Charakterystyka stacji średnich napięć

Stacje średnich napięć stanowią węzły dystrybucyjnej sieci elektroenergetycznej SN i mają istotne znaczenie dla funkcjonowania lokalnych systemów elektroenergetycznych.

Obejmują zarówno stacje SN/nn, jak i stacje SN/SN. Te pierwsze są stacjami o napięciu 6, 10, 15, 20 lub 30 kV służącymi do rozdziału energii elektrycznej oraz do zasilania sieci elektroenergetycznych niskiego napięcia. Stosuje się je do zasilania: osiedli mieszkaniowych w miastach, parków i terenów rekreacyjnych, osiedli podmiejskich i wsi, placów budów, zakładów przemysłowych i warsztatów rzemieślniczych. Te drugie oprócz rozdziału energii służą do transformacji z jednego poziomu napięcia średniego na drugi, np. 20 kV/6 kV, 20 kV/10 kV, 15 kV/6 kV [2].

W kraju obecnie znajduje się 261 169 stacji elektroenergetycznych SN, w których użytkowanych jest 261 079 transformatorów SN/nn i 1179 transformatorów SN/SN [1].

Rozwiązania stacji SN

W kraju spotyka się wiele rozwiązań technicznych i konstrukcyjnych stacji elektroenergetycznych SN, są wśród nich stacje: słupowe, prefabrykowane (betonowe i metalowe, kontenerowe, zagłębione i podziemne), wnętrzowe (wbudowane, prefabrykowane budynkowe i wieżowe) oraz kontenerowe (tymczasowe i przemieszczalne). Przy czym najczęściej w sieci dystrybucyjnej SN występują stacje słupowe i prefabrykowane kontenerowe. Te pierwsze stanowią obecnie większość wszystkich stacji SN zlokalizowanych na terenie kraju.

Stacje słupowe

Słupowe stacje transformatorowe są stacjami napowietrznymi przeznaczonymi zasadniczo do zasilania odbiorców wiejskich, miejskich i podmiejskich z sieci napowietrznej lub kablowej SN o napięciu maksymalnie 30 kV, najczęściej 15 i 20 kV. Wytyczne dotyczące budowy i konstrukcji stacji słupowych wyróżniają dwa typy takich stacji, które ze względu na swoją funkcję dzielą się na:

• przelotową – zlokalizowaną w linii napowietrznej, kablowej lub na połączeniu linii napowietrznej i kablowej,
• końcową – zasilaną linią napowietrzną z przewodami gołymi lub niepełnoizolowanymi, linią napowietrzną pełnoizolowaną lub też linią kablową ułożoną w ziemi.

Stacja słupowa jest stacją napowietrzną jednotransformatorową wyposażoną w transformator o mocy znamionowej przeważnie do 400 kVA. Spotyka się jednak rozwiązania z transformatorem o mocy znamionowej do 630 kVA. Transformatory umieszczane są na podeście montażowym bądź na ziemi pod słupem – wówczas stacja musi zostać ogrodzona.

Ze względu na moc znamionową transformatorów stacje słupowe podzielone są zasadniczo na trzy zasadnicze grupy:

• do 100 kVA,
• od 160 do 250 kVA lub 400 kVA,
• ewentualnie 630 kVA [5].

Konstrukcja nośna stacji jest obecnie najczęściej słupem wykonanym z pojedynczej lub podwójnej żerdzi strunobetonowej wirowanej typu E lub EPV. Niemniej jednak przez długi okres czasu do konstrukcji nośnej stacji słupowej używano dwie lub cztery żerdzie wykonane z żelbetu w trzech rodzajach układu: A, podwójnego A lub bramowym. Dopiero pod koniec lat 80. XX w. wprowadzono żerdzie strunobetonowe wirowane, które przyczyniły się do zmian w konstrukcji nośnej. Obecnie w stacjach słupowych wyposażonych w transformator o mocy znamionowej do 400 kVA standardowo stosuje się rozwiązanie oparte na jednej żerdzi strunobetonowej wirowanej. Żerdzie, na jakich stawia się obecnie stacje słupowe, są wykonane z betonu lub żelbetu i są zasilane napowietrznie lub kablowo, występują w układach krańcowym lub przelotowym. Przy układzie krańcowym konstrukcja wsporcza stacji może być brana pod uwagę w niektórych funkcjach jako słup krańcowy o naciągu z przedziału 0–12 kN dla linii średniego napięcia oraz różnych naciągów wypadkowych dla linii niskiego napięcia.

Zasadniczo, w stacjach słupowych żerdzie powinny mieć wysokość 10,5 lub 12 m, a ich wytrzymałość powinna wynosić 10 lub 12 kN, przy czym, przy zasilaniu stacji linią napowietrzną SN wysokość żerdzi zależy od wysokości, na jakiej zawieszona jest wspomniana linia.

