ΤΕΧΝ Ο Λ Ο Γ ΙΚ Ο ΕΚ Π ΑΙΔΕ ΥΤΙΚ Ο ΙΔ Ρ Υ Μ Α Κ Α Β Α Λ Α Σ Σ Χ Ο Λ Η Τ Ε ΧΝΟΛΟΓΙΚ Ω Ν ΕΦΑΡΜ ΟΓΩΝ Τ Μ Η Μ Α Η Λ ΕΚΤΡ ΟΛ Ο ΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΤΕΧΝ Ο Λ Ο Γ ΙΚ Ο ΕΚ Π ΑΙΔΕ ΥΤΙΚ Ο ΙΔ Ρ Υ Μ Α Κ Α Β Α Λ Α Σ Σ Χ Ο Λ Η Τ Ε ΧΝΟΛΟΓΙΚ Ω Ν ΕΦΑΡΜ ΟΓΩΝ Τ Μ Η Μ Α Η Λ ΕΚΤΡ ΟΛ Ο ΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΜΑ: ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΠΙΝΑΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Μ/Σ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕ ΤΟΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΌΜΟ BUCHHOLZ Σ7ϊ.ουδάατριες; ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΜΠΟΑΩΤΗ ΚΑΤΕΡΙΝΑ ΜΥΡΕΛΗ Εισηγι^ιής: Δ. ΨΩΜΙΑΛΗΣ Κ Α Β Α Λ Α 19 97

2 Αφιερώνουμε αυτή την εργασία στους γονείς μας για την αμέριστη συμπαράσταση και υπομονή που μας έδειξαν κατά την διάρκεια των σπουδών μας.

3 Ευχαριστίες Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον κ. Δ. Ψωμιά δη και τον κ. Κ. Δημητριάδη για την βοήθειά τους πάνω σε τεχνικά θέματα καθώς επίσης και όλους όσους βοήθησαν για την διεκπεραίωση της πτυχιακής μας εργασίας. Με εκτίμηση, Μύρελη Κατερίνα Μπολώτη Παρασκευή

4 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκοπός αυτής της κατασκευής είναι η προστασία ενός μετασχηματιστή ισχύος με τον ηλεκτρονόμο Buchholz. Σκόπιμη κρίθηκε μια γενική αναφορά στους υποσταθμούς, όσον αφορά τους χώρους που εγκαθίσταται, τα εξαρτήματα που αποτελούνται και τις γειώσεις. Επίσης, γίνεται λόγος για τα είδη των μετασχηματιστών, τη δομή τους και ειδικότερα για τα εξαρτήματα από τα οποία αποτελείται ένας μετασχηματιστής ισχύος. Τέλος, παρουσιάζονται οι συνδέσεις του ηλεκτρονόμου Buchholz-θερμομέτρου, με τον ηλεκτρικό πίνακα που κατασκευάστηκε για την ασφαλή λειτουργία του μετασχηματιστή.

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΠΡΩΤΟ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.1 Υποσταθμοί Διανομής Υποσταθμοί Διανομής Εναέριοι Υποσταθμοί Επίγειοι Υποσταθμοί Εσωτερικού Χώρου Εσωτερικοί Επίγειοι Υποσταθμοί Υπαίθριοι Επίγειοι Υποσταθμοί Υπόγειοι Υποσταθμοί Ιδιωτικοί Υποσταθμοί Διανομής Εξοπλισμός Υποσταθμού Διανομής Κυψέλες Μ.Τ Μονωτήρες διελεύσεως ζυγών Μπάρες ζυγών Αγωγός γειώσεως Μετασχηματιστές Ισχύος Μετασχηματιστές Τάσης Μετασχηματιστές Έντασης Αυτόματοι διακόπτες Χ.Τ Αποζεύκτες Χ.Τ Όργανα μετρήσεων Ασφάλειες Μ.Τ Προορισμός και είδη ασφαλειών Μ.Τ. των Μετασχηματιστών Διανομής Κριτήρια για την εκλογή των ασφαλειών Μ.Τ. των Μετασχηματιστών Διανομής Καθορισμός των μεγεθών των ασφαλειών Μ.Τ. προστασίας των Μετασχηματιστών Διανομής Ασφάλειες Χ.Τ Προορισμός ασφαλειών Χ.Τ. των Μετασχηματιστών Διανομής ; Κριτήρια εκλογής των ασφαλειών Χ.Τ Καθορισμός των μεγεθών των ασφαλειών Χ.Τ Διακόπτες Μ.Τ Διακόπτες ισχύος 26

6 Διακόπτες φορτίου Αποζεύκτες, γειωτές 1.24 Τυποποιημένες Παροχές Μ.Τ Παροχές τύπου Α Παροχές τύπου Α Παροχές τύπου Β Παροχές τύπου Β Συστήματα γειώσεως υποσταθμών Σύστημα γείωσης λειτουργίας Σύστημα γείωσης προστασίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΔΕΥΤΕΡΟ 2.1 Μετασχηματιστές Χρήση Μετασχηματιστών Ονομαστικά μεγέθη μετασχηματιστή Δομή μετασχηματιστών Μονοφασικοί μετασχηματιστές Τριφασικοί μετασχηματιστές Μέθοδοι συνδέσεως τριφασικών μετασχηματιστών Μετασχηματιστές ισχύος Εξαρτήματα του μετασχηματιστή ισχύος Το κιβώτιο του μετασχηματιστή Οι μονωτήρες διέλευσης Το δοχείο διαστολής Ο αναπνευστήρας Η βαλβίδα υπερπίεσης Το ψυγείο του λαδιού Δείκτης στάθμης λαδιού Το θερμόμετρο Ο ηλεκτρονόμος Buchholz Μονωτικά λάδια Εκλογή των μετασχηματιστών Παραλληλησμός μετασχηματιστών Ισχύς, θερμοκρασία των μετασχηματιστών Τάση βραχυκύκλωσης Λειτουργία των μετασχηματιστών 62

7 2.14 Δυνατότητες υπερφόρτισης μετασχηματιστών Απώλειες χαλκού και σιδήρου Δοκιμές μετασχηματιστών Προστασία των μετασχηματιστών Προστασία σε βραχυκύκλωμα Προστασία μετασχηματιστών σε υπερφόρτιση Προστασία κατά εσωτερικών σφαλμάτων και έλλειψης λαδιού, ηλεκτρονόμοι Buchholz Διαφορική προστασία Εγκατάσταση και ψύξη μετασχηματιστών 72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΤΡΙΤΟ 3.1 Ηλεκτρικός πίνακας (Κατασκευή) 3.2 Συνδεσμολογία του πίνακα 3.3 Λειτουργία του πίνακα 3.4 Ο μετασχηματιστής ισχύος

8

9 ΚΕΦΑ/νΛΙΟ l ; Γ ενικά. Μια εγκατάσταση τροφοδότησης ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να σχεδιάζεται με κριτήρια; - την ασφάλεια ατόμων, - την ασφάλεια συσκευών, - την αξιοπιστία, - την καλή λειτουργικότητα. - την εύκολη επεκτασιμότητα, - την ικανοποιητική εφεδρεία, - την υπάρχουσα τεχνολογία υλικών και την δυνατότητα έγκαιρης προμήθειας των υλικών, - την οικονομική λειτουργία και - το λογικό, ανταγωνιστικό, κόστος. Επίσης, οι εγκαταστάσεις πρέπει να κατασκευάζονται έτσι ώστε να συμβάλλουν στην ελαχιστοποίηση των κινδύνων που απειλούν τις συσκευές. Οι σημαντικότεροι κίνδυνοι που αφορούν τις συσκευές είναι: - Η δυναμική καταπόνηση σε βραχυκυκλώματα. - Οι εκρήξεις σε ατμόσφαιρα εκρηκτικών μιγμάτων λόγω σπινθήρων. - Η πυρκαγιά που προκαλείται από ηλεκτρικό τόξο σε βραχυκυκλώματα ή και στην ομαλή λειτουργία. - Η πυρκαγιά λόγω κατεστραμμένης μόνωσης.πυρκαγιά προκαλείται π.χ. όταν δεν μπορεί να απαχθεί επαρκώς η θερμότητα joule ή απωλειών λόγω διάσπασης σε υψηλή τάση. - Η πυρκαγιά ή έκρηξη λόγω υπερυψωμένης θερμοκρασίας λειτουργίας. - Η ηλεκτροχημική διάβρωση στο συνεχές ρεύμα. Η τροφοδότηση (παροχέτευση) ενός καταναλωτή μπορεί να γίνει από τα δίκτυα διανομής της επιχείρησης ηλεκτρισμού (ΔΕΗ). Η τάση τροφοδοσίας προσδιορίζεται από την μελέτη που θα γίνει. Συνήθως μέχρι 135 KVA η τροφοδότηση γίνεται κατ' ευθείαν από το δίκτυο της χαμηλής τάσης (380V). Από 135 KVA και πάνω, η τροφοδότηση γίνεται κατά κανόνα από το δίκτυο μέσης τάσης (20 KV), όπως γίνεται και στην εργασία αυτή. Από 5 MVA - 10 MVA και πάνω μπορεί να συμφέρει η σύνδεση στο δίκτυο με 150 KV, στους καταναλωτές υψηλής τάσης. Γενικότερα, για την μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούνται οι υποσταθμοί. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑ/\ΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.ΛΗ

10 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Υποσταθμοί Γενικά Υποσταθμό ονομάζουμε την ηλεκτρική εγκατάσταση στην οποία γίνεται η μετατροπή, η κατανομή ή η διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας. Οι εναλλακτήρες των σταθμών παράγουν την ηλεκτρική ενέργεια με Μέση Τάση (Μ.Τ.). Η τροφοδοσία με Μ.Τ. γίνεται από δίκτυα τάσης 20 Κν. Η τάση των 20 KV είναι χαμηλή για να μεταψερθεί η ηλεκτρική ενέργεια σε μεγάλες αποστάσεις. Έτσι η τάση ανυψώνεται κοντά στα 150 κ ν ή 400 κ ν και μετά με τη γραμμή μεταφοράς μεταφέρεται κοντά στους καταναλωτές. Ακόμη, η ηλεκτρική ενέργεια διανέμεται με μέση τάση (Μ.Τ.) στους μεγάλους καταναλωτές (βιομηχανίες κ.τ.λ.) ενώ στους μικρούς (σπίτια, καταστήματα, βιοτεχνίες) με χαμηλή τάση (Χ.Τ.). Υπάρχει λοιπόν ανάγκη μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας από Υ.Τ. σε Μ.Τ. και από Μ.Τ. σε Χ.Τ. Έτσι οι υποσταθμοί διακρίνονται σε: - Υποσταθμούς Υψηλής Τάσης, (για μετατροπή Υ.Τ σε Μ.Τ.) - Υποσταθμούς Διανομής. (για μετατροπή Μ.Τ. σε Χ.Τ.) 1.2 Υποσταθμοί Διανομής. Η ηλεκτρική ενέργεια Μ.Τ. (20KV) απαιτεί για να χρησιμοποιηθεί σε υποβιβασμό Χ.Τ. (220/380V) την διανομή της. Αυτό γίνεται με ειδική ηλεκτρική εγκατάσταση, η οποία ονομάζεται υποσταθμός διανομής. Σε όλους τους Υποσταθμούς Διανομής το ρεύμα ακολουθεί τη ροή που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα (1.1). 'Vatvariic f τ<^οης ] Κ'οφίίλη Χ.Τ. Χϋμηλήζ Τασηχ Σχ. 1.1: Γενική διάταξη Υποσταθμού Διανομής. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.ΧΗ

11 Τα κύρια χαρακτηριστικά ενός υποσταθμού είναι η τάση εισόδου, η τάση εξόδου και η ισχύς του. Η ισχύς καθορίζεται από την ισχύ των μετασχηματιστών. Σε περίπτωση δύο ή περισσοτέρων μετασχηματιστών η ισχύς του υποσταθμού είναι το άθροισμα της ονομαστικής τους ισχύος. Στο παρακάτω σχήμα (2.2) φαίνεται η σχηματική παράσταση του τρόπου άφιξης της ηλεκτρικής ενέργειας σε έναν υποσταθμό διανομής 20 / 0.4 Κν. Σ χ. 1.2 : Σχηματική παράσταση του τρόπου άφιξης της ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα υποσταθμό διανομής 20 / 0,4 KV. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛ.Α.Σ Π. ΜΠΟΛΩτΗ - Κ. MYPEVH

12 κ ε φ α λ α ί ο Ιο A νάλογα με το χώρο εγκατάστασης έχουμε τις παρακάτω περιπτώσεις Υποσταθμών: _1.3 Εναέριους Υποσταθμούς. Οι εναέριοι υποσταθμοί λέγονται έτσι γιατί όλες τους οι εγκαταστάσεις μαζί με τους μετασχηματιστές, είναι τοποθετημένες πάνω σε ειδικούς στύλους. Τέτοιου είδους Υποσταθμοί κατασκευάζονται όταν αφ ενός μεν τόσο το δίκτυο Μ.Τ. όσο και το δίκτυο Χ.Τ. είναι εναέρια, αφ ετέρου όταν η ισχύς που θα εξυπηρετούν είναι τόσο μικρή, ώστε να είναι αρκετός ένας ή σπανιότερα δύο μετασχηματιστές. Γενικά, η ισχύς των εναερίων Υποσταθμών δεν υπερβαίνει τα 250 KVA. Όπως γίνεται αντιληπτό από τις προϋποθέσεις που θέσαμε παραπάνω, εναέριοι υποσταθμοί δεν υπάρχουν στα κέντρα των πόλεων αφού εκεί τα δίκτυα είναι υπόγεια. Εκείνο που πρέπει να παρατηρήσουμε, είναι ότι οι Υποσταθμοί αυτοί είναι οι πιο οικονομικοί απ όλα τα είδη. Ένας τέτοιος Υποσταθμός τοποθετείται ανάλογα με το βάρος του, επάνω σ ένα μονό, διπλό ή τετραπλό στύλο, όπως δείχνει το σχήμα (1.3). Στο ίδιο σχήμα, βλέπουμε ότι η γραμμή Μ.Τ. συνδέεται κανονικά στους μονωτήρες τύπου κώδωνα, που είναι στερεωμένοι στην τραβέρσα του στύλου και από εκεί είτε συνεχίζει, ενώ μία διακλάδωση της φθάνει στους ακροδέκτες του μετασχηματιστή, είτε τερματίζεται σ'αυτό. Μεταξύ της γραμμής Μ.Τ. και του μετασχηματιστή, τοποθετούνται όργανα προστασίας, δηλαδή αλεξικέραυνα και ασφαλειοδιακόπτες. Μετά τον μετασχηματιστή η Χ.Τ. οδηγείται μέσα σε ένα ειδικό κιβώτιο που υπάρχουν ασφάλειες και όργανα ελέγχου και μετά από αυτό αρχίζει η γραμμή διανομής Χ.Τ. Το κιβώτιο αυτό τοποθετείται στο κάτω μέρος του στύλου για να μπορούμε εύκολα να το επιθεωρούμε και να το συντηρούμε. Οι στύλοι μπορεί να είναι ξύλινοι, τσιμεντένιοι ή σιδερένιοι. Για την συντήρηση του Υποσταθμού υπάρχει ένα είδος εξέδρας, που βρίσκεται σε τέτοιο ύψος ώστε να μπορεί, από αυτή ένας τεχνίτης να κάνει τις αναγκαίες εργασίες. Επειδή αυτοί οι Υποσταθμοί είναι υπαίθριοι είναι φανερό πως οι βλάβες τους είναι πολύ συχνότερες από τις βλάβες των στεγασμένων. Αυτό σημαίνει πως χρειάζονται συχνότερη επιθεώρηση και προς γενικά τα έξοδα συντηρήσεως τους αρκετά μεγάλα. Γι αυτό, καλό είναι να αποφεύγουμε την κατασκευή τους, παρόλο που είναι φθηνότεροι, μια που η οικονομία που προκύπτει έτσι είναι αμφίβολη. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒ.ΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.\Η

13 Σχ. 1.3: Εναέριοι υποσταθμοί διανομής. 1.4 Επίγειους Υποσταθμούς Εσωτερικού Χώρου. Οι Υποσταθμοί αυτοί, όπως φαίνεται και από το όνομα τους είναι εγκατεστημένοι στην επιφάνεια του εδάφους. Κατασκευάζονται όταν πρόκειται να εξυπηρετήσουν μεγάλες ισχείς ή όταν υπάρχουν λόγοι αισθητικής και ασφάλειας. Μπορούν να συνδιαστούν είτε με υπόγειες, είτε με εναέριες γραμμές. Μια ειδικότερη διάκριση που μπορεί να γίνει για τους επίγειους Υποσταθμούς, είναι να τους εξετάσουμε χωριστά Εσωτερικοί Επίγειοι Υποσταθμοί Οι επίγειοι Υποσταθμοί Εσωτερικού χώρου, τοποθετούνται είτε μέσα σε ειδικά κτίρια είτε σε χώρους κοινών οικοδομών, κατάλληλα διαρρυθμισμένα. Στο σχήμα (1.4) φαίνεται ένας Υποσταθμός εγκατεστημένος μέσα σε ειδικό κτίριο, ενώ στο σχήμα (1.5) φαίνεται ένας Υποσταθμός σε κατάλληλα διαρρυθμισμένο χώρο ενός κοινού κτιρίου. τ.ε.ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕλΗ

14 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. Μ ΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο Οι χώροι που χρησιμοποιούνται για την εγκατάσταση αυτών των Υποσταθμών χωρίζονται συνήθως με μεταλλικά πλέγματα σε κυψέλες Μ.Τ. και Χ.Τ.. Ο αριθμός αυτός των κυψελών είναι διπλάσιος από τον αριθμό των μετασχηματιστών που αποτελούν τον Υποσταθμό. Εκτός από τους μετασχηματιστές, οι υπόλοιπες εγκαταστάσεις είναι τα διάφορα όργανα μετρήσεων, τα αλεξικέραυνα, οι αυτόματοι διακόπτες και οι ασφάλειες. Πολλές φορές, όταν έχουμε περισσότερους από ένα μετασχηματιστές, εκτός από τα όργανα προστασίας που διαθέτει κάθε ένας από αυτούς, υπάρχει και ένας γενικός αυτόματος διακόπτης που προστατεύει όλο το σύστημα. Σχετικά με τους μονωτήρες που υπάρχουν σε ένα τέτοιο Υποσταθμό, εκτός από τους μέχρι τώρα γνωστούς μας, πρέπει να αναφερθεί και μία ειδική μορφή που χρησιμοποιείται για την σύνδεση εναερίων γραμμών με τον Υποσταθμό. Αυτοί λέγονται μονωτήρες «διέλευσης» γιατί είναι τοποθετημένοι στον τοίχο του κτιρίου και στη μια πλευρά τους ( έξω από το κτίριο ), συνδέεται η γραμμή, ενώ στην άλλη ( μέσα στο κτίριο ), οι ακροδέκτες του μετασχηματιστή αφού μεσολαβήσουν τα διάφορα όργανα προστασίας κτλ. Αποτελούνται από μία πλάκα πορσελάνης όπου ενώνονται δύο μονωτήρες, ένας από κάθε πλευρά της. Οι άκρες αυτών των δύο μονωτήρων συνδέονται αγώγιμα μεταξύ τους μα μια μεταλλική ράβδο τοποθετημένη κατά άξονα του όλου συστήματος. Για την σύνδεση υπογείων γραμμών σε τέτοιους Υποσταθμούς, χρησιμοποιούνται ειδικοί χαλυβδοσωλήνες που τοποθετούνται τα καλώδια από το σημείο που σταματούν να ακολουθούν το αυλάκι της υπόγειας γραμμής, μέχρι να βρεθούν μέσα στον υποσταθμό. Για την καλή λειτουργία των Υποσταθμών Εσωτερικού Χώρου, είναι απαραίτητο, να απάγεται η θερμοκρασία που δημιουργείται στις εγκαταστάσεις τους. Για το σκοπό αυτό, κατασκευάζονται ειδικά ανοίγματα εξαερισμού και μάλιστα αν η ισχύς του υποσταθμού είναι σχετικά μεγάλη οι συνθήκες ψύξης δεν είναι καλές, καλό είναι να τοποθετηθεί ένας ανεμιστήρας για την κυκλοφορία του αέρα. Για την επιθεώρηση αυτών των υποσταθμών καλό είναι να μπορεί να γίνει χωρίς να είναι ανάγκη να μπει ο τεχνίτης μέσα στο χώρο που στεγάζονται. Έτσι πολλές φορές ή τοποθετούμε τα όργανα ελέγχου σε ένα κατάλληλο άνοιγμα ώστε να είναι προσιτά απ εξω ή δημιουργούμε δυνατότητα μετακίνησης των μηχανημάτων ώστε να φθάσουν σε θέσεις προσιτές (π.χ. κίνηση των μετασχηματιστών πάνω σε ρόγες ). Πάντως, γενικά για την επιθεώρηση και την συντήρηση του Υποσταθμού, είναι ανάγκη να βγει εκτός λειτουργίας τουλάχιστον η αντίστοιχη κυψέλη ώστε να μπορεί να πλησιάσει τεχνίτης. Από δω φαίνεται ότι είναι καλό να έχουμε περισσότερους από ένα μετασχηματιστές ώστε να μην διακόπτεται η λειτουργία του Υποσταθμού. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒ.ΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ, ΜΥΡΕ.\Η

