităţii şi protecţiei personalului prevăd scurtcircuitarea căilor de acces ale tensiunii în punctul de lucru, la tensiuni foarte înalte se preferă folosirea cuţitelor de legare la pămînt ale separatoarelor în loc de scurtcircuitoarele mobile ancombrante. înacest fel întreruptorul poate apare încadrat de două cuţite de legare la pămînt, ca în cazul circuitului liniei Lv De obicei, prin deschiderea lui IT, transformatorul nu rămîne sub tensiune ci se deconectează şi din partea opusă staţiei în discuţie. în acest fel nu mai este necesară prevederea unui separator între IT şi transformator.
In cazul liniilor electrice, situaţia este întrucîtva diferită; deoarece se poate primi tensiune de la capătul opus sau chiar după ce s-a deconectat de la capătul opus, linia poate rămîne încărcată capacitiv ori poate f'i atinsă de trăznet, este necesară prevederea separatorului de linie SL.
Dacă linia urmează să fie scoasă în revizie/reparaţie, atunci se face cunoscută telefonic accasLă intenţie, personalului de la dispecer pentru coordonarea manevrei cu staţia de la celălalt capăt al liniei, unde de asemenea se vor face aceleaşi manevre.
La retragerea din exploatare a unei linii, după deconectarea între- ruptorului, ordinea de manevrare SJSb nu este întîinplătoare. în eventualitatea puţin probabilă, dar posibilă, ca întreruptorul să nu fie acţionat efectiv, deşi se indică efectuarea manevrei de către dispozitivele de semnalizare, se preferă distrugerea separatorului SL şi nu a lui Sb.
Deteriorarea lui Sb ar putea scoate din funcţiune staţia un timp mai îndelungat, toate circuitele racordate la bară, fără excepţie, ră- mînînd ncalimentate. în schimb deteriorarea lui SL scoate din funcţiune cel mai probabil doar circuitul pe carc-1 echipează.

SECŢIONAREA BARELOR COLECTOARE

Secţionarea longitudinală a barei colectoare în două secţii de bare colectoare (SBC 1, 2) se face cu unul, cu două separatoare sau cu o cuplă longitudinală funcţie de gradul de elasticitate dorit, fig. 2.1.2 a, b, c.
Revizia secţiilor de bare se face pe rînd prin deconectarea prealabilă a circuitelor aferente secţiei respective şi a separatorului SCL Î doar revizia separatorului SCL implică scoaterea din funcţionare a întregii 
Iiar'c colectoare, Iig. 2.1. 2 a. Aceasta se poate remedia prin inserierea a două separatoare de cuplă longitudinală ca în fig. 2.1.2 b, cînd revizia miei secţii de bare se extinde şi la separatorul de cuplă alăturat, celălalt separator de cuplă fiind deschis. Secţionarea longitudinală cu sepa-

Fig. 2.1.2. Secţionarea longitudinală a barei colectoare :
a — printr-un separator ;b — prin două separatoare ; c — prin cuplă longiludinnlă.

ratoare realizează totuşi un grad de elasticitate modest, caracterizat prin aceea că orice, defect pc una din secţiile de bare conduce la declan- şarea întregii staţii, funcţionarea secţiei neavariate fiind reluată după izolarea secţiei defecte prin deschiderea cuplei.
Prezenţa întreruptorului de cuplă longitudinală oferă elasticitate porită. In regimul de funcţionare de cuplă închisă, varianta (1) în iig. 2.1.2 c. apare evident avantajul că în cazul unui defect pe una din secţii cealaltă secţie de bare îşi continuă neîntreruptă funcţionarea prin declanşarea întreruptorului cuplei.
în regimul de funcţionare cu cupla normal deschisă, pentru limita- iea curenţilor de scurtcircuit, varianta (2), staţia este în general alimentată de la două surse diferite, fie acestea transformatoarele Tl şi T2, iar acţionarea întreruptorului cuplei este supravegheată de automati- irea AAR (anclanşarea automată a rezervei) ; astfel, cu ocazia defec- I ii fii unui transformator, întreruptorul său deconectează şi după o ••curta pauză de timp în care secţia de bare aferentă rămîne nealimen- Ială, anclanşează întreruptorul cuplei longitudinale şi secţia întreruptă csl.e realimentată de la transformatorul rămas, care preia toată sarcina • laţiei. Anterior, cupla era în rezervă caldă avînd separatoarele închise.
Uneori, din motive de limitare a plafonului curenţilor de scurtcircuit pe bară, cupla include şi un reactor (varianta 3, fig. 2.1.2 c).
în sfîrşit, în cazuri rare cînd se doreşte o elasticitate şi o siguranţă sporită a circuitului de cuplă, se înseriază două întreruptoare (varianta 4, fig. 2.1.2 c).
Această schemă electrică de conexiuni, cu bara secţionată longitudinal, a căpătat o largă răspîndire mai ales la fi —20 kV. Bara, executată de obicei din bară sau ţeava de aluminiu, contribuie şi mai mult la redu- cerea cheltuiclilor de întreţinere ale staţiei electrice.