W stacji słupowej linia zasilająca SN połączona jest z transformatorem poprzez odłącznik z uziemnikiem lub rozłącznik z uziemnikiem i podstawy bezpiecznikowe SN. Bezpieczniki wysokiego napięcia stanowią zabezpieczenie zwarciowe transformatora i umiejscowione są w każdej fazie. Dodatkowo w przypadku zasilania kablowego występuje głowica kablowa SN. Konstrukcja stacji umożliwia montaż ograniczników przepięć SN na każdej fazie w celu ochrony transformatora przed przepięciami mogącymi wystąpić w linii SN. Instalacja ograniczników przepięć musi być poprzedzona właściwym ich doborem.

Wyposażenie stacji po stronie nn zależy od charakteru wyprowadzeń obwodów niskiego napięcia. Najczęściej są to bezpieczniki lub rozłączniki z bezpiecznikami zabezpieczającymi dane wyprowadzenia (linie sieci rozdzielczej niskiego napięcia). Rozdział obwodów nn w zależności od potrzeb może być wykonany z zastosowaniem rozdzielnic montowanych na żerdzi stacyjnej lub wolnostojących, złączy kablowych wolnostojących, szaf oświetleniowych słupowych i wolnostojących oraz rozłączników słupowych nn.

Stacje słupowe mogą być realizowane w wersji z pełnym wyposażeniem stron średniego i niskiego napięcia oraz w wersji z uproszczonym wyposażeniem po stronie średniego napięcia (np. bez podstaw bezpiecznikowych SN, bez pomostu obsługi) [3]. Rozwiązania uproszczone zasadniczo pozbawione są pomostu obsługi i nie zaleca się je stosować w sytuacji, gdy moc znamionowa transformatorów przekracza 100 kVA.

Stacje słupowe mogą być lokalizowane w odległości minimum 3 m od budynków wykonanych z materiałów niepalnych lub minimum 5 m od pozostałych budynków. Realizacja budowy takich stacji jest szybka i łatwa. Rozwiązania są zestandaryzowane, proste i przejrzyste, a dzięki łatwemu dostępowi dla obsługi nie stwarzają problemów w eksploatacji. Przy czym obsługa stacji może odbywać się jedynie przy sprzyjających warunkach atmosferycznych, bowiem są to rozwiązania napowietrzne i występuje tu silny wpływ warunków zewnętrznych na jej eksploatację. Stacje słupowe wymagają ochrony odgromowej.

Stacje słupowe mają wiele wariantów rozwiązań, co pozwala na optymalny dobór ich wyposażenia, dostosowany do potrzeb inwestora. Mogą być użytkowane w bardzo zróżnicowanych warunkach na terenie całego kraju. Istnieją rozwiązania dla terenów górskich i trudnodostępnych z przeznaczeniem do montażu ręcznego.

Stacje kontenerowe

Prefabrykowane kontenerowe stacje transformatorowe SN/nn (rys. 2) są stacjami przeznaczonymi zasadniczo do zasilania odbiorców: miejskich, wiejskich, osiedlowych oraz przemysłowo-usługowych z sieci napowietrznej lub kablowej SN o napięciu 6–20 kV, wyjątkowo 30 kV. W stacjach tych instaluje się transformatory o mocach znamionowych od 160 do 1000 kVA, a niekiedy nawet transformatory suche do 1600 kVA. W kontenerowych stacjach transformatorowych stosuje się rozdzielnice SN w izolacji powietrznej lub izolacji SF₆ oraz rozdzielnice nn w izolacji powietrznej.

W stacjach kontenerowych SN/nn o niewielkich wymaganiach dotyczących pewności pracy, z jednym źródłem zasilania, stosuje się pojedynczy niesekcjonowany system szyn zbiorczych. Przy większej liczbie pól i co najmniej dwóch niezależnych źródłach zasilania dobiera się powszechnie pojedynczy sekcjonowany system szyn zbiorczych.

Kontenerowe stacje charakteryzują się małymi wymiarami oraz krótkim czasem montażu. Wytwarzane są w całości w specjalistycznych zakładach produkcyjnych. W miejscu zainstalowania wykonuje się jedynie ich montaż końcowy.

Prefabrykowane kontenerowe stacje transformatorowe dzieli się ze względu na rodzaj obudowy na stacje: w obudowie betonowej lub metalowej, natomiast w zależności od możliwości realizacji obsługi na stacje: z obsługą wewnętrzną lub zewnętrzną [3]. Stacje te są budowane jako stacje przelotowe lub końcowe, w zależności od potrzeby późniejszego ich wykorzystania [2].

[…]

Więcej informacji w nr 5/2018.