16 Πριν τελειώσουμε την περιγραφή των Επιγείων Υποσταθμών Εσωτερικού Χώρου, θα πρέπει να αναφέρουμε ένα τύπο τέτοιου Υποσταθμού που παρουσιάζει πολύ μεγάλη ευκολία στην εγκατάστασή του και χρειάζεται πολύ μικρότερο χώρο. Ο τύπος αυτός, είναι οι «συναρμολογημένοι» όπως λέγονται οι Υποσταθμοί που παραδίδονται από το εργοστάσιο έτοιμοι να λειτουργήσουν. Αποτελούνται από κλειστά ορθογωνικά μεταλλικά κιβώτια, όπου βρίσκονται τοποθετημένα τα διάφορα όργανα ελέγχου, οι αυτόματοι διακόπτες κτλ. Για να λειτουργήσουν δεν χρειάζεται παρά να τοποθετηθούν στη σειρά τα κατάλληλα κιβώτια και να συνδεθούν μεταξύ τους. Υπάρχουν τυποποιημένες σειρές τέτοιων κιβωτίων σε διάφορα μεγέθη που επιτρέπουν την εύκολη αντικατάσταση ενός κομματιού που έπαθε σοβαρή βλάβη ή την επέκταση του Υποσταθμού. Η επιθεώρηση και η συντήρησή τους είναι επίσης εύκολες, γιατί τα κιβώτια ανοίγουν από τη μία τους πλευρά Υπαίθριοι Επίγειοι Υποσταθμοί. Εξυπηρετούν και αυτοί εναέρια και υπόγεια δίκτυα. Όλες οι εγκαταστάσεις τους είναι περιφραγμένες για λόγους ασφάλειας. Τα όργανα προστασίας και ελέγχου, είναι τοποθετημένα σε ειδικές κυψέλες, ή είναι εκτεθειμένα, οπότε πρέπει να είναι ειδικής κατασκευής. Τέτοιοι Υποσταθμοί κατασκευάζονται αφ ενός μεν όταν η ισχύς είναι, αρκετά μεγάλη ώστε να μην μπορούν να γίνουν εναέριοι, αφ ετέρου δε όταν τα χρήματα που διαθέτουμε δεν επαρκούν για την στέγασή τους. Η ισχύς τέτοιων σταθμών είναι πάνω από 500KVA και ο εξοπλισμός τους είναι ίδιος με αυτόν των Υποσταθμών Εσωτερικού Χώρου.Οι κυψέλες περικλείονται από μεταλλικό τοίχωμα ενώ ο μετασχηματιστής βρίσκεται στο ύπαιθρο. Πλεονέκτημα είναι ότι δεν επιβαρύνονται με την δαπάνη της κατασκευής κτιρίου στέγασης τους. 1.5 Υπόγειους Υποσταθμούς. Οι Υπόγειοι Υποσταθμοί Διανομής, κατασκευάζονται εξ ολοκλήρου κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Είναι ο μοναδικός τύπος που μπορεί να κατασκευαστεί στα κέντρα των πόλεων, όπου δεν συμφέρει η αγορά ή η ενοικίαση του χώρου για την κατασκευή κλειστού Επίγειου Υποσταθμού. Σχετικά με την ακριβή τοποθέτησή τους, αποφεύγουμε να τους κατασκευάζουμε κάτω από δρόμους όπου θα ήταν τελείως απρόσιτοι Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ h αλλά κάτω από πλατείες ή πεζοδρόμια. Στην τελευταία περίπτωση το σχήμα τους πρέπει να είναι μακρόστενο για να συμβιβάζεται με τον χώρο που διαθέτουμε. Εκτός από το πρόβλημα του καλού αερισμού (ψύξη ), σ αυτούς τους Υποσταθμούς παρουσιάζεται και ένα άλλο σημείο που πρέπει να δοθεί μεγάλη προσοχή. Το σημείο αυτό είναι η στεγανότητα. Για να την εξασφαλίσουμε, θα πρέπει να διαμορφώσουμε κατάλληλα τα διάφορα ανοίγματα που είναι απαραίτητα για την εγκατάσταση και λειτουργία του Υποσταθμού. Τέτοια ανοίγματα είναι εκείνα που χρειάζονται για τον εξαερισμό, οι ανθρωποθυρίδες που χρειάζονται για την επιθεώρηση και την συντήρηση και τα ανοίγματα, εκείνα απ όπου μπαίνουν και τοποθετούνται τα μηχανήματα. Από όλα αυτά τα ανοίγματα, εκείνα που προορίζονται για τον εξαερισμό, είναι πιο δύσκολα όσον αφορά τη στεγανότητα, μια που πρέπει να είναι συνέχεια ανοικτά. Και σε αυτούς τους Υποσταθμούς, όταν έχουμε αρκετά μεγάλη ισχύ, ή κακές συνθήκες ψύξης, υποβοηθούμε τον εξαερισμό με ανεμιστήρες. Για να αποφεύγουμε το κατέβασμα του τεχνίτη στον Υποσταθμό κάθε φορά που πρέπει να ελεγχθεί η καλή λειτουργία του,τουλάχιστο σε ότι αφορά την Χ.Τ., είναι σκόπιμο να τοποθετούμε τα όργανα ελέγχου, και χειρισμών σε ένα μεταλλικό στεγανό κιβώτιο, πάνω στην επιφάνεια του εδάφους. Συνήθως, το κιβώτιο αυτό φέρει και τα ανοίγματα εξαερισμού, στο εξωτερικό περίβλημα. Στο σχήμα (1.6) φαίνεται σε τομή η μορφή ενός Υπογείου Υποσταθμού και η τοποθέτηση του σε σχέση με το δρόμο. Πεζοδρο'ψ,ο,, eucooog Γ - η - Μ.Τ. I Υτοοταθμο'ς I Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑ/\ΑΣ Σ χ. 1.6 : Υ π ό γ ειο ς Υ π ο σ τα θμ ό ς Δ ιανομής. Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

18 1.6 Ιδιωτικοί Υποσταθμοί Διανομής. Παρ όλο που ol Υποσταθμοί αυτοί δεν αποτελούν ιδιαίτερο είδος, από άποψη τρόπου εγκατάστασης των μηχανημάτων, είναι σκόπιμο να τους εξετάσουμε χωριστά μια που η χρήση τους είναι πολύ μεγάλη. Ένας Υποσταθμός Διανομής χαρακτηρίζεται σαν ιδιωτικός όταν δίνει ρεύμα σε έναν μόνο καταναλωτή. Στην περίπτωση αυτή, η εταιρεία που εκμεταλλεύεται το δίκτυο, δίνει ρεύμα στον καταναλωτή με Μ.Τ. και αυτός αναλαμβάνει τον μετασχηματισμό του σε Χ.Τ. καθώς και την εσωτερική του διανομή. Επομένως, το κομμάτι του Υποσταθμού που περιλαμβάνει την άφιξη της γραμμής Μ.Τ. ανήκει στην Ηλεκτρική Εταιρεία, ενώ το υπόλοιπο, δηλαδή από τον μετασχηματιστή και μετά ανήκει στον καταναλωτή. Τα δύο αυτά μέρη πρέπει να είναι τελείως απομονωμένα μεταξύ τους, ώστε να μην είναι δυνατή η προσπέλαση του πελάτη στον χώρο που ανήκει στην εταιρεία. Η χρησιμοποίηση τέτοιων Υποσταθμών γίνεται για λόγους οικονομίας από τον καταναλωτή, γιατί το τιμολόγιο Μ.Τ. είναι σημαντικά χαμηλότερο από το τιμολόγιο Χ.Τ. Έτσι, όταν η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ μεγάλη διαφορά που προκύπτει από τα τιμολόγια καλύπτει τα έξοδα για την αγορά, την λειτουργία και τη συντήρηση του μέρους του Υποσταθμού που ανήκει στον πελάτη. Παράλληλα και η εταιρεία οφελείται, γιατί το χαμηλό τιμολόγιο, είναι κίνητρο για μεγαλύτερη κατανάλωση. Συνήθως, οι Ιδιωτικοί Υποσταθμοί είναι επίγειοι και στεγάζονται σε ειδικό χώρο που διαθέτει ο πελάτης. Τέτοιους ιδιωτικούς Υποσταθμούς, διαθέτουν τα περισσότερα εργοστάσια, τα μεγάλα νοσοκομεία κτλ. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ\Η

19 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο 1.7 Εξοπλισμός Υποσταθμού Διανομής. Σ ένα υποσταθμό διανομής εκτός από την εγκατάστασή του διακρίνουμε τα εξής βασικά μέρη: α) Την περιοχή της Μ.Τ., η οποία περιλαμβάνει, - Παροχή Μ.Τ. - Κυψέλες Μ.Τ. - Μονωτήρες ζυγών Μ.Τ. - Μπάρες ζυγών Μ.Τ. - Αποζεύκτες Μ.Τ. - Ασφάλειες Μ.Τ. - Αυτόματοι διακόπτες Μ.Τ. - Καλώδια Μ.Τ. β)τους Μετασχηματιστές Ισχύος. γ) Την περιοχή Χ.Τ., η οποία περιλαμβάνει, - Κυψέλες Χ.Τ. - Μονωτήρες ζυγών Χ.Τ. - Μπάρες ζυγών Χ.Τ. - Αποζεύκτες Χ.Τ. - Ασφάλειες Χ.Τ. - Αυτόματοι διακόπτες Χ.Τ. - Καλώδια Χ.Τ. δ) Μετασχηματιστές Εντάσεως. ε) Μετασχηματιστές Τάσης, στ) Διάφορα όργανα μέτρησης, ζ) Ασφάλειες και Διατάξεις Προστασίας, η) Συστήματα Γειώσεων. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

20 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο 1.8 Κυψέλες Μ.Τ. Η εγκατάσταση Μ.Τ. του καταναλωτή γίνεται σχεδόν κατά αποκλειστικότητα σε κλειστούς χώρους οι οποίοι ονομάζονται κυψέλες ή αλλιώς πεδία. Πρέπει να ληφθούν υπόψη τα εξής; - Πρέπει να γίνονται χειρισμοί απ έξω, χωρίς κίνδυνο της ζωής, και να φαίνονται απ έξω οι ορατές επαφές των αποζευκτών. - Πρέπει σε σφάλματα, το τόξο να περιορίζεται και να μην προκαλεί ζημιές στις γειτονικές συσκευές. - Πρέπει να υπάρχει δυνατότητα εκτόνωσης των αερίων σε σφάλματα. - Πρέπει να υπάρχει αρκετός χώρος για την εκτέλεση εργασιών. Έτσι, όλες οι αναχωρήσεις των καλωδίων και τα μέσα ζεύξης και προστασίας Μ.Τ. εγκαθίστανται σε κυψέλες Μ.Τ. που λέγονται και πεδία ή πίνακες Μ.Τ., όπως δείχνουν τα σχήματα (1.7), (1.8) και (1.9). Κάθε αναχώρηση απασχολεί μία ιδιαίτερα κλειστή κατασκευή την κυψέλη ή το πεδίο ή πίνακα. Οι κυψέλες τοποθετούνται η μία πλάί στην άλλη. Οι κυψέλες έχουν τρία τμήματα. Στο πρώτο - κάτω τμήμα - έχουμε τα στοιχεία της άφιξης, π.χ. καλώδια, ασφάλειες, αποζεύκτες, γειωτές. Πιο πάνω, στο δεύτερο τμήμα της κυψέλης είναι οι ζυγοί. Οι ζυγοί συνδέονται με τις κυψέλες με μονωτήρες διέλευσης που είναι πάνω στην οροφή του δευτέρου τμήματος. Το τρίτο τμήμα περιέχει όργανα και ηλεκτρονόμους. Τα τοιχώματα των κυψελών είναι από λαμαρίνα χαλύβδινη, πάχους 1,5 mm τουλάχιστον. Πολλές κατασκευές γίνονται με 3 mm πάχος. Αυτό για λόγους στιβαρότητας και αντοχής στο ηλεκτρικό τόξο. Ψιλή λαμαρίνα μπορεί να λειώσει αν πέσει πάνω της το ηλεκτρικό τόξο. Επειδή οι κυψέλες είναι χωρισμένες με λαμαρινένιους τοίχους, οι ζημιές από το ηλεκτρικό τόξο περιορίζονται σε εκείνη την κυψέλη που υπάρχει και το σφάλμα. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

21 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο λάχιστες αποοτάοεις 5>άσης-φάσης και φά σ η ς -γ η ς 215 mm Δ ιάταξη κυψέλης αναχώρησης, προστατευμένης με διακόπτη ισχύος, (α) τομή- πλάγια όψη, (β) πρόσοψη. 1 χώρος ζυγών, 2 μονωτήρες διέλευσης, 3 αποζεύκτης, 4 διακόπτης ισχύος, 5 μηχανισμός και ρυθμίσεις του διακόπτη ισχύος, 6 μετασχηματιστές ρεύματος, 7 γειωτής, 8 καλώδιο, 9 χαντάκι, 10 παράθυρο, 11 μονογραμμικό διάγραμμα, 12 λαμαρινένια χωρίσματα από κυψέλη σε κυψέλη και μεταξύ ζυγών και λοιπών συσκευών. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

22 ελάχιστες αποστάσεις φάσης-φάσης και φά- ο'τζ γης 215 mm Σχ. 1.8 : Διάταξη κυψέλης αναχώρησης προστατευμένης με ασφάλειες. 1. χώρος ζυγών, 2 μονωτήρες διέλευσης, 3 διακόπτης φορτίου με ορατές επαφές, 4 ασφάλειες σκόνης, 5 ακροκεφαλή καλωδίου, 6 γειωτής, 7 χαντάκι καλωδίων, 8 μονογραμμικό διάγραμμα κυψέλης, 9 παράθυρα, 10 πόρτα, 11 διαχωριστικά τοιχώματα. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.\Η

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο Σ χ. 1.9 : Προκατασκευασμένες κυψέλες μέσης τάσης με συρόμενους διακόπτες ισχύος, πίνακας αναχώρησης. 1 χώρος ζυγών, 2 χώρος διακόπτη ισχύος, 3 καλωδίου, 4 μικρό κιβώτιο οργάνων (κατ επιλογή), 5 όχημα διακόπτη ισχύος, 6 προστατευτικό κάλυμμα σε κάθε πόλο, 7 σύνδεση χαμηλής τάσης, 8 επάνω και κάτω μονωτήρες διέλευσης, 9 μονωμένοι ζυγοί, 10 ΜΣ έντασης,11 ΜΣ τάσης μονοπολικός, 11α ΜΣ τάσης (εναλλακτικά), 12 γειωτής, 13 ακροκεφαλή καλωδίου, 14 δικλείδες εκτόνωσης. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

24 Ol κυψέλες για 20 KV έχουν συνήθως τις πιο κάτω διαστάσεις: πλάτος βάθος ύψος 0,70-1,20 m 1,00-1,20 m 2,00-2,50 m Οι μικρές διαστάσεις ισχύουν για προκατασκευασμένες κυψέλες. Υπάρχουν όμως προκατασκευασμένες κυψέλες SFs με ακόμη μικρότερες διαστάσεις. Η συναρμολόγηση του πίνακα γίνεται από εμπρός. Συνεπώς, πρέπει να υπάρχει σε κάθε κυψέλη μία πόρτα. Στην πόρτα υπάρχει σχεδιασμένο το μονογραμμικό διάγραμμα της κυψέλης και επίσης υπάρχει ένα τζάμι, π.χ. 2 X 30 cm για επιθεώρηση. Στην εμπρόσθια πλευρά του πίνακα βρίσκονται επίσης και οι διακόπτες χειρισμού ή όργανα ένδειξης και σήμανσης. Στο κάτω μέρος της κυψέλης εισέρχονται τα καλώδια. Συνεπώς πρέπει να έχουμε ένα χαντάκι που να οδεύουν τα καλώδια. Το χαντάκι γίνεται λαμβάνοντας υπόψη, ότι τα καλώδια πρέπει να οδηγηθούν από τη γη στην κυψέλη και ότι τα καλώδια έχουν μία ελάχιστη ακτίνα κάμψης; ελάχιστη ακτίνα κάμψης πλαστικών καλωδίων= =15 X εξωτερική διάμετρο (περίπου mm). Το χαντάκι καταλαμβάνει όλο το κάτω μέρος των κυψελών. Συνήθως αρκεί ένα βάθος ίσο με την ελάχιστη ακτίνα κάμψης (περίπου 400 mm για καλώδια 50 mm^). Τα χαντάκια πρέπει να μην επιτρέπουν στο νερό να λιμνάζει. Δηλαδή, πρέπει ν αποχετεύονται και να έχουν κατάλληλη κλίση. Η εκλογή των κυψελών προστασίας εξαρτάται από την ισχύ του υποσταθμού και τη φύση της σκοπούμενης προστασίας. 1.9 Μονωτήρες διελεύσεως ζυγών.. Οι μονωτήρες των ζυγών των κυψελών Υ.Τ. πρέπει να είναι κατάλληλοι για τάση λειτουργίας 24KV ή 15KV ή 10KV ανάλογα με την περίπτωση.. Οι μονωτήρες των κυψελών Χ.Τ. πρέπει να είναι κατάλληλοι τουλάχιστον για τάση 1KV. Η βάση των μονωτήρων είναι ελλειψοειδούς μορφής και η στήριξη τους γίνεται με τη χρήση κατάλληλων κοχλιών. τ.ε.ι. ΚΑΒΑΛ.ΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

25 1.10 Μπάρες ζυγών. Ol ζυγοί τόσο της Υ.Τ. όσο και της Χ.Τ. είναι κατασκευασμένοι από ηλεκτρολυτικό χαλκό. Οι ζυγοί των κυψελών Υ.Τ. είναι κυκλικής ή ορθογωνικής διατομής. Η ελάχιστη επιτρεπόμενη διάμετρος της κυκλικής διατομής είναι 8 mm και της ορθογωνικής είναι 5x45 mm. Ο ακριβής υπολογισμός βασίζεται στην ένταση βραχυκυκλώσεως. Οι συνδέσεις των ζυγών γίνονται με χρήση ορειχάλκινων κοχλιών αφού προηγηθεί γαλβάνισμα των προς επαφή τμημάτων Αγωγός γειώσεως. Ο αγωγός γειώσεως είναι χάλκινος, πολύκλωνος και γαλβανισμένος κατάλληλα για το σκοπό της γειώσεως. Η τοποθέτηση του αγωγού μπορεί να είναι υπόγεια μέσα σε σωλήνα ή επίγειος μέσα σε κανάλι ή επίτοιχος Μετασχηματιστές Ισχύος. Οι μετασχηματιστές ισχύος διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: Αερόψυκτοι. Ελαιόψυκτοι. Αν η ισχύς των μετασχηματιστών είναι μικρότερη των 15KVA τότε μπορεί να είναι αερόψυκτοι, αν η ισχύς είναι μεγαλύτερη των 15KVA τότε είναι ελαιόψυκτοι. Οι ελαιόψυκτοι μετασχηματιστές ισχύος πρέπει να είναι εφοδιασμένοι με ηλεκτρονόμο -BUCHHOLZ- και σειρήνα για λόγους ασφάλειας όταν έχουμε πτώση της στάθμης του λαδιού ή αύξηση της θερμοκρασίας Μετασχηματιστές τάσης. Αν υποθέσουμε ότι θέλουμε να μετρήσουμε μια τάση των 20 KV δεν μπορούμε να τη μετρήσουμε απ' ευθείας με το βολτόμετρο αλλά πρέπει να παρεμβάλουμε μεταξύ του βολτομέτρου και της γραμμής των 20 Κν ένα μετασχηματιστή τάσης. Ο μετασχηματιστής τάσης έχει σκοπό να μας απομονώσει από την επικίνδυνη τάση των 20 KV και να μετατρέψει αυτή σε Χ.Τ. (ανάλογη της Μ.Τ.) ώστε να χρησιμοποιήσουμε το βολτόμετρο χωρίς κανένα κίνδυνο. Οι μετασχηματιστές τάσης είναι συνήθως μονοφασικοί και έχουν δύο τυλίγματα. Το τύλιγμα της Υ.Τ. κατασκευάζεται για την τάση που Τ.Ε.Ι. ΚΑΒ.Α.ΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο προορίζεται π.χ. 20 KV ενώ το τύλιγμα της Χ.Τ. είναι συνήθως τυποποιημένο στα 240 V. Για προστασία του προσωπικού γειώνονται: - Ο πυρήνας και το μεταλλικό περίβλημα του μετασχηματιστή τάσης. - Ένας τουλάχιστον ακροδέκτης του δευτερεύοντος τυλίγματος. Στο σχήμα (1.10α) φαίνεται ένας μετασχηματιστής τάσης. Σ χ. 1.10α: Μ ετασχηματιστής Έντασης Σ χ.ι.ιο β : Μ ετασχηματιστής Τάσης Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο 1.14 Μετασχηματιστές Έντασης. Όπως είναι γνωστό τα αμπερόμετρα Ε.Ρ. είναι τυποποιημένα για μεγίστη απόκλιση στα 5Α ή 10Α. Αν θέλουμε να μετρήσουμε π.χ. 200Α παρεμβάλουμε ένα μετασχηματιστή έντασης, του οποίου το πρωτεύον τύλιγμα συνδέεται με το αμπερόμετρο. Για να βρεθεί η ένταση που περνά μέσα από τη γραμμή αρκεί να πολλαπλασιαστεί η ανάγνωση του οργάνου σε αμπέρ επί το λόγο μετασχηματισμού του μετασχηματιστή έντασης. Εάν θέλουμε να μετρήσουμε την ένταση της γραμμής Υ.Τ. πρέπει ο μετασχηματιστής έντασης να έχει την κατάλληλη μόνωση μεταξύ πρωτεύοντος και δευτερεύοντος. Οι τύποι των μετασχηματιστών έντασης είναι τύπου πυρήνα ή τύπου διέλευσης. Στο σχήμα (1.10β) φαίνεται ένας μετασχηματιστής έντασης Αυτόματοι διακόπτες Χ.Τ. Οι αυτόματοι διακόπτες Χ.Τ. είναι τάσεως λειτουργίας 500V κατάλληλοι για τοποθέτηση στο πίσω μέρος του πίνακα και με μοχλό χειρισμού εμπρός, μέσα σε χυτοσίδηρό κουτιά. Οι διακόπτες αυτοί έχουν τρία (3) ηλεκτρομαγνητικά πηνία και δύο (2) βοηθητικές επαφές Αποζεύκτες Χ.Τ. Οι αποζεύκτες Χ.Τ. είναι τετραπολικοί και φέρουν χειρολαβή χειρισμού. Η τάση λειτουργίας είναι 1KV. Η τοποθέτηση γίνεται στο χώρο των μετασχηματιστών ή στις κυψέλες Χ.Τ Όργανα μετρήσεων. Διακρίνονται : Αμπερόμετρα. Βολτόμετρα. Συχνόμετρα. Μετρητές συντελεστού ισχύος (οοεφ). Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. MYPEy\H