2.1.2.3. SCHEME CU O BARĂ COLECTOARE ŞI O BARĂ DE OCOLIRE. (TRANSFER)

Introducere^ barei de ocolire şi a circuitului de cuplă de ocolire se face pentru a înlătura dezavantajul schemelor de comutaţie cu bare colectoare, simple, de a întrerupe alimentarea consumatorilor pe perioada lucrărilor de întreţinere.
în fig. 2.1.3 se prezintă schema de conexiune a unei astfel de staţii. Se oferă posibilitatea scoaterii in revizie-reparaţie a oricărui întrerup- tor din instalaţie fără sacrificarea continuităţii în alimentare, prin în- serierea cuplei de ocolire. Astfel pentru linia L3 de exemplu, se creează o a doua calc de alimentare „ocolită", desenată punctat în fig. 2-1.3, prin închiderea cuplei şi separatorului de ocolire aferent liniei, S0CL,-

Fig. 2.1.3. Schema principială a unei staţii cu un sistem de bare colectoare şi bară de ocolire (transfer).

întreruptorul IL> urmează să fie scos in revizie-reparaţie, locul, lui fiind luat acum dc Ico-
Testarea pasageră* cu ICo a barei de ocolire, impusă de ordinea manevrelor, în cazul în care L3 este deja în funcţiune pare o manevră complicată inutil. Ea este însă necesară pentru încercarea cu tensiune a barei de ocolire. Bara de ocolire se mai numeşte şi bară de transfer.
Ocolirea tuturor circuitelor nu este necesară. în fig. 2.1.3 s-a arătat ca transformatoarele cu trei înfăşurări nu au fost racordate la bara de ocolire, ele puţind să asigure alimentarea consumatorilor şi deci pu- lind fi retrase din exploatare.
*k

2.1.2.4. SCHEMEJCU DUBLU SISTEM DE BABE COLECTOARE .ŞI UN ÎNTRERUPTOR PE CIRCUIT

Este schema care a căpătat o largă răspîudire în instalaţiile de comu- i a ţie electroenergetică de unde se alimentează consumatori mai impor- i a TI ţi. în comparaţie cu schema cu sistem simplu de bare, schema cu duhlii sistem de bare colectoare oferă un grad de elasticitate sporită prin posibilitatea racordării circuitelor aferente la oricare din cele două noimi electrice (bare colectoare).
Fiecare circuit se racordează la sistemul dublu de bare colectoare prin intermediul întreruptorului şi a două separatoare de bare, fig. 2.1.4.
Există două variante ale schemei cu bare 'duble, funcţie de amploarea pe teren. în prima variantă (fig. 2.1.4), staţia realizată ocupă mai mult teren, iar prin exLindere staţia îşi măreşte repede dimensiunea

Fig. 2.1.4. Schema unei staţii cu dublu sistem de bare şi plecări într-o singură direcţie.

paralelă'cu BC. în varianta din fig. 2.1.5, terenul este bine ocupat, cu condiţia să existe plecări in ambele direcţii. Staţia este compactă. Schema oferă două posibilităţi de funcţionare în regim normal:
1) Toate circuitele se racordează la un singur sistem de bare (sistemul de bare de lucru) al doilea sistem fiind liber, in rezervă caldă, men- i mut sub tensiune prin intermediul circuitului de cuplă transversală CT.
2) Instalaţia funcţionează,-de regulă, cu consumatorii şi sursele repartizate pe cele două sisteme de bare colectoare cu cupla transversală închisă sau deschisă.
Rolurile cuplei transversale pot fi prezentate sub o formă condensată, astfel:
— permite trecerea circuitelor de pe un sistem de bare colectoare pe altul fără întreruperea circuitului respectiv ;

Fig. 2.1.5. Schema unei staţii cu dublu sistem de bare şi plecări în ambele direcţii.