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο 1.18 Ασφάλειες Μ.Τ. Ως προς το ρόλο των ασφαλειών διευκρινίζεται, ότι αυτές αποτελούν κυρίως όργανα προστασίας από υπερεντάσεις (δηλ. εντάσεις που οφείλονται σε βραχυκυκλώματα και που είναι πολλαπλάσιες των εντάσεων κανονικής λειτουργίας ). Χρησιμοποιούνται επίσης και για την προστασία αγωγών των εσωτερικών εγκαταστάσεων και παροχών από υπερφορτίσεις (δηλ. εντάσεις που οφείλονται στην τροφοδότηση αυξημένων φορτίων και που δεν υπερβαίνουν περισσότερο από 50% ή το πολύ 100% τις αντίστοιχες ονομαστικές εντάσεις ), παρά το γεγονός, ότι τα χαρακτηριστικά των ασφαλειών δεν είναι σαφώς καθορισμένα στην περιοχή των υπερφορτίσεων. Αυτή η χρήση οφείλεται στο ότι η ασφάλεια είναι πολύ οικονομικό όργανο προστασίας και στο ότι οι αγωγοί έχουν σημαντικά περιθώρια υπερφορτίσεως χωρίς ουσιαστική βλάβη των μονώσεων τους. Η προστασία ενός στοιχείου από υπερένταση έχει την έννοια ότι ο χρόνος διακοπής της ασφάλειας ( χρόνος από τη στιγμή εμφανίσεως της υπερεντάσεως μέχρι τη στιγμή πλήρους διακοπής της από την ασφάλεια, αφού δηλ. σβήσει και το τόξο που δημιουργείται μετά την τήξη του εύτηκτου στοιχείου ) είναι μικρότερος από το χρόνο, στον οποίο η υπερένταση θα προκαλούσε ανύψωση της θερμοκρασίας του προστατευόμενου στοιχείου πάνω από ένα επιτρεπόμενο όριο. Για τα καλώδια η επιτρεπόμενη τελική θερμοκρασία καθορίζεται από το είδος της μονώσεως, έτσι ώστε να μην προκληθεί αξιόλογη βλάβη της (πρόωρη γήρανση ) κατά την πρόσκαιρη υπερθέρμανσή της από την υπερένταση του βραχυκυκλώματος. Μια από τις απαιτήσεις που τίθενται κατά την εκλογή του μεγέθους μιας ασφάλειας είναι η συνεργασία της με τις άλλες ασφάλειες. Συνεργασία υπάρχει, όταν βραχυκύκλωμα μετά από μια ασφάλεια, προκαλεί την τήξη αυτής της ασφάλειας και μιας άλλης προηγούμενης. Αυτό επιτυγχάνεται, όταν ο χρόνος διακοπής tg της ασφάλειας που πρέπει να λειτουργήσει είναι μικρότερος από το χρόνο τήξεως της ασφάλειας που δεν πρέπει να λειτουργήσει (χρόνος τήξεως είναι ο χρόνος από τη στιγμή που εμφανίζεται η υπερένταση μέχρι τη στιγμή που διακόπτεται το εύτηκτο στοιχείο και αρχίζει το τόξο ). Κατά την εκλογή των μεγεθών των ασφαλειών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και οι ανοχές, τις οποίες επιτρέπουν οι κανονισμοί κατασκευής των ασφαλειών. Για πολύ μεγάλες εντάσεις ( πάνω του εικοσαπλασίου της ονομαστικής) για τις οποίες η ασφάλεια λειτουργεί σε χρόνο μικρότερο της ημιπεριόδου, συγκρίνονται, προκειμένου να κριθεί αν υπάρχει συνεργασία, τα μεγέθη tg της ασφάλειας που πρέπει να λειτουργήσει και t,. της ασφάλειας που δεν πρέπει να Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟ/\ΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο λειτουργήσει, το οποία δίνονται από τους κατασκευαστές των ασφαλειών (το μέγεθος Γ t είναι ακριβέστερα το ολοκλήρωμα ; Ji dt, όπου i η στιγμιαία τιμή της έντασης). Πλήρης συνεργασία μεταξύ δύο ασφαλειών υπάρχει γενικά, όταν οι ονομαστικές εντάσεις τους διαφέρουν κατά δύο βαθμίδες τουλάχιστον. Μερική συνεργασία υπάρχει, όταν οι ονομαστικές εντάσεις διαφέρουν κατά μία βαθμίδα. Η μερική συνεργασία έχει την έννοια, ότι η επιθυμητή λειτουργία είναι πιθανή αλλά όχι βέβαιη Προορισμός και είδη ασφαλειών Μ.Τ. των Μετασχηματιστών Διανομής. Γ ια την προστασία των μετασχηματιστών Διανομής τοποθετούνται, στην πλευρά Μ.Τ., ασφάλειες εκτονώσεως με τηκτά ταχείας τήξεως ή ασφάλειες σκόνης. Ειδικότερα ως προς το είδος των ασφαλειών; - Στους υπαίθριους υποσταθμούς Διανομής τοποθετούνται κατά κανόνα ασφάλειες εκτονώσεως. Σε πολυσύχναστες θέσεις ή σε θέσεις όπου η ισχύς βραχυκυκλώσεως του δικτύου Μ.Τ. είναι υψηλή, ενδείκνυται η εγκατάσταση ασφαλειών σκόνης. - Στους υποσταθμούς εσωτερικού χώρου οι ασφάλειες είναι τύπου σκόνης. Με αυτά τα όργανα προστασίας επιδιώκεται η αποφυγή βλάβης του μετασχηματιστή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στην πλευρά Χ.Τ., καθώς επίσης και η απομόνωση του μετασχηματιστή από το δίκτυο Μ.Τ., όταν ο μετασχηματιστής έχει υποστεί βλάβη. Ακόμα, στην τελευταία αυτή περίπτωση, οι ασφάλειες περιορίζουν την έκταση της βλάβης των τυλιγμάτων, ώστε να είναι ευκολότερη η επισκευή Κριτήρια για την εκλογή των ασφαλειών Μ.Τ. των Μετασχηματιστών Διανομής. Κριτήρια για την εκλογή της ονομαστικής έντασης του φυσιγγιού της ασφάλειας Μ.Τ. είναι τα ακόλουθα; 1. Οι ασφάλειες πρέπει να είναι τέτοιας ονομαστικής έντασης, ώστε να προστατεύουν το μετασχηματιστή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στην πλευρά Χ.Τ. και σε θέση πριν το ασφαλειοκιβώτιο Χ.Τ. Αυτό εξασφαλίζεται αν για κάθε τιμή της εντάσεως βραχυκυκλώματος. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο καίγεται η ασφάλεια και ο χρόνος διακοπής είναι μικρότερος από το χρόνο αντοχής του μετασχηματιστή. Η περιοχή εντάσεων για την οποία πρέπει να τηρείται η απαίτηση αυτή καθορίζεται από το μονοφασικό και το τριφασικό βραχυκύκλωμα στην πλευρά Χ.Τ., και τα δύο χωρίς αντίσταση. 2. Οι ασφάλειες δεν πρέπει να περιορίζουν τη δυνατότητα υπερφορτίσεως του μετασχηματιστή. Γι αυτό η ονομαστική έντασή τους πρέπει να είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την ονομαστική ένταση του πρωτεύοντος του μετασχηματιστή. 3. Οι ασφάλειες δεν πρέπει να καίγονται από το ρεύμα ζεύξεως του μετασχηματιστή. Συνήθως θεωρείται, ότι για να μην προκαλείται αυτή η ανωμαλία, ο χρόνος τήξεως της ασφάλειας πρέπει να είναι μεγαλύτερος από 1 sec, για ένταση δωδεκαπλάσια από την ονομαστική ένταση του πρωτεύοντος του μετασχηματιστή. Αν υπάρχουν περισσότερες από μία ασφάλειες που πληρούν τις απαιτήσεις αυτές, εκλέγεται η μεγαλύτερη, ώστε να υπάρχει και μεγαλύτερη ευχέρεια στη συνεργασία με τις ασφάλειες Χ.Τ Καθορισμός των μεγεθών των ασφαλειών Μ.Τ. προστασίας των μετασχηματιστών Διανομής. Οι ονομαστικές εντάσεις των ασφαλειών εκτονώσεως και σκόνης που τοποθετούνται, ανάλογα με την ονομαστική ισχύ του μετασχηματιστή και την τάση του πρωτεύοντος, αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα: ΙΣΧΥΣ Μ ΙΣ (KVA) ΑΣΦΑΛΕΙΕΣ ΕΚΤΟΝΩΣΕΩΣ δίκτυο: 20 KV ΑΣΦΑΛΕΙΕΣ ΣΚΟΝΗΣ 15 & 20 Κν ΜΕΓΙΣΤΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑ Χ.Τ ή ή ή 31, ή ή ή ή τ.ε.ι. ΚΑΒΑ/\ΑΣ π. ΜπΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

31 Βασική απαίτηση για την ομαλή λειτουργία του συστήματος Μ.Τ. είναι, ότι οι ασφάλειες Μ.Τ. προστασίας μετασχηματιστών πρέπει να συνεργάζονται με τα άλλα μέσα προστασίας του δικτύου Μ.Τ., δηλ. ότι σε περίπτωση βραχυκυκλώματος μετά από τις ασφάλειες πρέπει να λειτουργήσουν αυτές και να μη μείνει μόνιμα ανοικτό κανένα άλλο μέσο προστασίας Μ.Τ. Τα μεγέθη των ασφαλειών που αναγράφονται στον πίνακα 1για τα δίκτυα KV, έχουν εκλεγεί, ώστε να συνεργάζονται: - Με τους διακόπτες ισχύος (Ε/Δ) των αναχωρήσεων των γραμμών Μ.Τ., εφ'όσον έχουν τυποποιημένες ρυθμίσεις. - με τους διακόπτες αυτόματης επαναφοράς που εγκαθίστανται στις γραμμές Μ.Τ., εφ όσον έχουν ρύθμιση του στοιχείου γης 70Α. - με τις ασφάλειες διακλαδώσεων με τηκτό 30Τ. Για κάθε άλλη περίπτωση απαιτείται εξέταση Ασφάλειες Χ.Τ Προορισμόςτων ασφαλειών Χ.Τ. των Μετασχηματιστών Διανομής. Οι ασφάλειες Μ.Τ. προστατεύουν τους μετασχηματιστές απά υπερεντάσεις που οφείλονται σε βραχυκυκλώματα Χ.Τ., μόνο αν τα βραχυκυκλώματα αυτά συμβούν σε μικρή απόσταση από το μετασχηματιστή. Γι αυτό αναφέρθηκε, ότι οι ασφάλειες Μ.Τ. εκλέγονται έτσι ώστε να εξασφαλίζουν την προστασία του μετασχηματιστή από βραχυκυκλώματα Χ.Τ. που θα συμβούν πριν από τις ασφάλειες Χ.Τ. Η προστασία των μετασχηματιστών από τις υπερεντάσεις που οφείλονται σε βραχυκυκλώματα του δικτύου Χ.Τ. επιτυγχάνεται με τις ασφάλειες Χ.Τ. Στους μετασχηματιστές ονομαστικής ισχύος μέχρι και 25 KVA τοποθετούνται μόνο κεντρικές ασφάλειες ( δηλ. μια σειρά ασφαλειών, από την οποία τροφοδοτείται όλο το φορτίο της Χ.Τ.). Στους μεγαλύτερους μετασχηματιστές τοποθετούνται μόνο ασφάλειες ανά αναχώρηση Χ.Τ. ( Αν υπάρχει μία μόνο αναχώρηση για την τροφοδότηση δικτύου Χ.Τ. ή ενός μεμονωμένου καταναλωτή Χ.Τ., οι ασφάλειες αναχωρήσεως είναι συγχρόνως και κεντρικές). Οι ασφάλειες Χ.Τ., ακόμα και οι κεντρικές, δεν προστατεύουν το μετασχηματιστή από υπερφόρτιση. ΓΓ αυτό επιβάλλεται η παρακολούθηση των φορτίων, ώστε να εξασφαλισθεί, ότι ο μετασχηματιστής δεν θα υπερφορτιστεί περισσότερο από τα επιτρεπόμενα όρια. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛ.Α.Σ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ,λΗ

32 Ol ασφάλειες Χ.Τ. πρέπει να συνεργάζονται επιλογικά με τις ασφάλειες Μ.Τ. του μετασχηματιστή, δηλ. πρέπει να καίγονται αυτές, πριν λειτουργήσουν οι ασφάλειες Μ.Τ., για κάθε βραχυκύκλωμα, μονοφασικό, διφασικό ή τριφασικό, του δικτύου Χ.Τ. Στον πίνακα 1 αναγράφονται οι μέγιστες τιμές των ασφαλειών Χ.Τ. που μπορούν να τοποθετηθούν ανάλογα με την ονομαστική ισχύ του μετασχηματιστή, έτσι ώστε να συνεργάζονται επιλογικά με τις ασφάλειες Μ.Τ. του μετασχηματιστή Κριτήρια εκλογής των ασφαλειών Χ.Τ. Οι ασφάλειες Χ.Τ. πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες συνθήκες, που σχετίζονται με το δίκτυο Χ.Τ. 1. Οι ασφάλειες Χ.Τ. πρέπει να είναι αρκετά μεγάλες, ώστε να μην καίγονται από το ρεύμα του φορτίου. Κατά γενικό κανόνα η ονομαστική τους ένταση πρέπει να είναι μεγαλύτερη κατά 30% τουλάχιστον από τη μέγιστη ένταση φορτίου. 2. Οι ασφάλειες Χ.Τ. πρέπει να συνεργάζονται με τις ασφάλειες ή τους μικροαυτόματους των μετρητών, ή σε όσες περιπτώσεις δεν υπάρχει όργανο προστασίας στο μετρητή, με τις γενικές ασφάλειες των εσωτερικών εγκαταστάσεων των καταναλωτών. 3. Η ονομαστική ένταση των ασφαλειών δεν πρέπει, όσο αυτό είναι δυνατό, να υπερβαίνει σημαντικά τη μέγιστη επιτρεπόμενη ένταση φορτίσεως του πρώτου τμήματος της γραμμής Χ.Τ. (χωρίς αυτό να σημαίνει ότι με τις ασφάλειες επιδιώκεται ή είναι δυνατόν να προστατευθούν από υπερφόρτιση οι αγωγοί του δικτύου). 4. Το ρεύμα μονοφασικού βραχυκυκλώματος προς ουδέτερο στο άκρο του δικτύου Χ.Τ., πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή ίσο προς το τριπλάσιο του ονομαστικού ρεύματος της ασφάλειας Χ.Τ. Η απαίτηση αυτή (που ονομάζεται και «συνθήκη βραχυκυκλώσεως») αναφέρεται στον Κανονισμό Εσωτερικών Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων σαν προϋπόθεση για να εφαρμοσθεί η ουδετέρωση, πρέπει όμως να τηρείται πάντα, ανεξάρτητα από την εφαρμοζόμενη μέθοδο προστασίας, ώστε να εξασφαλίζεται η πολύ γρήγορη τήξη της ασφάλειας σε περίπτωση βραχυκυκλώματος. Σε υφιστάμενα δίκτυα Χ.Τ., όταν διαπιστωθεί από σχετική μελέτη, ότι δεν τηρείται η συνθήκη βραχυκυκλώσεως, επιτρέπεται κατ εξαίρεση να τοποθετηθούν ενδιάμεσες ασφάλειες, και μόνο υπό τον όρο, ότι πρόκειται για δίκτυα που εξυπηρετούν μικρά φορτία, δεν προβλέπεται αύξηση του φορτίου τους και γενικά οι δαπάνες για την εξασφάλιση της συνθήκης βραχυκυκλώσεως κατ άλλο τρόπο θα ήταν μεγάλες. Το ονομαστικό ρεύμα των ενδιάμεσων ασφαλειών πρέπει να εκλεγεί έτσι, ώστε να συνεργάζονται με τις ασφάλειες της Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1., αναχωρήσεως και με τις ασφάλειες ή τους μικροαυτόματους των μετρητών των καταναλωτών που τροφοδοτούνται από το τμήμα του δικτύου μετά τις ενδιάμεσες ασφάλειες. Αν υπάρχουν περισσότερα από ένα μεγέθη ασφαλειών που πληρούν τις απαιτήσεις αυτές, προτιμάται συνήθως το μεγαλύτερο, ώστε να υπάρχει μελλοντικά μεγαλύτερη ευχέρεια στην τροφοδότηση αυξημένων φορτίων Καθορισμός των μεγεθών των ασφαλειών Χ.Τ. Οι ασφάλειες Χ.Τ. των αναχωρήσεων είναι μαχαιρωτές, σύμφωνες με την προδιαγραφή GR-207. Τα μεγέθη των φυσιγγιών είναι τα ακόλουθα: 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400 και 500 Α. Τα μεγέθη των ασφαλειών που μπορούν να τοποθετηθούν ανάλογα με την ονομαστική ισχύ του μετασχηματιστή. Οι ασφάλειες Υ.Τ. αποτελούνται από τα εξής βασικά μέρη; Μεμονωμένη μεταλλική βάση με κατάλληλο μονωτήρα. Φυσίγγιο πορσελάνης πολύ καλής κατασκευής η οποία έχει συντηκτικό σύρμα κατάλληλο για την ονομαστική ένταση της ασφάλειας. Οι ασφάλειες Χ.Τ. τάσης λειτουργίας 500V αποτελούνται από τα εξής βασικά μέρη: Μεμονωμένη βάση. Από φυσίγγιο, το οποίο φέρει συντηκτικό σύρμα και χειρολαβή από πορσελάνη. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο 1.23 Διακόπτες Μ.Τ. Υπάρχουν οι εξής κατηγορίες διακοπτών Μ.Τ. (20KV): - διακόπτες ισχύος, - διακόπτες φορτίου, - αποζεύκτες και γειωτές Διακόπτες ισχύος. Πρότυπα που διέπουν διακόπτες ισχύος είναι τα εξής; VDE 0670, IEC 56, ANSI C37, UTE C64. Οι διακόπτες ισχύος (Circuit Breaker, Leistungsschalter) λέγονται και «αυτόματοι», ανοίγουν ή κλείνουν κυκλώματα σε οποιεσδήποτε συνθήκες λειτουργίας, δηλαδή τόσο σε κανονικές συνθήκες, όσο και σε βραχυκυκλώματα. Έτσι αυτοί χρησιμοποιούνται στην προστασία κατά των βραχυκυκλωμάτων. Τα ρεύματα πσυ μπσρούν να διακόψουν στα δίκτυο των 20KV είναι 7ΚΑ και πάνω. Η θεωρητική μέγιστη κρουστική τιμή του ρεύματος που αντιστοιχεί στα 7ΚΑ είναι 20ΚΑ. Ο διακόπτης ισχύος είναι σε θέση να αντέξει αμέσως μετά τη διακοπή του τόξου στην επιβαλλόμενη τάση του δικτύου των 20KV. Οι διακόπτες ισχύος Μ.Τ. που προτιμούνται σήμερα για προστασία σε καταναλωτές Μ.Τ. είναι σχεδόν κατά αποκλειστικότητα διακόπτες (πτωχού) λαδιού,σχήμα (1.11). Ο όρος «πτωχός» τους αντιδιαστέλει προς τους διακόπτες παλιών προδιαγραφών που χρησιμοποιούσαν πσλλαπλάσιες ποσότητες λαδιού απ ότι σήμερα. Η σβέση του τόξου γίνεται με έντονη ροή λαδιού γύρω από το τόξο. Οι επαφές των διακοπτών συγκρατώνται στη θέση ενός με ένα ελατήριο. Σε σπάνιες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται στη Μ.Τ. και διακόπτες που στηρίζονται σε άλλες αρχές, όπως διακόπτες SFg, κενού ή και διακόπτες αέρος μαγνητικού φυσήματος. Ο διακόπτης ανοίγει αυτόματα (πέφτει) παίρνοντας εντολή από ηλεκτρονόμους και κλείνει με επανένταση του ελατηρίου με κινητήρα ή χειροκίνητα. Αντί του ηλεκτρονόμου ο διακόπτης ισχύος μπορεί να διεγείρεται από ενσωματωμένο θερμικό στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας από το ίδιο ρεύμα (πρωτογενώς). Έτσι οι αυτόματοι διαιρούνται όσον αφορά την προστασία τους σε: - αυτόματους με δευτερογενή προστασία και - αυτόματους με πρωτογενή προστασία. Η δευτερογενής προστασία είναι κατά 30-40% ακριβότερη απ ότι η πρωτογενής αλλά έχει το πλεονέκτημα ότι συντονίζεται καλύτερα με τα μέσα προστασίας της ΔΕΗ. Εξάλλου η πρωτογενής προστασία μπορεί να εφαρμοσθεί για ονομαστικά ρεύματα κάτω των 50 A περίπου. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. Μ ΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

35 Σ χ : Δ ιακόπ τη ς λαδιού (πτω χού ελα ίο υ). Α ρχή λειτο υ ρ γ ία ς, α) κ λεισ τό ς, β) ανο ικτό ς. 1 α κροδέκτη ς, 2 α κροδέκτη ς με επ αφ ή, 3 μηχανισ μ ό ς κίνησης, 4 λάδι, 5 κινούμενη επ αφ ή, 6 κύλινδρος, 7 έμ β ο λο, 8 τό ξο. Χαρακτηριστικά μεγέθη των διακοπτών ισχύος είναι: - Η ονομαστική τάση (rated voltage), συνήθως 24KV. - Το ονομαστικό ρεύμα (rated current), μέγιστο συνεχώς επιτρεπόμενο ρεύμα, συνήθως = 630 Α. - Το ονομαστικό ρεύμα ζεύξης, σε βραχυκύκλωμα, συνήθως 20KV. Αυτό είναι το ρεύμα που ρέει όταν ο διακόπτης κλείνει σε βραχυκύκλωμα. - Ονομαστική διάρκεια βραχυκύκλωσης, συνήθως 3 sec. - Το ονομαστικό ρεύμα απόζευξης, Ι^, υπό ορισμένο συντελεστή ισχύος, συνήθως ΚΑ για εο5φ=0,7 επαγωγικό. - Η ισχύς απόζευξης 3^=λ/3 υ^, συνήθως MVA. Αυτή η ισχύς υπολογίζεται και πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 250 MVA. - Αντοχή επαφών σε χειρισμούς στο ονομαστικό ρεύμα συνήθως 500 φορές στο ονομαστικό ρεύμα, 1000 στο ήμισυ του ονομαστικού. - Αντοχή σε εναλλασόμενη τάση, συνήθως 50KV 1min και 125 KV κρουστική τάση από πόλο σε πόλο και από πόλο προς γη. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒ.ΛΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩτΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο Το σύστημα προστασίας με διακόπτες ισχύος αποτελείται από τα εξής μέρη: - Τον τριπολικό διακόπτη με τις επαφές. - Βοηθητικές επαφές, συνήθως 5NC, 5ΝΟ, 1παροδική των 10 Α, τάσης 500 V. - Τον μηχανισμό ελατηρίου. Αυτός είναι ένα ελατήριο που ασκεί τη δύναμη για να αποχωρισθούν οι επαφές με επαρκή ταχύτητα κατά την απόζευξη. Η ένταση του ελατηρίου μπορεί να γίνει χειροκίνητα με μοχλό ή ηλεκτροκίνητα με ηλεκτρικό κινητήρα. Δηλαδή μετά από κάθε απόζευξη το ελατήριο πρέπει να ενταθεί. Αυτό γίνεται αυτόματα ή χειροκίνητα. Το ελατήριο αφού ενταθεί αυτοσυγκροτείται. - Πηνίο εργασίας (ζεύξης), ηλεκτρομαγνήτης που κλείνει τον διακόπτη. - Πηνίο που ελευθερώνει το ελατήριο, δηλαδή επενεργεί την απόζεύξη. - Ενδεχομένως υπάρχει και πηνίο έλλειψης τάσης. - Το σύστημα ελέγχου, δηλαδή τους ηλεκτρονόμους που διεγείρουν το σύστημα συγκράτησης του ελατηρίου. - Τους μετασχηματιστές έντασης, ειδικούς για προστασία κλάσης 10Ρ10 ή 5Ρ20 ή 5Ρ10. - Σύστημα τροφοδοσίας. Στην περίπτωση που οι ηλεκτρονόμοι ή το σύστημα ελέγχου χρειάζεται τροφοδοσία, τότε αυτή προφανώς δεν μπορεί να προέλθει από το κύκλωμα που διακόπτει ο διακόπτη ισχύος. Τότε χρειάζεται ανεξάρτητο σύστημα τροφοδοσίας, π.χ. πηγή συνεχούς ρεύματος 110 V. - Τέλος, ο διακόπτης ισχύος συνοδεύεται και από έναν αποζεύκτη κατάλληλη μανδαλωμένο με το διακόπτη ισχύος. Οι διακόπτες ισχύος καταναλωτών πρέπει συνήθως να επιθεωρούνται μετά από κάθε διακοπή ισχύος, δηλαδή βραχυκυκλώματος. Οι κατασκευαστές δίνουν τις ανάλογες οδηγίες. Δεν χρειάζεται επιθεώρηση μετά από απόζευξη φορτίου. Επειδή οι διακόπτες ισχύος δεν έχουν ορατές επαφές και επειδή θεωρείται ότι η μόνωση του θαλάμου σβέσης δεν είναι ικανοποιητική, πρέπει να συνοδεύονται από έναν αποζεύκτη. Η σειρά χειρισμού είναι: - Στο άνοιγμα: πρώτος ανοίγει ο διακόπτης ισχύος και ακολουθεί ο αποζεύκτης. - Στο κλείσιμο: πρώτος κλείνει ο αποζεύκτης και ακολουθεί ο διακόπτης ισχύος. Πρέπει να υπάρχει κατάλληλη μανδάλωση του διακόπτη ισχύος με τον αποζεύκτη. Αποζεύκτες δεν απαιτούνται όταν έχουμε κατασκευές συρομένου τύπου με λυόμενες συνδέσεις Υ.Τ. _ Τ.Ε.Ι. ΚΑΒ,ΑΑΑΣ 28 ΜΠΟλ ΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο Διακόπτες φορτίου. Οι διακόπτες φορτίου (load switches, Lastschalter) μπορεί να χειρίζονται υπό κανονικές ονομαστικές συνθήκες. Διακόπτουν ή συνδέουν κυκλώματα υπό ονομαστικό φορτίο, όχι σε μεγαλύτερα ρεύματα. Για να διακόψσυμε τσ κύκλωμα χρειάζονται ένα θάλαμο σβέσης. Για μικρό αριθμό χειρισμού, π.χ. 500, χρησιμοποιούνται διακόπτες φορτίου με αέρα ή μονωτικά τοιχώματα (σχήμα 1.12). Το τόξο ψύχεται πάνω στα τοιχώματα. Για μεγάλο αριθμό χειρισμών π.χ. σε κινητήρες 6 KV χρησιμοποιούνται διακόπτες κενού ή SFg. Στους υποσταθμούς καταναλωτών χρησιμοποιούνται διακόπτες με μονωτικά τοιχώματα και ορατές επαφές. Δηλαδή, βλέπει κανείς από έξω τη θέση του διακόπτη αν αυτή είναι εκτός. Οι διακόπτες φορτίου, αν δεν έχουν ορατές επαφές πρέπει να συνοδεύονται από αποζεύκτες, που είναι εγκατεστημένοι στην πλευρά του δικτύου. Αποζεύκτες και διακόπτες φορτίου είναι αλληλομανδαλωμένοι. Συνήθως βρίσκονται στο εμπόριο σαν συνδιασμένη μονάδα, διακόπτης φορτίου- αποζεύκτης. Σχ.1.12 : Διακόπτης φορτίου ορατών επαφών 1 πάνω μονωτήρας, 2 θάλαμος σβέσης, 3 επαφή κινούμενη με ελατήριο, 4 επαφή, 5 ακροδέκτης, 6 επαφή τόξου, 7 κινούμενο μαχαίρι, 8 κάτω επαφή, 9 μοχλός, 10 κινητήριος άξονας, 11 πλαίσιο στήριξης. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

38 Χαρακτηριστικά των διακοπτών φορτίου είναι: - Η ονομαστική τάση, συνήθως Ur=20/24KV. - Η ονομαστική ένταση, 1^=400 Α; Είναι η διαρκώς επιτρεπόμενη ένταση. - Ένταση διακόπτη, συνήθως 400 Α, υπό οο5φ=0,7; Είναι η ένταση φορτίου που μπορεί να διακοπεί υπό ορισμένο οοεφ και αριθμό κύκλων π.χ. 500 φορές. - Ένταση διακοπής μαγνήτισης μετασχηματιστή, π.χ. 40 Α. - Ένταση ζεύξης, π.χ. 40 ΚΑ: Είναι η ένταση που διαρρέει το κύκλωμα αμέσως μετά τη ζεύξη. - Ένταση διακοπής χωρητικού φορτίου, π.χ. 40 Α. - Θερμική αντοχή 1sec, π.χ. 16 ΚΑ; Είναι το ρεύμα που αντέχει ο διακόπτης για 1sec. - Ηλεκτροδυναμική αντοχή, π.χ. 40 ΚΑ. Οι διακόπτες φορτίου χειρίζονται χειροκίνητα ή με πηνίο εργασίας και μοχλισμούς Αποζευκτές, Γειωτές. Οι αποζεύκτες και γειωτές (σχήμα 1.13) είναι διακόπτες που ανοίγουν ένα κύκλωμα υπό ελάχιστο φορτίο και κλείνουν υπό ελάχιστη τάση. Δηλαδή, πρέπει να χειρίζονται χωρίς ρεύμα ή τάση στους πόλους τους. Χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουμε ορατές επαφές και να απομονώσουμε σίγουρα ένα κύκλωμα, έτσι ώστε να γίνουν εργασίες πάνω σ αυτό. Επίσης χρησιμοποιούνται για να γειώσουμε ένα κύκλωμα. Σε κλειστή κατάσταση πρέπει οι αποζεύκτες να αντέχουν στα ρέυματα σφαλμάτων. Σε ανοικτή κατάσταση οι αποζεύκτες πρέπει να αντέχουν στις υπερεντάσεις της εγκατάστασης. Οι αποζεύκτες δεν πρέπει να χειρίζονται υπό φορτίο. Γι αυτό πρέπει να μανδαλώνονται μηχανικά με τους διακόπτες φορτίου ή ισχύος που ανήκουν. Επίσης οι γειωτές πρέπει να μανδαλώνονται με τους διακόπτες φορτίου ή ισχύος που ανήκουν. Η σειρά χειρισμών του διακόπτη φορτίου και του αποζεύκτη είναι: - Στο άνοιγμα; πρώτα κλείνει ο διακόπτης φορτίου και μετά ο αποζεύκτης. - Στο κλείσιμο; πρώτα κλείνει ο αποζεύκτης και μετά ο διακόπτης φορτίου. Η σειρά χειρισμών του γειωτή σε σχέση με τους διακόπτες του κυκλώματος που ανήκει είναι; Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

39 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο - Στη γείωση: πρώτα ανοίγει ο αποζεύκτης και μετά κλείνει ο γειωτής. - Στην απογείωση: πρώτα ανοίγει ο γειωτής και μετά κλείνει ο αποζεύκτης. Στο εμπόριο διατίθενται διακόπτες φορτίου συνήθως αντί αποζευκτών επειδή η διαφορά στην τιμή είναι ασήμαντη. Σχ.1.13 : Αποζεύκτης. 1 μαχαίρι, 2 μονωτήρες, 3 επαφή. 4 ακροδέκτης, 5 κινητήριος μοχλός Τυποποιημένες Παροχές Μ.Τ. Η ΔΕΗ διαθέτει τέσσερις τύπους τυποποιημένων παροχών, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα: Τύπος Εγκατάσταση μέτρησης Μέγιστη ισχύς Υποσταθμού Α1 Εξωτερικά (υπαίθρια) 630 KVA Α2 Εξωτερικά (υπαίθρια) Περιορισμένη μόνο από το δίκτυο Μ.Τ. Β1 Εσωτερικά (στεγασμένη) 1250 KVA Β2 Εσωτερικά (στεγασμένη) Περιορισμένη μόνο από το δίκτυο Μ.Τ. Κάθε παροχή αποτελείται από την εγκατάσταση της ΔΕΗ και αυτή του καταναλωτή. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο Παροχές τύπου Α1. Οι παροχές τύπου Α1 είναι οι πιο μικρές παροχές Μ.Τ. Η τροφοδότηση γίνεται από εναέριο δίκτυο της ΔΕΗ και αφορά υποσταθμούς υπαίθριους που χρησιμοποιούν έναν ή περισσότερους μετασχηματιστές ισχύος με συνολική ισχύ μέχρι 630 KVA. Το μέσο προστασίας της ΔΕΗ είναι ασφάλειες βραδείας τήξης μέχρι 30 Α. Η ΔΕΗ τοποθετεί πάνω στο στύλο ασφαλειοδιακόπτη, και μετασχηματιστή μέτρησης έντασης και τάσης, ενώ τους μετρητές σε ειδική ντουλάπα. Από το στύλο αναχωρεί καλώδιο του καταναλωτή προς την εγκατάστασή του. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟ/\ΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

41 Παροχές τύπου Α2 Η παροχή τύπου Α2 διαφέρει από την τύπου Α1 στο ότι η προστασία γίνεται όχι με ασφαλειοαποζεύκτη αλλά με διακόπτη απομόνωσης και αποζεύκτη. Ο αποζεύκτης, ο διακόπτης απομόνωσης και οι μετασχηματιστές μέτρησης τάσης και έντασης είναι πάνω στο στύλο, ενώ οι μετρητές σε ειδική ντουλάπα. Από το στύλο αναχωρεί το καλώδιο του καταναλωτή προς την εγκατάσταση του. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

42 Παροχές τύπου Β1. Παροχές τύπου Β1, αφορούν υποσταθμούς εσωτερικού χώρου. Η τροφοδότηση γίνεται από εναέριο ή υπόγειο δίκτυο της ΔΕΗ. Η εγκατάσταση της ΔΕΗ γίνεται σε χώρο διαμορφωμένο κατάλληλα με τον τρόπο που ορίζει η ΔΕΗ στην σχετική οδηγία της. Η ΔΕΗ εγκαθιστά προκατασκευασμένους πίνακες που είναι εφοδιασμένοι με διακόπτη φορτίου και ασφάλειες σκόνης. Ο καταναλωτής μπορεί να θέσει εκτός τάσης τους ζυγούς του χωρίς να καλέσει τη ΔΕΗ ( όπως πρέπει να κάνει για τις παροχές Α1, Α2 ) χειριζόμενος το διακόπτη φορτίου. Ο καταναλωτής δεν υποχρεούται στην εγκατάσταση του να έχει μέσο προστασίας στην πλευρά Μ.Τ. Η συνολική ισχύς της παροχής είναι μέχρι 1250 KVA.

43 Παροχές τύπου Β2. Παροχές τύπου Β2 αφορούν υποσταθμούς εσωτερικού χώρου και απεριόριστης ισχύος (περιορισμένη μόνο από το δίκτυο Μ.Τ. της ΔΕΗ ). Η τροφοδοσία μπορεί να είναι εναέρια ή υπόγεια. Η ΔΕΗ εγκαθιστά προκατασκευασμένο ματαλλικό πίνακα με αποζεύκτη, διακόπτη ισχύος με Ηλεκτρονόμους, μετασχηματιστή μέτρησης και μετρητές. Η προστασία των μετασχηματιστών ισχύος του καταναλωτή από βραχυκυκλώματα γίνεται από τον διακόπτη ισχύος της παροχής. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ιο 1.25 Συστήματα γειώσεως υποσταθμών. Σύμφωνα με τους κανονισμούς που ισχύουν στην Ελλάδα, στη γείωση των υποσταθμών εφαρμόζονται δύο συστήματα προστασίας; Σύστημα γείωσης λειτουργίας. Σύστημα γείωσης προστασίας Σύστημα γείωσης λειτουργίας. Στην περίπτωση αυτή γειώνουμε καλά τον ουδέτερο κόμβο του μετασχηματιστή του υποσταθμού. Η γείωση αυτή αποτελείται από καλώδιο μονοπολικής διατομής 58mm^ το ελάχιστο. Το καλώδιο αυτό αρχίζει από τον ουδέτερο κόμβο του μετασχηματιστή και καταλήγει στο ηλεκτρόδιο γειώσεως, το οποίο είναι ένα τρίγωνο γειώσεως που βρίσκεται έξω από τον υποσταθμό. Συνήθως το καλώδιο είναι τύπου ΝΥΥ3Χ16+10 το ελάχιστο. Το ηλεκτρόδιο γειώσεως είναι συνδεσμολογία τριγώνου και αποτελείται από τρία τεμάχια σιδηροσωλήνα γαλβανισμένου μήκους 2,5 m το καθένα και διαμέτρου 25 ιηπι. Οι σιδηροσωλήνες απέχουν μεταξύ τους 6 m περιμετρικώς και το άνω άκρο αυτών βρίσκεται σε βάθος 0,5 m από την επιφάνεια του εδάφους. Ο αγωγός γειώσεως, εκτός του υποσταθμού, τοποθετείται μέσα σε αυλάκι βάθους 0,6 m τουλάχιστον και συνδέεται στον πλησιέστερο σιδηροσωλήνα του τριγώνου γειώσεως με τη βοήθεια χάλκινου κολάρου. Οι τρεις σιδηροσωλήνες του τριγώνου γειώσεως, συνδέονται μεταξύ τους με χάλκινο αγωγό γυμνό πολύκλωνο, γαλβανισμένο, διατομής 50 mm^. Πρέπει να κατασκευάζεται σε απόσταση 10 m - 15 m από τον υποσταθμό. Επίσης πρέπει να σημειωθεί ότι η αντίσταση γειώσεως δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 1 Ω. Αν μετά την μέτρηση της γειώσεως προκόψει αντίσταση μεγαλύτερη του 1 Ω, τότε πρέπει να κατασκευαστεί και δεύτερο τρίγωνο γειώσεως, έως να επιτευχθεί το αποτέλεσμα του 1Ω ή μικρότερο. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

45 Σύστημα γείωσης προστασίας. Όταν λέμε γείωση προστασίας, εννοούμε τη γείωση όλων των μεταλλικών μερών της Υ.Τ. και Χ.Τ. του υποσταθμού. Ακόμη θα πρέπει να γειώνονται τα μεταλλικά μέρη των μετασχηματιστών, οι ουδέτεροι κόμβοι των μετασχηματιστών Χ.Τ. και οι ουδέτεροι κόμβοι των γεννητριών, οι οποίες βρίσκονται σε όλο το συγκρότημα του υποσταθμού. Η γείωση αυτή γίνεται με γυμνό αγωγό. Ο αγωγός γειώσεως μπορεί να συνδέεται εκτός του τριγώνου και με το δίκτυο ύδρευσης της περιοχής, αν το δίκτυο ενδείκνυται για τον σκοπό αυτό. Η αντίσταση γειώσεως πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση από 1Ω. Αν η αντίσταση γειώσεως είναι μεγαλύτερη του 1 Ω, κατασκευάζεται και δεύτερο τρίγωνο γειώσεως, ή γίνεται χρήση αποζεύκτη διαφυγής. Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ π. ΜΠΟΑΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