— serveşte, pentru controlul integrităţii sistemelor de bare colectoare după revizia acestora-;
— se poate substitui oricărui întreruptor din instalaţie care este defect sau urmează a fi scos în revizie.
a) Trecerea unui circuit de pe o bard pe alta se face conform exemplificării de mai jos pentru cazul liniei LL racordate la bara colectoare BCj, din fig. 2.1.4.
Manevra de schimbare a barei colectoare cu menţinerea funcţionării continue implică trei etape, şi anume;.
1) închiderea cuplei şi deci punerea în paralel a celor două sisteme de bare cu controlul prealabil al sincronismului;
2) comutarea separatoarelor de bară ;
3) revenirea la funcţionarea cu cupla deschisă. Pentru a evita manevrarea separatoarelor sub curent numai pe timpul scurt al etapei a doua, se deconectează protecţia cuplei transversale.
Experienţa exploatării staţiilor cu scheme de conexiuni mai dezvoltate a relevat oportunitatea introducerii unor blocaje pentru a evita manevrarea greşită a separatoarelor.
b) Controlul integrităţii barelor colectoare se face de regulă la terminarea reviziei. Orice scurtcircuit pe această bară duce la deconectarea in~
.lantanec a întreruptorului cuplei (acţionat de protecţia sa prin relee care au fost expres reglate să funcţioneze fără reţinere de timp), indicînd că revizia trebuie reluată şi remediate eventualele defecţiuni. în cazul in care cupla nu declanşează înseamnă că este asigurată integritatea liarei colectoare şi se poate conta pe ea’pentru manevre.
c) înlocuirea unui înlreruptor defect sau care urmează a fi scos în revizie poate fi făcută cu ajutorul circuitului de cuplă transversală prin două întreruperi în funcţionare, relativ de scurtă durată, în care caz celula în cauză se racordează singură la un sistem de bare.
Fie schema simplă din fig. 2.1.6.

2.1.6

Se presupune că s-a defectat între- ruptorul 7, al liniei Lu prin el trece sarcina liniei dar el nu mai poate realiza operaţia de întrerupere a circuitului. Pentru repararea şi înlocuirea sa cu întreruptorul cuplei pe perioada reparaţiei, se procedează astfel:
Sc degajează complet un sistem de bare colectoare, de exemplu Su trecînd toate circuitele pe celălalt sistem de bare S«, cu excepţia circui- i ului în cauză. Cupla transversală rămîaînd închisă rezultă că s-a înse- riat cu circuitul cu înlreruptor defect, manevra fiind făcută cu menţinerea continuităţii în alimentare. Toate funcţiunile întreruptorului defect au fost preluate do întreruptorul de cuplă. Se poate deschide circuitul sau se poate funcţiona aşa pînă ce dispecerul aprobă scoaterea în reparaţie a întreruptorului defect.
Pentru scoaterea în reparaţie, se deschide cupla şi se. separă întrerup- lorul defect prin desfacerea legăturilor c şi refacerea legăturilor a, b. Sc reia funcţionarea normală a staţiei.

2.1.2.5. SCHEME CU BARE COLECTOARE DUBLE ŞI BARĂ DE OCOLIRE (TRAN SFER)

Introducerea barei de ocolire (transfer) nu se. justifică decît pentru staţii importante care vehiculează mari cantităţi de energie pe mai multe linii.
Presupunînd că se doreşte scoaterea în revizie a întreruptorului /, al circuitului de linie racordat de exemplu la sistemul de bare S., se
creează o a doua cale de alimentare în paralel a circuitului respectiv prin cupla de ocolire, fig. 2.1.7.
întreruplorul cuplei este echipat cu aceeaşi protecţie ca şi întrerup- torul liniei pe care l-a ocolit.
Schema de comutaţie, aşa Cum este prezentată în fig. 2.1.7, cu ambele tipuri de cuple, se referă în general la staţii întinse, cu multe circuite.

Pentru staţii cu mai puţine circuite există scheme mai simple şi mai ieftine care pot îndeplini — perind —cu un singur întreruptor, rolurile ambelor cuple, transversală şi de ocolire.
a) Cupla combinată poate realiza atît configuraţia de cuplă transversală (S2, S3, şi I închise, Sx deschis), cît; şi de cuplă de ocolire (S'4 deschis). Dezavantajul constă în imposibilitatea folosirii simultane a celor două cuple, fig. 2.1.8 a.

b) Cupla combinată simplificată economiseşte un separator faţă de cupla combinată (fig. 2.1.8 b), cumulînd însă dezavantajul de a nu ocoli decît circuitele racordate la unul din sistemele de bare (SBC, în cazul figurii). Ocolirea şi a circuitelor racordate la SDCa implică trecerea lor prealabilă pe SBC, folosind la cuplă mai înLii configuraţie transversală şi apoi cca de ocolire.
c) Schema cu separatoare de ocolire, reţine doar cupla transversală, ocolirea avînd loc cu ajutorul acesteia şi al unui separator de. ocolire. Este suprimată bara de ocolire propriu-zisă, locul acesteia luîndu-1 chiar o bară colectoare (SBCa în cazul fig. 2.1.9).

 O asemenea schemă este deosebit de economică. Schema prezintă însă dezavantajul că poate folosi cupla doar pentru o singură operaţie ; pe^impul înlocuirii unui 

Fig. 2.1.10. Secţionarea longitudinală a barelor colectoare