46

47 2.1 Μετασχηματιστές. Γενικά. Ο μετασχηματιστής είναι η ηλεκτρική συσκευή με την οποία μπορούμε να μεταφέρουμε ηλεκτρική ενέργεια από το ένα κύκλωμα στο άλλο μέσω τις ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Η ενέργεια μεταφέρεται χωρίς να μεταβληθεί η συχνότητα του ρεύματος, αλλά συνήθως με μεταβολή της τάσεως και της εντάσεως στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Εκτός από τους μετασχηματιστές, που δεν έχουν στρεφόμενα μέρη (στατοί), υπάρχουν και οι στρεφόμενοι οι οποίοι δίνουν επιπλέον και τη δυνατότητα αλλαγής της συχνότητας του εναλλασσομένου ρεύματος.εμείς όμως θα ασχοληθούμε μόνο με τους μετασχηματιστές που δεν έχουν στρεφόμενα μέρη. Ο μετασχηματιστής αποτελείται από δύο ή περισσότερα τυλίγματα τα οποία εμπλέκονται από κοινό μαγνητικό πεδίο. Εάν το ένα των τύλιγματων, το πρωτεύον, συνδεθεί σε πηγή Ε.Ρ., θα παραχθεί μία εναλλασσομένη ροή της οποίας το πλάτος θα εξαρτηθεί από την τάση που επάγεται στο πρωτεύον και τον αριθμό ελιγμάτων του πρωτεύοντος. Η κονή ροή θα εμπλέξει το έτερο τύλιγμα, το δευτερεύον, και θα επαγάγει μία τάση σ αυτό, της οποίας η τιμή θα εξαρτηθεί από τον αριθμό των ελιγμάτων του δευτερεύοντος. Ο λόγος των δύο επαγομένων τάσεων στο πρωτέυον και στο δευτερεύον ισούται έτσι με το λόγο των ελιγμάτων των αντίστοιχων τυλιγμάτων. Έτσι εάν στο πρωτέυον η τάση είναι U.,, η ένταση του ρεύματος και ο αριθμός σπειρών η-, και τα αντίστοιχα μεγέθη του δευτερεύοντος είναι U2, Ι2, τ^ότε ισχύει; ( k=o λόγος μετασχηματισμού ) Η λειτουργία του μετασχηματιστή απαιτεί μόνο την ύπαρξη εναλλασσόμενης κοινής ροής η οποία εμπλέκει τα δύο τυλίγματα και είναι απλώς εφαρμογή της έννοιας της αλληλεπαγωγής. Η λειτουργία αυτή μπορεί να λάβει χώρα και με πυρήνα από αέρα αλλά θα είναι ποιο αποδοτική εάν ο πυρήνας είναι ένα σίδερο. Οι λόγοι γι'αυτό είναι δύο: (α) με πυρήνα από σίδερο το μεγαλύτερο μέρος της ροής είναι συγκεντρωμένο σε ορισμένη διαδρομή και εμπλέκει αμφότερα τα τυλίγματα δηλ. η σκέδαση είναι πολύ μικρότερη παρά με πυρήνα από αέρα και (β) το απαιτούμενο ρεύμα διέγερσης για παραγωγή ροής αυτής είναι πολύ μικρότερο. Για τα πλεονεκτήματα αυτά υπάρχει βέβαια και το τίμημα της δαπάνης του σιδήρου του πυρήνα καθώς και οι απώλειες σιδήρου από υστέρηση και δινορρεύματα. Οι περισσότεροι μετασχηματιστές σήμερα έχουν πυρήνα από σίδερο. Ενώ η χρήση των μετασχηματιστών με πυρήνα από αέρα γίνεται στις υψηλές συχνότητες πέρα από την ακουστική περιοχή. Τ.Ε.Ι. Κ-λΒΑ.νλϊ π. ΜΠΟ.λΠΤΗ - R. M^TE.\H

48 2.2 Χρήση Μετασχηματιστών. Ο σκοπός για τον οποίο προορίζεται ο μετασχηματιστής υπαγορεύει και τον τρόπο κατασκευής του. Έτσι στους «μετασχηματιστές τηλεπικοινωνιών» η κύρια απαίτηση είναι η πιστότητα της αναπαραγωγής του σήματος, σε ευρεία περιοχή συχνότητας και τάσης. Στους μετασχηματιστές αυτούς το υλικό, οι διαστάσεις και η διάταξη των τυλιγμάτων υπαγορεύονται από την ανάγκη ύπαρξης ηλεκτρικών και μαγνητικών χαρακτηριστικών τα οποία έχουν ως αποτέλεσμα ικανοποιητική απόκριση συχνότητας και ανεκτή παραμόρφωση. Η θέρμανση είναι μικρής σημασίας για τους περισσότερους από τους μετασχηματιστές αυτούς. Απεναντίας, για τους «μετασχηματιστές ισχύος» οι οποίοι χρησιμοποιούνται στα Συστήματα Μεταφοράς και Διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, η θέρμανση είναι ο κύριος παράγοντας για τον καθορισμό των διαστάσεων τους. Τα επιθυμητά χαρακτηριστικά, στους «μετασχηματιστές ισχύος» είναι η υψηλή απόδοση, χαμηλή εκατοστιαία πτώση τάσης, υψηλή διηλεκτρική αντοχή κ.ά. Οι παρακάτω μετασχηματιστές είναι και οι πιο συνηθισμένοι: 1. Μετασχηματιστές ισχύος για τη μεταφορά και τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας. 2. Αυτομετασχηματιστές για την μετατροπή τάσεων με σχετικά μικρά όρια, για σύνδεση συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας διαφόρων τάσεων, για εκκίνηση κινητήρων Ε.Ρ., κ.λ.π. 3. Μετασχηματιστές για τροφοδότηση διατάξεων με στατούς μετατροπείς, δηλαδή ανορθωτές υδραργύρου, και διατάξεις στερεάς κατάστασης, οι οποίες χρησιμοποιούνται είτε για ανόρθωση (Ε.Ρ. σε Σ.Ρ.) είτε για αναστροφή (Σ.Ρ. σε Ε.Ρ.). 4. Μετασχηματιστές δοκιμών, για εκτέλεση δοκιμών με υψηλή ή υπερυψηλή τάση. 5. Μετασχηματιστές ισχύος, για ειδικές εφαρμογές όπως οι ηλεκτρικοί κλίβανοι, συγκολήσεις κ.λ.π. 6. Μετασχηματιστές μετρήσεων, για σύνδεση οργάνων μετρήσεως σε δίκτυα με σκοπό τη μέτρηση τάσεως και εντάσεως. 7. Μετασχηματιστές τηλεπικοινωνιών, κ.λ.π. Τ.Ε.Ι. Κ.Α.Β.Λ..ν.λΙ π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ. ΝηΤΕ.\Η

49 Κ,ΕΦΑ,νΛΙΟ 2» Έτσι η σφαίρα εφαρμογών των μετασχηματιστών είναι μεγάλη. Παρόλα αυτά σε όλες τις περιπτώσεις, οι κύριες μέθοδοι μελέτης και καθορισμού της λειτουργίας ενός μετασχηματιστού, είναι ουσιαστικά οι ίδιες. Ανάλογα με τις εφαρμογές για τις οποίες προορίζονται οι ματασχηματιστές, η σχεδίασή τους μπορεί να ποικίλει σημαντικά. Οι ονομαστικές ικανότητες προς το παρόν ποικίλουν από λίγα VA μέχρι 1000 MVA σε μια μονάδα, ενώ οι ονομαστικές των τάσεων ποικίλουν από κλάσμα του 1 V μέχρι 1 MV και πλέον, η τελευταία για μετασχηματιστές δοκιμών υψηλής τάσεως. 2.3 Ονομαστικά μεγέθη μετασχηματιστή. Τα ονομαστικά μεγέθη ενός μετασχηματιστή δηλαδή η ισχύς, η τάση, η συχνότητα κ.λ.π. δίνονται πάνω στην πλάκα του κατασκευαστή. Ο όρος «ονομαστικά» μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί για μεγέθη που δεν δείχνονται στην πλάκα, αλλά αναφέρονται στην ονομαστική απόδοση, ονομαστικές συνθήκες θερμοκρασίας του μέσου ψύξης κ.λ.π. Η ονομαστική λειτουργία ενός μετασχηματιστή καθορίζεται από τα μεγέθη τα οποία δίνονται στην πλάκα. Η ονομαστική ικανότητα ενός μετασχηματιστή, είναι η ισχύς στους ακροδέκτες του δευτερεύοντος, εμφανίζεται στην πλάκα και εκφράζεται σε Kilovoltamperes (KVA). Η ονομαστική τάση πρωτεύοντος είναι η τάση η οποία φαίνεται στην πλάκα. Εάν το πρωτεύον είναι εφοδιασμένο με ενδιάμεσες λήψεις (taps), οι ονομαστικές ενδιάμεσες τάσεις εμφανίζονται ιδιαίτερα. Η ονομαστική τάση δευτερεύοντος είναι η τάση στους ακροδέκτες του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή υπό κενό φορτίο. Εάν το δευτερεύον τύλιγμα έχει ενδιάμεσες λήψεις, οι ονομαστικές ενδιάμεσες τάσεις εμφανίζονται ιδιαίτερα. Τα ονομαστικά ρεύματα του μετασχηματιστή, πρωτεύον και δευτερεύον, εμφανίζονται πάνω στην πλάκα του και υπολογίζονται με βάση τις ονομαστικές τιμές της ισχύος και τάσεως. Στον υπολογισμό αυτόν, σιωπηρά παραδεχόμαστε ότι η ισχύς του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος είναι η ίδια. Τ.Ε.Ι. Κ-ΛΒΑ.νΛΙ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΝΩΤΕ.\Η

50 2.4 Δομή μετασχηματιστών Μονοφασικοί μετασχηματιστές. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι κατασκευής ενός μονοφασικού μετασχηματιστή. Πρώτον, ο τύπος πυρήνα, (σχήμα 2.1) στον οποίο τα τυλίγματα τοποθετούνται στα δύο σκέλη του μαγνητικού κυκλώματος το οποίο έχει ορθογωνικό σχήμα. Κάθε σκέλος αυτού περιλαμβάνει το μισό των ελιγμάτων των αμψότερων των τυλιγμάτων του πρωτεύοντος και δευτερεύοντος. Το δύο σκέλη ενώνονται με ζυγούς οι οποίοι κλείνουν το μαγνητικό κύκλωμα. ΠυρίΥνας Σ κ έ λ ο ς ζ υ γ ό ς - Σχ. 2.1: Μονοφασικός μετασχηματιστής τύπου πυρήνα Δεύτερον, ο τύπος κελύψους στον οποίο αμφότερα τα τυλίγματα του πρωτεύοντος και δευτερεύοντος βρίσκονται στο μεσαίο σκέλος. Το μαγνητικό κύκλωμα διαθέτει τώρα τρία σκέλη, (σχήμα 2.2). Η διατομή του μεσαίου σκέλους είναι περίπου διπλάσια της διατομής των δύο άλλων σκελών και των ζυγών γιατί η συνολική ροή στο μεσαίο σκέλος διανέμεται έτσι ώστε τα εξωτερικά σκέλη και οι ζυγοί να διαρρέονται από το μισό της ροής. Τ.Ε.Ι. Κ-ΛΒ.Λ.νΛΣ π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ. Μ\ΤΕ.\.Η

51 Κ.ΕΦΑ.\ΑΙΟ 2ο Τυλίγματα ' Σχ. 2.2; Μονοφασικός μετασχηματιστής τύπου κέλυφος. Τ.Ε.Ι. Κ-ΛΒΛ.νΛΙ π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. Μ\ΤΕΛΗ

52 Κ,ΕΦΑ.νΛΙΟ 2» Τριφασικοί μετασχηματιστές. Σε τριφασικό σύστημα με ουδέτερο αγωγό, το οποίο μπορεί να θεωρηθεί ως συνένωση μονοφασικών συστημάτων, η κάθε φάση μπορεί να εφοδιαστεί μ ένα μονοφασικό μετασχηματιστή. Με τον τρόπο αυτό γίνεται η συστοιχία μονοφασικών μετασχηματιστών η οποία χρησιμοποιείται ιδιαίτερα στις ΗΠΑ. Αν, τόσο το πρωτεύον 1 όσο και το δεύτερον 2 τύλιγμα τυλιχθούν στο ένα σκέλος, του καθενός από τους τρεις μονοφασικούς μετασχηματιστές τότε τα άλλα τρία σκέλη μπορούν να συνδεθούν σε ένα κοινό τέταρτο σκέλος μέσω του οποίου θα κλείνει το συνολικό μαγνητικό κύκλωμα. Αλλά το κοινό αυτό σκέλος μπορεί να παραλειφθεί εφ' όσον οι μαγνητικές ροές των τριών φάσεων αποτελούν συμμετρικό τριφασικό σύστημα όπως στο σχήμα (2.3), γιατί το στιγμιαίο άθροισμά τους είναι μηδενικό δηλαδή Og + +Φο=0 όταν το τριφασικό φορτίο είναι συμμετρικό. Η πλέον όμως διαδεδομένη κατασκευή του μαγνητικού κυκλώματος των τριφασικών μετασχηματιστών, είναι όπως στο σχήμα (2.4), δηλαδή το μαγνητικό κύκλωμα είναι μη συμμετρικό, τύπου πυρήνα, τα δε τρία σκέλη αυτού βρίσκονται στο αυτό επίπεδο. Σε κάθε ένα από τα τρία σκέλη τυλίγονται το πρωτεύον και δευτερεύον τύλιγμα μιας φάσης, (σχήμα 2.4). Ο ολόσωμος τριφασικός μετασχηματιστής τύπου κέλυφος γίνεται με συνένωση τριών μονοφασικών μετασχηματιστών τύπου κέλυφος, (σχήμα 2.5). Τέλος, για τους μεγάλους τριφασικούς μετασχηματιστές, εκτός των τριών σκελών τα οποία φέρουν τα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα τυλίγματα κάθε φάσης, υφίστανται δύο ακόμη σκέλη χωρίς τυλίγματα στα δύο άκρα του μαγνητικού κυκλώματος. Τα πλεονεκτήματα της κατασκευής αυτής είναι στο ότι η διατομή των ζυγών μπορεί να υποβιβαστεί στο 60% περίπου της διατομής του ζυγού για τον μετασχηματιστή τριών σκελών πράγμα το οποίο έχει σαν αποτέλεσμα την μείωση του ύψους του μετασχηματιστή. Τ.Ε.Ι. ICAB.A.VAE π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. Μ \ΤΕ.\Η

53 ΚΕΦΑ.νΛΙΟ 2( Φ, Φβ Φβ Σ χ. 2.3 : Συμμετρικός τριφασικός μετασχηματιστής τύπου πυρήνα. Σ χ. 2.4 : Μη συμμετρικός τριφασικός μετασχηματιστής τύπου πυρήνα τριών σκελών. Σχ. 2.5: Τριφασικός μετασχηματιστής τύπου κέλυφος. Τ.Ε.Ι. Κ_λΒ.Λ.νΛΤ Π. ΜΠΟ.τΩΤΗ - Κ. Μ\ΤΕ.'.Η

54 2.5 Μέθοδοι συνδέσεως τριφασικών μετασχηματιστών. Με τρεις φάσεις και τουλάχιστον δύο τυλίγματα ανά φάση υπάρχει μεγάλη εκλογή συνδέσεων. Όλοι οι δυνατοί συνδιασμοί χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες, όπου κάθε ομάδα χαρακτηρίζεται από μια διαφορά φάσεως χρόνου μεταξύ των πολικών τάσεων του πρωτεύοντος και δευτερεύοντος, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα. Συμβολΐζη.ιός Διάγραμμα Ανυομ. ΣύνδεοΓ] Τυλί'ΛίάΓων λόγος Εκχηκή ιπόκλιση 0* 1δ0 Σύμβολο 0.0 ν,ο Υ.5 Ύ τ Λ. X Τ Λ Α, Λ -C y-r 1 : l i -i' Λ. -X'- 180«raa-<y 0.6 Υν6 Ο.β. Λ, ft^] ' ϊ ϋ V ' i : A Γ o, r ^ xx. Δ, Έ.... r a 330* ο ν η γ ιί η i : 1 ^ 1 i-tw, w. " C l ι. γ ; Α* I VJv.. 1 C l! ::ii τ.ε.ι. Κ-λΒ.Λ.νΛΕ Ι. Μ Π Ο.νΐϋ Η - k. ΜΥΡΕ.Ν,Η

55 ΚΕΦΑ.\Α10 2ο 2.6 Μετασχηματιστές ισχύος. Η σημαντικότερη ηλεκτρική μηχανή στον υποσταθμό είναι ο μετασχηματιστής. Ο μετασχηματιστής ισχύος λειτουργικά δεν διαφέρει από τους απλούς μετασχηματιστές. Έχει δύο πηνία για κάθε φάση τα οποία είναι μεταξύ τους ηλεκτρικά ανεξάρτητα και μαγνητικά ανεζευγμένα. Το τύλιγμα που τροφοδοτούμε ονομάζουμε πρωτεύον και το τύλιγμα εξόδου, από το οποίο παίρνουμε την ηλεκτρική ενέργεια, το ονομάζουμε δευτερεύον. Στο σχήμα (2.6), φαίνονται τα τυλίγματα ενός τριφασικού μετασχηματιστή ισχύος που περικλείουν τον πυρήνα. Ο πυρήνας με τα τυλίγματα τοποθετούνται μέσα στο δοχείο του μετασχηματιστή που γεμίζεται με λάδι. Το λάδι είναι ειδικό λάδι μετασχηματιστών. Μπορεί να είναι ορυκτέλαιο ή συνθετικό. Σ χ. 2.6: Τριφασικός μετασχηματιστής ισχύος. τ.ε.ι. Κ_ΛΒ.Λ.νλΣ Π. MHO.UiTH - Κ., M^TE.\H

56 Στο σχήμα (2.7), βλέπουμε τα κυριότερα μέρη ενός μετασχηματιστή ισχύος που είναι τα εξής; Το κιβώτιο του μετασχηματιστή. Οι μονωτήρες διέλευσης. Το δοχείο διαστολής. Το ψυγείο του λαδιού. Η ασφαλιστική διάταξη Buchholz. 1. Ψυκτικά σώματα 2. Υποδοχή Θερμομέτρου 3. Θηλειά ανάρτησης 4. Εξαεριοτικό 5. Ακροδέκτης Υ.Τ. 6. Ακροδέκτης Χ.Τ. 7. Αλλαγή σχέσης Μετασχηματισμού Β. Σωλήνα στερέωσης BuchhoU ΙΟ.ΑκρΟφύσΙΟ πλήρωσης ' ' Aiorrrr.Xni' 12. Αναπνευστήρας Σχ. 2.7: Τριφασικός μετασχηματιστής ισχύος ελαιόψυκτος. τ.ε.ι. Κ-ΛΒΛ.νλ1 Π. ΜΠΟ.ΜΪΤΗ - Κ. M\TE.VH

57 Κ.ΕΦΑΛ-Λ10 2. Τα μέρη του μετασχηματιστή, καθώς και άλλα εξαρτήματά του θα τα εξετάσουμε πιο αναλυτικά στη συνέχεια. Ο μετασχηματιστής Μ.Τ. υποβιβάζει τη μέση τάση ( 20 KV) σε χαμηλή τάση (220/380V). Η συνδεσμολογία ενός τέτοιου μετασχηματιστή είναι τρίγωνο στη Μ.Τ. και αστέρα στη Χ.Τ. 2.7 Εξαρτήματα του μετασχηματιστή ισχύος. Ο μετασχηματιστής ισχύος φέρει: Το κιβώτιο του μετασχηματιστή. Οι μετασχηματιστές οι οποίοι χρησιμοποιούν υγρά ψυκτικά μέσα, κατ'ανάγκη έχουν τους πυρήνες και τα τυλίγματά τους εγκλεισμένα σε υδατοστεγή κιβώτια τα οποία είναι κατασκευασμένα από χαλύβδινα ελάσματα και έχουν σχήμα στρογγυλό, ωοειδές, ελλειπτικό ή ορθογωνικό. Συνοπτικά λοιπόν, το κιβώτιο του μετασχηματιστή δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένα κιβώτιο που περικλείει τον πυρήνα, τα τυλίγματα και το λάδι του μετασχηματιστή Οι μονωτήρες διέλευσης. Οι μονωτήρες διέλευσης των μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται για την ασφαλή διέλευση του ρεύματος, δηλαδή για την ασφαλή σύνδεση των ακροδεκτών του μετασχηματιστή προς το δίκτυο και για την εξασφάλιση της μόνωσης των ακροδεκτών αυτών, από το σώμα του μετασχηματιστή. Το εσωτερικό του μονωτήρα αποτελείται από μονωτικό υλικό, συνήθως χαρτί, στο οποίο έχουν παρεμβληθεί κύλινδροι από φύλλα κασσιτέρου ή αλουμινίου. Μ αυτόν τον τρόπο, από τον αγωγό διέλευσης μέχρι το σώμα παρεμβάλλεται σειρά από πυκνωτές ίσης χωρητικότητας. Σκοπός των πυκνωτών αυτών είναι η ομαλή κατανομή της τάσης, σε όλο το πάχος του μονωτικού, για να μην καταπονούνται ηλεκτρικά, ορισμένα τμήματα της μόνωσης. Στο σχήμα (2.8 α,β) φαίνονται δύο μονωτήρες διέλευσης. Τ.Ε.Ι. Κ_λΒ.λ.νλ1 π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ. Μ\ ΡΕ.\Η

58 Κ Ε Φ Α Λ Α ΙΟ ^ Σχ. 2.8α : Μονωτήρας μετασχηματιστή Μ.Τ. (35KV) Τ.Ε.1. Κ-ΛΒΛ.νλΕ Σχ. 2.8β: Μονωτήρας μετασχηματιστή Υ.Τ. (400KV). π. ΜΠΟλ ΩΤΗ - Κ Μ\ΤΕ,\Η

59 Κ,ΕΦΑ.νΑΙΟ 2t To δοχείο διαστολής. Επειδή βασικός προορισμός του μονωτικού λαδιού είναι η δημιουργία μόνωσης μεταξύ των τυλιγμάτων και του σώματος του μετασχηματιστή, πρέπει το δοχείο μέσα στο οποίο βρίσκονται τα τυλίγματα, να είναι πάντα γεμάτο με λάδι.όπως γνωρίζουμε όμως, το λάδι του μετασχηματιστή με τις αλλαγές της θερμοκρασίας, συστέλλεται ή διαστέλλεται ανάλογα. Έτσι στους μικρούς μετασχηματιστές διανομής, συνήθως χρησιμοποιείται αεροστεγές κιβώτιο με επαρκή χώρο αέρα μεταξύ του καλύμματος και του λαδιού ώστε να επιτρέπεται η διαστολή του λαδιού με τη συμπίεση του εγκλωβισμένου αέρα. Ενώ, στους σχετικά μεγάλους μετασχηματιστές, άνω των 100 KVA, η διαστολή του λαδιού γίνεται με τη βοήθεια του δοχείου διαστολής που τοποθετήται πάνω από το κύριο σώμα του μετασχηματιστή και συνδέεται μ'αυτό με κατάλληλο σωλήνα σχήματος υ. Το δοχείο διαστολής συνήθως είναι ένα κυλινδρικό τύμπανο όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, και η χωρητικότητα του δοχείου διαστολής είναι τέτοια ώστε, όταν ο μετασχηματιστής είναι κρύος να επαρκεί το εφεδρικό λάδι, για το γέμισμα του σώματος, όταν δε ο μετασχηματιστής είναι ζεστός, το εφεδρικό λάδι να μην υπερχειλίζει λόγω διαστολής Ο αναπνευστήρας. Η ελεύθερη στάθμη του λαδιού στο δοχείο διαστολής θα πρέπει να βρίσκεται σε επαφή με τον αέρα της ατμόσφαιρας γιατί υπάρχει κίνδυνος να απορροφήσει υγρασία το μονωτικό λάδι του μετασχηματιστή. Όταν ζεσταίνεται το λάδι διαστέλλεται και διώχνει αέρα μέσα από το δοχείο διαστολής ενώ όταν ψύχεται, συστέλλεται και μπαίνει αέρας μέσα στο δοχείο διαστολής. Επειδή υπάρχει ο κίνδυνος της υγρασίας, στην κορυφή του δοχείου διαστολής υπάρχει μια συσκευή μέσω της οποίας το δοχείο επικοινωνεί με τον περιβάλλοντα αέρα. Η συσκευή αυτή ονομάζεται αναπνευστήρας και περιέχει στο εσωτερικό της υγροσκοπικούς κρυστάλους, από καθαρό οξείδιο του πυριτίου (Silica Gel). To οξείδιο του πυριτίου έχει μεγάλη ικανότητα απορρόφησης της υγρασίας και με την αλλαγή του χρώματός του (από βαθύ μπλέ σε ροζ) δείχνει ότι έχει κορεσθεί από υγρασία και πρέπει να αντικατασταθεί. Τ.Ε.Ι. Κ_ΛΒΑ.\.Λ1 π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ. M'iTE.VH

60 ΚΕΦΑ,νΛΙΟ 2ο Η βαλβίδα υπερπίεσης. Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος μέσα στο μετασχηματιστή, μπορεί να σχηματιστούν γρήγορα φυσαλίδες αέρα, και να υπάρξουν υψηλές πιέσεις σε ελάχιστο χρόνο, χωρίς αυτές να μπορέσουν να εκτονωθούν μέσα από το Buchholz. Γαυτό σε μικρούς μετασχηματιστές χρησιμοποιούμε μια βαλβίδα υπερπίεσης ενώ στους μεγάλους, πάνω από 1000 KVA, το κάλυμμα είναι εφοδιασμένο με σωλήνα που εξέχει και που κλείνεται με λεπτό διάφραγμα ασφαλείας το οποίο θραύεται από υπερβολική πίεση και έτσι εμποδίζει ενδεχόμενη έκρηξη του κιβωτίου Το ψυγείο λαδιού. Όταν τα τυλίγματα του μετασχηματιστή διαρρέονται από ρεύμα εκλείεται λόγω φαινομένου Joule, θερμότητα (απώλειες χαλκού). Επίσης, θερμότητα εκλείεται και από τον πυρήνα, λόγω κυκλοφορίας μέσα σ αυτόν δινορευμάτων (απώλειες σιδήρου). Πρέπει λοιπόν η θερμότητα που εκλείεται να αποβάλλεται στο περιβάλλον για να μην ανεβαίνει η θερμοκρασία του μετασχηματιστή σε επικίνδυνα όρια. Εκτός λοιπόν από το μονωτικό λάδι που χρησιμεύει σαν ψυκτικό μέσο, για καλύτερη απαγωγή της θερμότητας τοποθετούνται εξωτερικά του δοχείου του μετασχηματιστή τα ψυγεία που έχουν εκτεταμένες επιφάνειες εναλλαγής της θερμότητας. Στους μετασχηματιστές μεγάλης ισχύος με λάδι η ψύξη του λαδιού γίνεται ακόμη πιο εύκολα με τη βοήθεια των ανεμιστήρων Ο δείκτης στάθμης λαδιού. Ο δείκτης στάθμης λαδιού τοποθετείται πλευρικά στο δοχείο διαστολής για να είναι εύκολα ορατή η στάθμη του μονωτικού λαδιού στο δοχείο. Τ.Ε.Ι. Κ_λΒ.Λ.ν.λΕ π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ.\Π ΡΕ,\Η

61 ΚΕΦΑ,νΛΙΟ 2» Το θερμόμετρο. Το θερμόμετρο τοποθετείται στο πάνω μέρος του κελύφους και δίνει τη θερμοκρασία του πιο ζεστού σημείου του λαδιού του μετασχηματιστή, δεδομένου ότι το θερμικό στοιχείο του είναι βυθισμένο στο ψηλό στρώμα του μονωτικού λαδιού. Το θερμόμετρο είναι εφοδιασμένο με δύο επαφές που είναι δυνατόν να ρυθμιστούν σε επιθυμητές θερμοκρασίες και να συνδεθούν σε κύκλωμα προστασίας ώστε να δώσουν σήμα κινδύνου ή να αποσυνδεθούν (ALARM ή TRIP) σε περίπτωση υψηλών θερμοκρασιών στο λάδι του μετασχηματιστή. Η κατασκευή του ηλεκτρικού πίνακα προστασίας του μετασχηματιστή συνδέεται μ αυτές τις επαφές που θα αναφέρουμε αναλυτικά στο τρίτο κεφάλαιο Ο ηλεκτρονόμος Buchholz. Ο ηλεκτρονόμος Buchholz τοποθετείται μεταξύ του δοχείου διαστολής και του σώματος του μετασχηματιστή. Είναι μια ευαίσθητη και αξιόπιστη ασφαλιστική διάταξη που χρησιμεύει για την προστασία του μετασχηματιστή από διαρροή και υπερθέρμανση, όπως θα εξηγήσουμε πιο αναλυτικά σε άλλη ενότητα. Τ.Ε,Ι. Κ_ΛΒ.λ.νΛΙ π. ΝίπΟ.νΩΤΗ - Κ.. ΝΠΤΕ,νΗ

62 ΚΕΦΑ.ν,ΛΙΟ Μονωτικά λάδια. Τα μονωτικά λάδια πρέπει να διατηρούν αναλλοίωτα τα χαρακτηριστικά τους σε θερμοκρασία μέχρι 100 C. Ο σχηματισμός λάσπης και η εμφάνιση οξύτητας είναι ανεπιθύμητα για ένα μετασχηματιστή. Η μεγάλη οξύτητα προκαλεί διάβρωση των διαφόρων στοιχείων του μετασχηματιστή, ενώ τα προϊόντα αυτής της διάβρωσης ελαττώνουν σημαντικά τη διηλεκτρική αντοχή του λαδιού. Η λάσπη και οι εναποθέσεις μειώνουν την αποτελεσματική ψύξη του μετασχηματιστή. Εχθρός της μόνωσης των μετασχηματιστών είναι η υγρασία, η παρουσία της οποίας οφείλεται σε διάφορες αιτίες. Οι πιο πιθανές από αυτές είναι η πλημελής στεγανότητα του κελύφους του μετασχηματιστή και η είσοδος νερού που σχηματίζεται από συμπυκνώματα υδρατμών στο δοχείο διαστολής. Το νερό που περιέχεται στα μονωτικά λάδια, εύκολα απορροφάται από τις μονώσεις των τυλιγμάτων, διότι το χαρτί της μόνωσης απορροφάει ευκολώτερα νερό από το λάδι. Η απορροφούμενη από τις μονώσεις υγρασία προκαλεί πολυμερισμό των μορίων της κυτταρίνης δηλαδή οδηγεί στη θερμογήρανση των μονώσεων των μετασχηματιστών. Τα μονωτικά λάδια είναι εύφλεκτα. Γι αυτό, για μετασχηματιστές που περιέχουν σημαντική ποσότητα λαδιού, πρέπει να προβλεφθεί ειδική δεξαμενή, κατάλληλης χωρητικότητας κάτω από το μετασχηματιστή ώστε να συγκεντρωθεί σε αυτήν το λάδι σε περίπτωση διάτρησης ή ελλιπούς στεγανότητας του κελύφους. Όταν ο μετασχηματιστής εγκαθίσταται σε κλειστό χώρο σε κτίριο με συνάθροιση κοινού, συνιστάται να περιέχει αντί μονωτικό λάδι άλλο ειδικό μη αναφλέξιμο υγρό. Τα πολυχλωριομένα Διφενύλια (PCBs) είναι γνωστά σαν ASKARELS, ή συνθετικά μονωτικά λάδια. Χρησιμοποιήθηκαν για ΙΟετίες λόγω των πολύ καλών μονωτικών ιδιοτήτων και της αντοχής τους σε υψηλές θερμοκρασίες. Είναι μη αναφλέξιμες πολύ σταθερς ουσίες των οποίων η οξείδωση είναι δυνατή μόνο πάνω από 100 C. Θεωρούνται όμως ισχυρά δηλητήρια, μη βιο-υποβιβαζόμενα, ώστε η συσσώρευσή τους στον ανθρώπινο οργανισμό, όπου είναι δυνατόν να περάσουν με την «τροφική αλυσσίδα» σε μακροχρόνια βάση (20-30 χρόνια) να δημιουργεί πολύ σοβαρούς κινδύνους. ΓΓ αυτό το λόγο έχει απαγορευθεί η χρήση τους. Τ.Ε.Ι. Κ-Α.Β.Λ.ν \Σ Π. ΜΠΟ.ΊΩΤΗ - Κ. ΜΜΈ.\Η

63 ΚΕΦΑ.νΛΙΟ 2ο Η χημική βιομηχανία δημιούργησε νέα μονωτικά υγρά με υψηλό σημείο ανάφλεξης σε αντικατάσταση των PCBs- Είναι τα σιλικονούχα και παραφινικά λάδια τα οποία διαφέρουν από τα PCBg στο ότι είναι βιο-υποβιβαζόμενα. 2.9 Εκλογή των μετασχηματιστών. Οι μετασχηματιστές είναι ελαιόψυκτοι εκτός αν έχουμε ειδικές συνθήκες περιβάλλοντος όπως, π.χ., εύφλεκτα υλικά και κίνδυνο πυρκαγιάς. Εκεί μπορεί να προσφέρουν περισσότερη ασφάλεια μετασχηματιστή με στερεή μόνωση. Έτσι, π.χ. συναντά κανείς μετασχηματιστές στερεός μόνωσης σε πλατφόρμες πετρελαίου, σε αποθήκες καυσίμων ή πυρομαχικών και σε εργοστάσια τροφίμων. Το κύκλωμα του μετασχηματιστή κατασκευάζεται στην πράξη, σε τυποποιημένες συνδεσμολογίες, που ονομάζονται ομάδες ζεύξης και συμβολίζονται όπως; Dy11, Dy5 κ.τ.λ. Το πρώτο γράμμα D δηλώνει συνδεσμολογία τυλιγμάτων Μ.Τ. κατά τρίγωνο και το δεύτερο γράμμα y συνδεσμολογία τυλιγμάτων Χ.Τ. κατά αστέρα. Ο αριθμός που ακολουθεί πολλαπλασιαζόμενος επί 30 δίνει τη γωνία με την οποία το τριφασικό σύστημα Χ.Τ. έπεται εκείνου της Μ.Τ. Χρησιμοποιείται συνήθως η Dy11. Επίσης οι μετασχηματιστές κατασκευάζονται σύμφωνα με πρότυπα DIN 42500, DIN 42511, DIN και DIN Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τρόποι δοκιμής περιγράφονται στα πρότυπα DIN-VDE και IEC 76. Το σχήμα (2.9) δείχνει δύο τύπους μετασχηματιστών ισχύος με τους χαρακτηρισμούς των ακροδεκτών. C Β Λ.. iis ιατνλια) Ητ Hi AN.SKHIi.V)... ι\ν IV IU VDEVVO& 1HC (Ι'τριιπνιαι \ν \ 0 VDl'i-in/.H) μτοη κπ?η χάνοΐΐ η -VIΣ κ>χΐη ; χαμηλη τοι?η Θ G-) νν... «. νΐ:>1-ππμ ΤΓ Τ,Κ η VDEvi-οΛ Ιώ.. X, Χι ANSI _..._ J H.S I Σχ. 2.9: Συμβολισμοί ακροδεκτών μετασχηματιστή ισχύος. τ.ε.ι. ic a b.a.v a;l π. ΜΠΟ.λίΙΤΗ - Κ. ΜΑΤΕ.ΤΗ

64 Το μέγεθος των μετασχηματιστών προσδιορίζεται με βάση την προβλεπόμενη μεγίστη ζήτηση για τα προσεχή 5 ή 10 χρόνια. Μεγαλύτερος μετασχηματιστής από την μεγίστη ζήτηση σημαίνει μικρότερες απώλειες χαλκού. Λόγοι εφεδρείας επιβάλουν πολλές φορές την εγκατάσταση, σε παράλληλη σύνδεση, δύο ή περισσοτέρων μετασχηματιστών. Οι μετασχηματιστές ισχύος σήμερα κατασκευάζονται στις πιο κάτω τυποποιημένες ισχύς: 25, 50, 100, 250, 400, 500, 630, 1000, 1600KVA. Από τη σειρά αυτή πρέπει να επιλεγεί ο μετασχηματιστής με βάση το μέγεθος που έχει προκύψει από την μελέτη στην οποία λαμβάνεται υπόψη. Ο συντελεστής ετεροχρονισμού του φορτίου. Ο συντελεστής χρήσης των καταναλώσεων. Ο συντελεστής ισχύος της εγκατάστασης. Κ ΕΦΑ.ν-\10 2ο Δεν επιτρέπεται γείωση του μετασχηματιστή στην πλευρά της Μ.Τ. Ο ουδέτερος της Χ.Τ. όμως γειώνεται στερεά κατά τα γνωστά. Η τάση του μετασχηματιστή εκλέγεται με την πρόβλεψη ότι όλα τα δίκτυα Μ.Τ. θα εξελιχθούν στην τάση των 20 KV. Οι κατασκευαστές προσφέρουν μετασχηματιστές που είναι δυνατόν να συνδεθούν σε δίκτυα στο τύλιγμα 20KV με απλή προσαρμογή στο τύλιγμα. Για την Χ.Τ. έχει υιοθετηθεί η τάση των 400V μεταξύ φάσεων (230V μεταξύ φάσης και ουδετέρου). Ο λόγος μετασχηματισμού συνιστάται να είναι μεταβλητός, στα όρια +-2,5 και +-5%. Ο μεταβλητός λόγος τάσεων επιτυγχάνεται με διακόπτη μεταγωγέα (TAPE CHANGER) που αλλάζει τον αριθμό των σπειρών στην πλευρά της Μ.Τ. Ο διακόπτης είναι στη Μ.Τ. γιατί εκεί το ρεύμα είναι μικρότερο από ότι στη Χ.Τ. Η αλλαγή της τάσης γίνεται αφού διακόψουμε την τάση και γειώσουμε τις φάσεις στη Μ.Τ. και στη Χ.Τ. Έστω π.χ. ότι έχουμε μετασχηματιστή με λήψεις 19,0-19,5-20,0-20,5-21,0 Κν. Έστω ότι στη λήψη των 20 KV η τάση του δευτερεύοντος είναι 360 V. Για να ανεβάσουμε την τάση παίρνουμε μία χαμηλότερη λήψη. π.χ. 19,5 ή 19,0 KV. τ.η.ι. Κ_ΛΒ.λ,νλΙ π. ΜΠΟ.λΩΤΗ - Κ.. ΜΊΤΕ.\Η

65 Κ.ΕΦΑ.\Α10 2» 2.10 Παραλληλισμός μετασχηματιστών. Ονομάζουμε έτσι τη λειτουργία δυο ή περισσοτέρων μετασχηματιστών, των οποίων τόσο τα πρωτεύοντα όσο και τα δευτερεύοντα έχουν ζευχθεί παράλληλα. Για να είναι δυνατός ο παραλληλισμός δύο μετασχηματιστών και να έχουμε μία ομοιόμορφη φόρτιση, δηλαδή οι μετασχηματιστές να διαρρέονται από ρεύματα ανάλογα με το μέγεθος τους, πρέπει να πληρούνται οι παρακάτω συνθήκες: Η σχέση των ισχύων τους να είναι μεταξύ 1/3 και 3. Οι ονομαστικές τάσεις και οι ρυθμίσεις στην Μ.Τ. να είναι ίσες. Επιτρέπονται ανοχές μέχρι ±0,05 %. Οι ονομαστικές τάσεις βραχυκύκλωσης να είναι ίσες με ανοχή 10% επί της τάσης βραχυκύκλωσης. Να έχουν ίδιες συνδεσμολογίες και να συνδεθούν με τους ανάλογους ακροδέκτες U-U, V-V, W-W. Αν δεν είναι ίδιες συνδεσμολογίες, επιτρέπεται ο παραλληλισμός μετασχηματιστών Dy 5 και Dy 11 όταν συμπίπτουν οι τάσεις τους με κατάλληλη αντιστοίχιση ακροδεκτών, όπως στον πίνακα (2.1). Πριν γίνει πλήρης παραλληλισμός πρέπει να ελεγχθεί αν υπάρχουν σφάλματα στην συνδεσμολογία. ΓΓ αυτό συνδέονται οι μετασχηματιστές στην Υ.Τ. και γίνεται με βολτόμετρα μέτρηση των τάσεων μεταξύ των ακροδεκτών που θα συνδεθούν στην Χ.Τ. Τα βολτόμετρα πρέπει να δείχνουν το πολύ 0,5% τάση, δηλαδή 0,1 V. Το σχήμα (2.10) δείχνει τον τρόπο μέτρησης για δύο μετασχηματιστές Dy 5 και Dy 11. Τ.Ε.Ι Κ.λΒ.Λ..ν.\Ε π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ.. Μ\ΤΕ.\Η

66 ΚΕΦΑ.νΑΙΟ 2i Πίνακας 2.1: Παραλληλησμός μετασχηματιστών συνδεσμολογιών Dy5 Dyll (VDE 0532). Οι μετασ χηματιστές δεν παραλληλίζονται συνδέοντας τα αντίστοιχα άκρα τους, γιατί δεν έχουν τον ίδιο δείκτη. Μπορεί να παραληλλησθούν με κατάλληλα αντιστοίχιση ακροδεκτών, όπως δείχνει ο πίνακας. ΗπιίΚίμιιτος, ί!ίγϊκτ?)ς Zwhf.iin; αχ4«0γχ πον Υψηλή τιίση Δίίίχ-ίης :Mmioy.i.KiTaTrfIiv Χαιπ)>,ή τά<η U 11L3 1\ L2 U 5 1ϋ IV 1W :υ 2V2W 5 II 1ϋ 1^^ IV :\ν 2V 2Γ ή \\\ IV 1U Λ ή IV 1U ι\ν 21 2\\ 2\ 11 1U IV 1W η. Λ Λ\ U 1WIV 2λ 21 ή 1WIV 1U 2V 2U 2\\ ή IV ιι; ι\ν 2L 2\\ 2\ Τ.Ε.Ι. Κ_λΒ.Λ.νΛΕ Π. ΜΠΟ.νΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.λΗ

67 ΚΕΦΑ.ΛΑΙΟ 2( 2.11 Ισχύς, θερμοκρασία των μετασχηματιστών. Ονομαστική ισχύς μετασχηματιστή είναι η ισχύς που επιτρέπεται να λειτουργεί διαρκώς ο μετασχηματιστής με τις πιο κάτω θεωρούμενες σαν κανονικές συνθήκες. Θερμοκρασία περιβάλλοντος εώς 40 C. Μέση ημερήσια θερμοκρασία εώς 30 C. Μέση ετήσια θερμοκρασία εώς 20 C. Υψόμετρο της εγκατάστασης εώς 1000 μέτρα. Το σχήμα (2.11) δίνει την μείωση της ισχύος έναντι της ονομαστικής για αύξηση θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Η επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας του λαδιού στο πιο πάνω στρώμα είναι 60 C έναντι της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Η μέγιστη συνεχώς επιτρεπόμενη θερμοκρασία των τυλιγμάτων δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 65 C πάνω από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Σ χ. 2.11: Επιτρεπόμενη διαρκής φόρτιση μετασχηματιστών σαν συνάρτηση της θερμοκρασίας του ψυκτικού (περιβάλλοντος). Τ.Ε.Ι. Κ_ΛΒ.Λ.νΛΕ Π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ.. M^TE.ΛH

68 Κ,ΕΦΛ.νΛΙΟ 2t To mo κάτω σχήμα (2.12) δίνει την μείωση της ισχύος έναντι της ονομαστικής για αύξηση του υψομέτρου της εγκατάστασης. \ \ \ V \ \ \ i Σ χ. 2.12: Επιτρεπόμενη ισχύς μετασχηματιστή σαν συνάρτηση του υψομέτρου της εγκατάστασης. Το υψόμετρο μετριέται από την επιφάνεια της θάλασσας. Ο πιο κάτω πίνακας 2.2, δίνει τους επιτρεπόμενους συντελεστές υπερφόρτισης του μετασχηματιστή για αντίστοιχους χρόνους υπερφόρτισης. πίνα κ α ς 2.2; Επιτρεπόμενη Διάρκεια Υπερφόρτισης Προηγούαενη Διάρκεια υπεροόρτισης [υπερφόρτιση (%)] φόρτισηΐ^τ) ΙΟ I h lh.30min Ih 30min 15miD 75 2h Ih 30min I5min 8min 90 Ih 30min 15min 8min 4min Το χρησιμοποιούμενο σύστημα ψύξης για τους μετασχηματιστές είναι εκείνο με φυσική κυκλοφορία του μονωτικού λαδιού (ΟΝΑΝ) σε εξωτερικούς σωλήνες ή ψυγεία. Τ.Ε.Ι. Κ.λΒ.Λ.ν.λΙ π. ΜΠΟ.νΩΤΗ - Κ. ΜΊΤΕ.νΗ

69 ΚΕΦΑ.νΛΙΟ 2ο Για να είναι εύκολη η απαγωγή θερμότητας από το κέλυφος και τα ψυγεία του μετασχηματιστή πρέπει να έχουν προβλεφθεί ανοίγματα αερισμού του χώρου στον οποίο είναι εγκατεστημένος. Σε ειδικές περιπτώσεις για να επιτύχουμε υπερφορτίσεις, μέχρι και 25%, εγκαθιστούμε ανεμιστήρες, για βεβιασμένη κυκλοφορία αέρα, στα ψυγεία των μετασχηματιστών. Επειδή αυτός ο τρόπος ψύξης απαιτεί την εγκατάσταση ειδικού εξοπλισμού, που πρέπει ενδεχομένως να συνδεθεί με εξαναγκασμένη κυκλοφορία του λαδιού στα ψυγεία με αντλία, επιβραδύνει την τιμή της εγκατάστασης, χρησιμοποιείται μόνο σε μεγάλες κατασκευές {ΜΙΣ πάνω από 5MVA) 2.12 Τάση βραχυκύκλωσης. Ονομάζουμε τάση βραχυκύκλωσης των μετασχηματιστών την τάση εκείνη του πρωτεύοντος, που με βραχυκυκλωμένο το δευτερεύον, έχουμε ονομαστικό ρεύμα. Αναγόμενη στην ονομαστική τάση του πρωτεύοντος δίνει την ονομαστική τάση βραχυκύκλωσης. Η τάση βραχυκύκλωσης έχει δύο συνιστώσεις την ωμική υ^ και την επαγωγική υ^. Η είνα ι. αναγεγραμμένη στην πινακίδα του μετασχηματιστή και κυμαίνεται (κατά DIN) από 4 έως 6%. Η ωμική συνιστώσα αντιστοιχεί στις απώλειες χαλκού και δίνεται από την; Up = (Απώλειες χαλκού) / (Απώλειες Ισχύος) Ενώ η Ux βρίσκεται από την: ux = Vu κ - u r Η πτώση τάσης στο μετασχηματιστή είναι ανηγμένη διαφορά τάσεων υπό φορτίο και σε κενό. Για συμμετρική φόρτιση έχουμε; όπου In το ονομαστικό ρεύμα. Για δεδόμενο φορτίο I, η πτώση τάσης είναι αντιστρόφως ανάλογη του ονομαστικού ρεύματος και της ονομαστικής ισχύος του μετασχηματιστή. τ.ε.ι. Κ-λΒ.Λ.\-λΙ π. ΜΠΟ.νΩΤΗ - Κ MVPE.VH

70 ΚΕΦΛ.νΛΙΟ Λειτουργία των μετασχηματιστών. Η κυριότερη αιτία καταστροφής των μετασχηματιστών προέρχεται από τη γήρανση των μονωτικών υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους. Παρά το γεγονός ότι τα υλικά αυτά είναι πολλά μπορούμε να τα κατατάξουμε σε δύο κατηγορίες: Τα μονωτικά λάδια Τα στερεά μονωτικά υλικά με βάση την κυτταρίνη, τις ρυτίνες και τα μονωτικά βερνίκια. Κάτω από την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών όλα τα πιο πάνω υλικά γηράσκουν. Το λάδι οξειδώνεται, αλλοιώνεται χημικά και σχηματίζει λήματα, ενώ τα στερεά υλικά χάνουν την ελαστικότητά τους, γίνονται εύθραστα, παθαίνουν σταδιακή ανθρακοποίηση που έχει σαν αποτέλεσμα την απώλεια της διηλεκτρικής τους αντοχής. Το μέγεθος των πιο πάνω ζημιών εξαρτάται όχι μόνο από την αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά και τη διάρκεια της υπερθέρμανσης. Η γήρανση των υλικών, είναι συνάρτηση του γινομένου χρόνος - θερμοκρασία. Διάφορες ερευνητικές εργασίες γύρω από το θέμα οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι ο υποβιβασμός των μονωτικών που ισοδύναμοί με το χρόνο μείωσης της ζωής του μετασχηματιστή δίνεται από τη σχέση: Τ -6{Θ0+Θ) Ο υποβιβασμός λόγω υπερθέρμανσης των μονωτικών υλικών περιορίζει χρονικά τη ζωή του μετασχηματιστή στη μισή διάρκειά της για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 6 C για θερμοκρασία λαδιού γύρω στους 100 C και θερμοκρασία του θερμού σημείου του τυλίγματος θο. Έτσι: Τ = 24,10 (98 - θο) /19,93 ο οποίος δίνει τον αριθμό ωρών λειτουργίας σε 24ωρη βάση σε θερμοκρασία θο που προξενεί την ίδια μείωση ζωής με 24ωρη λειτουργία του μετασχηματιστού σε θερμοκρασία 98 C. τ.ε.ι. Κ.ΛΒ.Λ.νλΕ π. ΜΠΟ.ΜΙΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.\Η

71 2.14 Δυνατότητες Υπερφόρτισης μετασχηματιστών. Είναι δυνατή η υπερφόρτιση των μετασχηματιστών εάν ληφθούν υπόψη ορισμένες παράμετροι όπως: Οι συνθήκες υπερφόρτισης των μετασχηματιστών κατά τις αμέσως προηγούμενες από την επικείμενη υπερφόρτιση ώρες. Η διάρκεια της υπερφόρτισης. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του μετασχηματιστή. Σε πίνακες δίνονται επιτρεπόμενες υπερφορτίσεις επί τους εκατό του ονομαστικού φορτίου του μετασχηματιστή με βάση την προηγούμενη φόρτισή του για μέγιστες αποδεκτές θερμοκρασίες = 100 C θερμοκρασία λαδιού = 105 C μέση θερμοκρασία του χαλκού. Οι πιο πάνω υπερφορτίσεις δεν προκαλούν μείωση της ζωής των μετασχηματιστών. Σημειώνεται ότι η μέση θερμοκρασία του χαλκού μετριέται με τη μέθοδο της μεταβολής της αντίστασης του τυλίγματος. Η τάση βραχυκύκλωσης εξαρτάται από τη γεωμετρία των τυλιγμάτων δηλαδή από τις μεταξύ τους αποστάσεις, από το εύρος τους σε ακτινική φορά, από τη διάταξή τους και τέλος από την κατανομή των αμπερελιγμάτων. Ενώ η απόσταση μεταξύ των τυλιγμάτων καθώς και εκείνη μεταξύ των τυλιγμάτων και του πυρήνα καθορίζεται κυρίως με βάση τις μέγιστες ηλεκτρικές καταπονήσεις των μονώσεων, τα υπόλοιπα από τα πιο κάτω μεγέθη μπορούν να μεταβληθούν. Πάνω ακριβώς σε αυτά τα μεγέθη επενεργεί ο κατασκευαστής για να επιτύχει τη ζητούμενη τάση βραχυκύκλωσης. Τα πράγματα βέβαια δεν είναι τόσο απλά, γιατί μεταβάλλοντας τα παραπάνω μεγέθη μεταβάλλεται και ο λόγος μεταξύ των βαρών του χαλκού και του σιδήρου, επομένως και η σχέση απωλειών. Είναι όμως γνωστό ότι για ένα μετασχηματιστή ο λόγος μεταξύ των βαρών χαλκού/σιδήρου πρέπει να βρίσκεται σε ορισμένα όρια, ώστε να επιβάλλει για κάθε περιοχή ισχύος, τάση βραχυκύκλωσης βέλτιστη. Η ωμική συνιστώσα της τάσης βραχυκύκλωσης είναι μικρότερη σε μέγεθος από την επαγωγική συνιστώσα και τείνει να ελαττωθεί όσο αυξάνει η ισχύς του μετασχηματιστή, ενώ τείνει να αυξηθεί η επαγωγική συνιστώσα. Εξαιτίας της επαγωγικής συνιστώσας ο μετασχηματιστής απορροφά μαγνητική ενέργεια από το δίκτυο, δηλαδή συμπεριφέρεται σαν επαγωγικό φορτίο. Τ.Ε.Ι. Κ.ΛΒΛ.\.λ1 π..\ιπο.\ωτη - Κ. Μ \Τ Ε.\Η

72 ΚΕΦΛ.νΛΙΟ 2; 2.15 Απώλειες χαλκού και σιδήρου. Ο μετασχηματιστής έχει συνεχώς, όσο είναι στο δίκτυο, απώλειες λόγω μαγνητικής υστέρησης και δινορευμάτων, οι οποίες λέγονται όπως έχουμε αναφέρει απώλειες σιδήρου ή απώλειες κενού. Εκτός αυτών των απωλειών έχουμε, ανάλογα με το φορτίο, ωμικές απώλειες που εξαρτώνται από το τετράγωνο του ρεύματος. Ο πίνακας (2.3) δίνει τα ανώτατα όρια των απωλειών. Συνολικά μπορεί κανείς να υπολογίζει για μικρούς μετασχηματιστές 4,5% απώλειες και για μεγάλους 2,5% για ονομαστικό φορτίο. Π ίν α κ α ς 2. 3 : Τ ά σ εις δοκ ιμ ής μ ετα σ χη μ α τισ τή και α π ο σ τ ά σ ε ις κ α τά V D E Ονομαστική τάση (KVi 20 Μεγίστη διαρκώ ; εκιτρεπόμενη τάση (KV) 24 Εν. τάση δοκιμή; τυλίγματος (Isec) (KV) 50 Εν. τάση δοκιμής μονο)τήρων (isec) (KV) 55 Κρουστική τάση δοκιμής ΐ2/50μ5 (KV) \25 Αποκομένη κρουστική τάση δοκιμής (KV) 145 Αποστάσεις μεταςύ μονωτήρων διέλευσης (mm) 210 Αποστάσεις μεταςύ ιράσεων και γης (mm) 215 Στον πιο κάτω πίνακα 2.4 δίνονται τα χαρακτηριστικά ηλεκτρικά μεγέθη τυποποιημένης σειράς μετασχηματιστή διανομής. π ίν α κ α ς 2. 4 : Η λ εκ τ ρ ικ ά Χ α ρ α κ τη ρ ισ τ ικ ά Τ υ π ο π ο ιη μ έ ν ω ν σ ε ιρ ώ ν. Μ ΙΣ Δ ια ν ο μ ή ς ΙΣ Χ Υ Σ Α π ώ λ ε ιε ς σε κ ε νή Α π ώ λ ε ιε ς σε ο νομ. Ρ εύ μ α Τ ά σ η Μ /Σ λ ε ιτ ο υ ρ γ ία φ όρτιση μ α γ ν η τ ίσ εω ς β ρ α χ υ κ ύ κ λ ω σ η ς KVA W W , , , τ.ε.ι Κ.ΛΒ.Λ.νΛΙ Π. ΜΠΟ.νΩΤΗ - Κ.. Μ \ΤΕ,\Η

73 Για απώλειες ισχύος ισχύει: Pv=PFe+Pcu( I / Ιγ)'= Ppe + Pcu ( S / S όπου: Ppe = απώλειες σιδήρου (W), Pcu 2 απώλειες χαλκού υπό ονομαστικό ρεύμα, (l/lr) = ρεύμα/ονομαστικό ρεύμα, {S I S^f = ισχύς/ ονομαστική ισχύς. Για τις απώλειες ενέργειας σε μια χρονική περίοδο Τ και για σταθερό ρεύμα I σε μια περίοδο ισχύει: W = P f. T + P (I/I,)^T ^ Γ ια τις απώλειες ενέργειας για οποιοδήποτε ρεύμα μεταβαλλόμενο σε μία χρονική στιγμή Τ ισχύει: W = (P p e + P c e ( L a x > Ϋ Θ) Τ ρεύμα. όπου: Lax ' L είναι το μέγιστο και ονομαστικό ρεύμα, Τ η χρονική περίοδος, θ ο συντελεστής χρόνου απωλειών =πι^, m ο συντελεστής φόρτισης = μέσο/μέγιστο Οι μέγιστες απώλειες σιδήρου και χαλκού ορίζονται στα DIN 42500, DIN 42501, DIN Ωστόσο στο εμπόριο υπάρχουν μετασχηματιστές με απώλειες κάτω από τα DIN πρότυπα. Έτσι πρέπει κατά την αγορά του μετασχηματιστή να ληφθεί υπ' όψη το μέγεθος των απωλειών. τ.ε.ι. Κ-λΒ.ν.νΛΤ π. NinO.UiTH - Κ. ΜΥΡΕ.\Η

74 === ^.. ΚΕΦΑ.νΛΙΟ 2.16 Δοκιμές Μετασχηματιστών. Για την παραλαβή ενός μετασχηματιστή από τις διεθνείς προδιαγραφές ορίζονται συγκεκριμένες δοκιμές. Οι δοκιμές αυτές χωρίζονται όπως είναι γνωστό, σε «σειράς», που γίνονται σε κάθε μετασχηματιστή και «τύπου» που γίνονται σε ένα κομμάτι από κάθε παρτίδα. Στην περίπτωση ενός - δύο μετασχηματιστών η παραλαβή μπορεί να γίνει με επανάληψη ορισμένων δοκιμών, εφ όσον ο κατασκευαστής έχει δελτίο με όλες τις δοκιμές σειράς. Για τις δοκιμές τύπου, αρκεί και το πιστοποιητικό δοκιμής σε μετασχηματιστή που έχει κατασκευαστεί με την ίδια μελέτη. Οι δοκιμές σειράς για τους μετασχηματιστές είναι: Μέτρηση αντιστάσεων τυλιγμάτων Μέτρηση λόγου μετασχηματιστή σε όλες τις θέσεις (λήψεις) Μέτρηση τάσεως βραχυκυκλώσεως και απωλειών χαλκού Μέτρηση απωλειών κενού και ρεύματος μαγνητίσεως Δοκιμή εφαρμοζόμενης υπέρτασης βιομηχανικής συχνότητας. Μονοφασική τάση που καθορίζεται από το «επίπεδο μόνωσης» του μετασχηματιστή και είναι συνήθως μέχρι 2,5 φορές την ονομαστική τάση του αντίστοιχου πηνίου. Εφαρμόζεται μεταξύ αυτού και του άλλου πηνίου που έχει βραχυκυκλωθεί με το δοχείο του μετασχηματιστή και έχει γειωθεί. Διάρκεια 1min. Με τον τρόπο αυτό, ελέγχεται η μόνωση μεταξύ πηνίου πρωτεύοντος - δευτερεύοντος και πηνίου πρωτεύοντος - δοχείου. Δοκιμή επαγώμενης υπέρτασης σε διπλάσια συχνότητα. Τριφασική τάση διπλάσια της ονομαστικής επάγεται στον μετασχηματιστή για 1 min. Με τον τρόπο αυτό ελέγχεται η μόνωση μεταξύ στρώσεων και μεταξύ σπειρών, γιατί έχουμε διπλάσια τάση. Τ.Ε.Ι. Κ-λΒ.Λ.νΛΣ π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ - Κ.. Μ \ΤΕ.\Η

75 Κ.ΕΦΑ.ν \ΙΟ 2ο Ol δοκιμές τύπου για τις οποίες χρειάζεται τουλάχιστον πιστοποιητικό είναι: Θερμική αντοχή του μετασχηματιστή. Οι μέγιστες απώλειες του μετασχηματιστή εφαρμόζονται με κατάλληλο κύκλωμα και μετριώνται οι θερμοκρασίες του μονωτικού λαδιού και των τυλιγμάτων. Πρέπει, οι θερμοκρασίες αυτές να μην υπερβαίνουν τις καθορισμένες από τις προδιαγραφές. Όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, η δοκιμή αυτή αποτελεί επιβεβαίωση της ισχύος του μετασχηματιστή. Δοκιμή κρουστικής αντοχής. Με κατάλληλη γεννήτρια δοκιμάζεται το κάθε πηνίο σε αντοχή σε κρουστικά κύματα που προσομοιώνουν τις υπερτάσεις του δικτύου λόγω κεραυνών ή ανοιγοκλεισίματος διακοπτών. Μέτρηση ακουστικού θορύβου. Μέτρηση ραδιοφωνικών παρεμβολών. Με την μέτρηση αυτή διαπιστώνουμε αν υπάρχουν προεκκενώσεις στον μετασχηματιστή. Τέλος, μια σημαντική δοκιμή που γίνεται μετά από συμφωνία με τον κατασκευαστή, είναι η δοκιμή αντοχής σε βραχυκύκλωμα. Η θερμική ικανότητα του μετασχηματιστή για αντοχή στα βραχυκυκλώματα όπως ορίζονται από τις διεθνείς προδιαγραφές γίνεται με υπολογισμούς. Η μηχανική ικανότητα αποδεικνύεται με την υποβολή σε διαδοχικά βραχυκυκλώματα διαρκείας 0,5 sec που πρέπει να αντέξει. Η δοκιμή απαιτεί μεγάλη ισχύ και στην Ελλάδα μπορεί να γίνει μόνο στο Κέντρο Δοκιμών ΚΔΕΠ της ΔΕΗ, στη Παλλήνη. Τ.Ε.Ι. Κ.λΒ.Λ.νΛΙ π. Μπθ.\ΩΤΗ - Κ. ΜΜ>Ε.\.Η

76 Κ,ΕΦΑ.νΛΙΟ 2i Τα αποτελέσματα των μετρήσεων του μετασχηματιστή υπόκεινται σε ανοχές σύμφωνα με το IEC 76 όπως ο πίνακας 2.5 που ακολουθεί: Π ίν α κ α ς 2.5 ΕΓΓΥΗΜΕΝΗ ΤΙΜΗ Ο νομασ τικός λόγος μετασχηματιστού ΑΝΟΧΗ + 0,5% ή 1/10 των μετρηθέντωνν ονομαστικώ ν τάσεων βραχυκυκλώσεως. Ισχύει η μικρότερη των δύο τιμών. Ονοα. Τάση Βραχυκυκλώσεο): ±10% Απώλειες Κενής Λειτουργία; ± 15% Ένταση Κενής Λειτουργίας ±30% Α πώ λειες (λόγω ) φορτίου με μέση θερμοκρασία ±15% τυλιγμάτων 75 C Συνολικές Απώλειες (κενού και φορτίου) ±10% Στάθμη Θορύβου ±3dB i1 τ,ε.ι. Κ-λΒ.Λ.νΛΕ Π. ΜΠΟ.\ΩΤΗ Κ. Μ\ΤΕ.\Η

77 ΚΕΦΑ.ν.ΛΙΟ 2d 2.17 Προστασία των μετασχηματιστών. Ένας μετασχηματιστής μπορεί να υποστεί σοβαρή βλάβη στις εξής περιπτώσεις: Παρατεταμένο βραχυκύκλωμα. Διαρκής υπερφόρτηση. Εσωτερικά σφάλματα και έλλειψη λαδιού. Η προστασία ενός μετασχηματιστή σε βραχυκυκλώματα πρέπει να γίνει οπωσδήποτε, γιατί μπορεί να δημιουργηθεί πυρκαγιά. Μια διεξοδική προστασία σε διαρκή υπερφόρτιση ή στα διάφορα σφάλματα εσωτερικά του μετασχηματιστή δεν είναι πάντα κανόνας. Γίνεται συνήθως σε μεγάλους μετασχηματιστές. Πιο κάτω θα δούμε τους διάφορους τρόπους προστασίας των μετασχηματιστών Προστασία σε βραχυκύκλωμα. Οι μετασχηματιστές αντέχουν χωρίς βλάβες ή άλλα μειονεκτήματα σε ρεύματα βραχυκυκλωμάτων για 2-3 δευτερόλεπτα (όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα 2.6) και μάλιστα όταν το βραχυκύκλωμα γίνεται στους ακροδέκτες του δευτερεύοντος, οπότε τα ρεύματα είναι φορές μεγαλύτερα του ονομαστικού. Π ίν α κ α ς 2.6 Ισχύ; KVA Τάση (Υιαχί ΚίΛ'λωση; % 4? 6.25 Μ έγισ το: γρόνο: ύραχοκυκλωσης sec Ρευαα [^ραχικύκλίιίση; ονομ.ρεύμα=ι,;/ικ 2.S Η προστασία γίνεται ή με ασφάλειες σκόνης ή με διακόπτες ισχύος στη Μ.Τ. Στην περίπτωση παραλληλισμένων μετασχηματιστών σαν ισχύς λαμβάνεται το άθροισμα των ονομαστικών ισχυών. Οι ασφάλειες δεν προστατεύουν όμως τον μετασχηματιστή σε συνεχή υπερφόρτιση, γιατί η ελάχιστη ένταση στην οποία λειώνουν είναι 2,5-3 φορές η ονομαστική έντασή τους. Π.χ. μετασχηματιστής 630KVA / 20KV με ονομαστικό ρεύμα 18,2Α στη Μ.Τ. ασφαλίζεται με ασφάλεια των 40 ή 63 Α. Οι ασφάλειες αυτές λειώνουν σε ρεύματα μεγαλύτερα των 120 A και 189 A αντίστοιχα. Ασφάλειες προτιμούνται έναντι των διακοπτών ισχύος σαν μέσα προστασίας γιατί περιορίζουν το ρεύμα βραχυκύκλωσης, όπως είδαμε στο πρώτο κεφάλαιο και είναι φθηνότερες. Δεν μπορούν όμως να χρησιμοποιηθούν ασφάλειες για απόζευξη υπό φορτίο, γγ αυτό πρέπει να συνδιάζονται με διακόπτες φορτίου. τ.ε.ι. Ε.λΒ.Λ.ν-\3; π. Μ Π Ο.\ηΤΗ - κ. \π Τ Ε.\Η

78 ΚΕΦΑ.νΛΙΟ 2. Ol ασφάλειες πρέπει να συνεργάζονται με τους ηλεκτρονόμους γης της ΔΕΗ. Γι αυτό το λόγο το μέγεθός τους περιορίζεται στα Α, δηλαδή σε ισχύ μετασχηματιστή 630 έως 1250 KVA. Χρησιμοποιούνται επίσης και διακόπτες ισχύος για προστασία. Είναι ακριβότερη λύση, αλλά μπορούν να συνδυαστούν και με άλλα μέσα προστασίας (Buchholz) και μπορούν να συντονιστούν πιο εύκολα με τους διακόπτες αναχώρησης της γραμμής. Οι ηλεκτρονόμοι σταθερού χρόνου μπορεί να ρυθμιστούν μέχρι το δεκαπλάσιο της ονομαστικής έντασης του μετασχηματιστή για χρόνους 0,6 sec. Τα στοιχεία στιγμιαίας λειτουργίας πρέπει να διεγείρονται σε εντάσεις μεγαλύτερες του δεκαπλάσιου ρεύματος. Αν αυτό δεν γίνεται πρέπει να βγουν εκτός τα στιγμιαία στοιχεία Προστασία μετασχηματιστών σε υπερφόρτιση. Η προστασία σε παρατεταμένη συνεχή υπερφόρτιση γίνεται χρησιμοποιώντας θερμόμετρα λαδιού ή θερμίστορς που είναι εμφυτευμένοι στα τυλίγματα του μετασχηματιστή κατά την κατασκευή του. Επιπροσθέτως χρησιμοποιούνται αυτόματοι, διακόπτες ισχύος ή ασφάλειες που σκοπό έχουν να περιορίσουν την υπερφόρτιση. Οι ασφάλειες χρησιμοποιούνται μέχρι 400 Α, έχουν την ονομαστική ένταση του δευτερεύοντος και είναι τύπου ΝΗ (HRC). Οι αυτόματοι ρυθμίζονται στην ονομαστική ένταση του μετασχηματιστή. Τα θερμόμετρα λαδιού παρακολουθούν τη θερμοκρασία του ανώτερου στρώματος λαδιού. Αυτή πρέπει να είναι κατώτερη των Μπορεί να έχουμε υπερθερμοκρασίες, π.χ. στους 80 C, μία σήμανση οπτική, ακουστική ή και σε υψηλότερες θερμοκρασίες, π.χ. 95 C, μία απόζευξη του μετασχηματιστή. Έτσι σε κάθε θερμόμετρο υπάρχουν συνήθως δύο οριακοί δείκτες, ο μπλέ για σήμανση και ο κόκκινος για απόζευξη. Ο σωστότερος τρόπος είναι η παρακολούθηση της θερμοκρασίας των τυλιγμάτων με θερμίστορς. Μια τέτοια διάταξη με προειδοποίηση και απόζευξη δίνεται στο σχήμα (2.13). Συνήθως, ακόμα και σε μεγάλους μετασχηματιστές, π.χ. 630 KVA, αρκούμαστε στη χρήση θερμομέτρων λαδιού. Ωστόσο αυτή η προστασία εφαρμόζεται σε μετασχηματιστές ξηρής μόνωσης. Τ.Ε.Ι. Κ,λΒ.Λ.νΛΙ π. ΜΠθ.\ητΗ - κ. ν π τ ε.ίη

79 K1 ^2 Κ3 Ηΐ HU pexai απόςευζης ρελαί προειδοττοίησητ χρονικό ρελαί ενδεικτική λυχνία κόρνα Ν1.Ν2 γέφυρες ενισχυτών Σχ.2.13: Προστασία μετασχηματιστή με θερμίστορς (ψυχρούς αγωγούς). Υπάρχουν δύο κυκλώματα θερμιστόρων; της προειδοποίησης και της απόζευξης, π.χ. 85 C και 95 C Προστασία κατά εσωτερικών σφαλμάτων και έλλειψης λαδιού, ηλεκτρονόμοι Buchholz. Σε ελαιόψυκτους μετασχηματιστές μπορούν εύκολα να ανιχνευθούν με τους ηλεκτρονόμους Buchholz τα σφάλματα που οδηγούν σε ανάπτυξη αερίων ή σε έντονη ροή του λαδιού. Η ανίχνευση δεν διορθώνει προφανώς το σφάλμα, αλλά μας προειδοποιεί να σταματήσουμε εγκαίρως τον μετασχηματιστή αλλιώς υπάρχει κίνδυνος μεγάλης ζημιάς. Δηλαδή, από με ηλεκτρονόμο Buchholz σημαίνει ότι ο μετασχηματιστής πρέπει να σταματήσει τη λειτουργία του, να επιθεωρηθεί και ενδεχομένως να επισκευστεί. π. ΜΠΟ.τΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.ΤΗ

80 ο ηλεκτρονόμος Buchholz (σχήμα 2.14) τοποθετείται στο σωλήνα μεταξύ δοχείου του μετασχηματιστή και του δοχείου διαστολής. Έχει δύο διακόπτες άνωσης (φλοτερο-διακόπτες) 1 και 2 και ένα διακόπτη 4 που εργάζεται με μία πλάκα 3, κάθετη στη ροή του λαδιού. Αν σχηματιστούν φυσαλίδες ή έχουμε έλλειψη λαδιού, τότε κλείνει ο διακόπτης 1 και δίνει σήμανση Α1 (κινδύνου). Αν τα αέρια που εκλύονται είναι αρκετά, τάτε γεμίζει αέρια ο ηλεκτρονόμος και κλείνει ο διακόπτης 2 που δίνει σήμα Α2 (για αποσύνδεση). Έχουμε αποσύνδεση επίσης αν δημιουργηθεί έντονη ροή μετά από βραχυκύκλωμα ή μεγάλη εσωτερική βλάβη, οπότε πιέζεται η πλάκα 3 και κλείνει ο διακόπτης 4. Ο ηλεκτρονόμος Buchholz προστατεύει σε σφάλματα μόνωσης, βραχυκυκλώματα και σε διαρροή λαδιού. Συνήθως εφαρμόζεται μόνο σε σχετικά μεγάλους μετασχηματιστές, π.χ. 630 KVA και άνω, για οικονομικούς λόγους. Χρειάζεται προσοχή σε σεισμόπληκτεο περιοχές να μπαίνουν ηλεκτρονόμοι που δεν διεγείρονται από σεισμούς. Σ χ : Ηλεκτρονόμος buchholz. Εγκατάσταση μεταξύ δοχείου ΜΣ και δοχείου διαστολής. 1 πλωτήρας για προειδοποίηση, 2 πλωτήρας για άμεση διέγερση, 3 διακόπτης που διεγείρεται από έντονη ροή, 4 ελατήριο συγκράτησης, 5 δοχείο διαστολής, 6 δοχείο μετασχηματιστή, Α, ακροδέκτης προειδοποιητικού σήματος, Α2 ακροδέκτης σήματος διέγερσης προς διακόπτη. Τ.Ε.1. Κ_λΒ.Λ.νΛΙ Π. Μ Π Ο.\Ω ΤΗ -Κ. ΜΊΤΕ.ΤΗ

81 Διαφορική προστασία. Στη διαφορική προστασία γίνεται σύγκριση των ρευμάτων πρωτεύοντος και δευτερεύοντος (σχήμα 2.15 ). Για να γίνει αυτό χρειαζόμαστε από τρείς μετασχηματιστές έντασης στη μέση και χαμηλή τάση. Πρέπει να ληφθεί υπόψη η συνδεσμολογία του μετασχηματιστή. Για ένα μετασχηματιστή ισχύος συνδεσμολογίας Dy5, χρειαζόμαστε ένα πρόσθετο μετασχηματιστή τριφασικό Dy5 που επιφέρει τη στροφή των ρευμάτων του πρωτεύοντος για να συμπέσουν με τα ρεύματα του δευτερεύοντος. Κατόπιν γίνεται η σύγκριση σε ένα ηλεκτρονόμο ο οποίος διεγείρει το διακόπτη ισχύος στη Μ.Τ. Η διαφορική προστασία είναι σχετικά ακριβή. Έτσι εφαρμόζεται σε μετασχηματιστές των 1250 KVA και άνω. Η ζώνη προστασίας εκτείνεται μεταξύ των δύο μετασχηματιστών μέτρησης. Σφάλματα που διεγείρουν το σύστημα της διαφορικής προστασίας είναι τα ακόλουθα; Τριφασικά, διφασικά, γης, τύλιγμα-τύλιγμα, βραχυκύκλωμα σπειρών. Η διαφορική προστασία έχει το πλεονέκτημα ότι περιορίζει την ζημιά στο ελάχιστο, σε σχέση με την προστασία Buchholz. Σχ. 2.15: Διαφορική προστασία ΜΣ Dy. 1.Μ ετασχηματιστής ισχύος υπό προστασία, 2 ΜΣ μέτρησης, 3 Μ Σ προσαρμογής Dy, 4 Ηλεκτρονόμος σύγκρισης, A είσοδος ρευμάτων πρωτεύοντος, Β είσοδος ρευμάτων δευτερεύοντος, C γείωση, D έξοδος προς διακόπτη. Τ.Ε.1. Κ.λΒ.Λ.νλΣ Π. Μ Π Ο.\αΤΗ - Κ.. M VPE.\H

82 ΚΕΦΑ,νΛΙΟ 2ο 2.18 Εγκατάσταση και ψύξη μετασχηματιστών. Η εγκατάσταση μπορεί να γίνει όπως είπαμε και στο πρώτο κεφάλαιο υπαίθρια ή στεγασμένη. Υπαίθριες εγκαταστάσεις, πρέπει να έχουν κατάλληλους μονωτήρες διέλευσης και τα καλώδια κατάλληλες ακροκεφαλές. Οι μετασχηματιστές πρέπει να βαφούν με κατάλληλο χρώμα από εποξειδικές ρητίνες. Υπαίθριες εγκαταστάσεις είναι εκτεθειμένες σε κινδύνους βραχυκυκλώματος. Πρέπει δε να ελεχθεί κατά πόσο η ηλιακή ακτινοβολία επηρρεάζει την ψύξη τους. Υπαίθριες ή στεγασμένες εγκαταστάσεις ελαιόψυκτων μετασχηματιστών τοποθετούνται πάνω σε κατάλληλη διαμορφωμένο στεγανό λάκο από σκυρόδεμα με χαλίκια, όπως δείχνει το σχήμα (2.16). Σκοπός αυτής της κατασκευής είναι, α) να μην μπορεί να διαρεύσει λάδι στο έδαφος β) σε περίπτωση έκρηξής του και πυρκαγιάς να μειωθεί η ποσότητα του λαδιού που μπορεί να καεί. Χώρος των μετασχηματιστών. Διαστάσεις: Το πλάτος και βάθος πρέπει να εξασφαλίζουν διάδρομο 0,7m τουλάχιστον, κατά προτίμηση 1,5m. Το ύψος πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,5m πάνω από το άκρο του μετασχηματιστή. Δάπεδο: Είναι από σκυρόδεμα διαμορφωμένο όπως στο σχήμα. Ο μετασχηματιστής πατάει πάνω σε σιδηροτροχές. Αερισμός: Η είσοδος του αέρα είναι στο χαμηλότερο σημείο. Η έξοδος του αέρα είναι στο υψηλότερο σημείο. Η επιφάνεια εξόδου είναι 10% μεγαλύτερη από την επιφάνεια εισόδου. Η επιφάνεια εξόδου εξαρτάται από την διαφορά υψομέτρου h από το μέσο του έως το μέσο του ανοίγματος εξόδου. Το σχήμα (2.17) δείχνει την επιφάνεια εξόδου σαν συνάρτηση του h, για πλήρες άνοιγμα. Αν το άνοιγμα έχει σχισμές αυξάνεται κατά 10%, αν έχει γρίλιες κατά 50%. Π.χ. Μετασχηματιστής 1250 KVA κατά D1N σειρά A έχει μέσο όρο ύψος 0,8m. Το ύψος του ανοίγματος εξόδου είναι για h= 3,3-0,8=2,5m. Από την καμπύλη έχουμε επιφάνεια εξόδου 0,8 m^ και επειδή έχουμα γρίλιες αυτή επαυξάνεται στο 1,2 m^. Η επιφάνεια εισόδου είναι 1,2 X 0,9 m^ Τ.Ε.Ι. Κ_λΒ.Λ.νΛΙ π. ΜΠΟ-\ΩτΗ - R. M^ PE.\H

83 Σχ.2.16 : Εγκατάσταση ελαιόψυκτου μετασχηματιστή ισχύος. 1 οδηγοί καλωδίων, 2 λαμαρίνα γαλβανισμένου χάλυβα, 3 έξοδος αέρα, 4 σωλήνας για άντληση λαδιού, 5 δάπεδο, 6 έξοδος αέρα, 7 χαλίκια. π. ΜΠΟ.νΩΤΗ - Κ ΜΥΡΕ.\Η

84 επιφάνεια εξόδου μ»;χ()ΐ 2500 kva. ΟΙΝ 425'Χ ocipc A αιοκπρυφη σηοοταση -puv μπασχημαιιοιή εηιφονπος Γξοδου Σχ.2.17: Επιφάνεια εξόδου αερισμού κτισματος μετασχηματιστή. Τ.Ε.1. Κ-ΑΒ.Α.νΛΕ Π, ΜΠΟ.νΩΤΗ -Κ. MVPE.VH

85

86 3.1 Ηλεκτρικός πίνακας (Κατασκευή) Γενικά Ο ηλεκτρικός πίνακας που κατασκευάστηκε είναι χαλύβδινος με σύστημα ράγιας. Αυτοί οι πίνακες είναι φθηνοί, μηχανικά ανθεκτικοί και παρουσιάζουν αντοχή στη φλόγα σε περίπτωση πυρκαγιάς. Ο ρευματοδότης του πίνακα είναι τύπου σούκο 10Α / 250V AC. Στις ράγιες προσαρμόζονται (κουμπώνουν) τα διάφορα υλικά του πίνακα; - Διακόπτες, οι οποίοι τοποθετούνται στους πίνακες για να ελέγχουν τα κυκλώματα που αναχωρούν απ αυτούς. - Ασφάλειες, που ορίζονται σαν μια διάταξη που μέσα σε καθορισμένα χρονικά περιθώρια διακόπτει την τροφοδότηση ενός κυκλώματος, όταν η ένταση σ αυτό ξεπεράσει την ονομαστική της τιμή. Παρεμβάλλεται σε σειρά και στην αρχή του κυκλώματος που προστατεύει. - Ηλεκτρονόμους, οι οποίοι αποτελούνται από έναν ηλεκτρομαγνήτη και όταν τροφοδοτηθούν με ρεύμα έλκουν τον οπλισμό τους. Η κίνηση του οπλισμού μεταδίδεται μηχανικά σε ορισμένο αριθμό ηλεκτρικών επαφών οι οποίες ανοίγουν, αν ήταν κλειστές (επαφές ηρεμίας ή απόζευξης) ή κλείνουν αν ήταν ανοικτές (επαφές εργασίας ή ζεύξης). Αν το πηνίο του ηλεκτρονόμου διαρρέεται από ρεύμα λέμε ότι ο ηλεκτρονόμος είναι σε διέγερση και στην αντίθετη περίπτωση λέμε ότι είναι σε αποδιέγερση ή ηρεμία.(τα πηνία όσο και οι επαφές που ανήκουν στο ίδιο πηνίο χαρακτηρίζονται στο σχέδιο με μικρό γράμμα). - Ενδεικτικές λυχνίες. - Μπουτόν (Start-Stop). τ.ε.ι. ΚΑΒΑΛ.λΣ π. Μ ΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.ΛΗ

87 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο 3.2 Συνδεσμολογία του πίνακα Ακολουθεί το μονογραμμικό κύκλωμα του πίνακα που αποτελείται από δύο κυκλώματα όπου το ένα τροφοδοτείται με ρεύμα από αδιάλειπτη παροχή, δηλ. όταν η ΔΕΗ δεν μας παρέχει ρεύμα, παίρνουμε από το ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος (Η/Ζ),σχήμα (3.1), και το άλλο από μη αδιάλειπτη παροχή (ΔΕΗ), σχήμα (3.2). 1Διακόπτη 1Χ40 A 1Ασφάλεια 1X 10 A (ΜΙΝΙΟΝ) 1Ασφάλεια θερμική 1Χ6 A 7 ηλεκτρονόμους 4 ενδεικτικές λυχνίες 2 μπουτόν (start) 1σειρήνα 1μπουτόν (stop) Το κύκλωμα του οχρυατος 3.2 περιλαμβά^ι 1Διακόπτη 1Χ40 A 1Ασφάλεια 1ΧΙΟ A (ΜΙΝΙΟΝ) 1ηλεκτρονόμο 1ενδεικτική λυχνία π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

88 - m - i T.E.I. ΚΑΒΑ/νΛΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - K. ΜΥΡΕΛΗ

89 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο 3.-S Λειτουργία του ηλεκτρικού πίνακα. Στην κατασκευή αυτή κάνουμε χρήση των εξής επαφών: - του ηλεκτρονόμου Buchholz, καί - του θερμομέτρου. Εξαρτήματα που υπάρχουν όπως έχουμε δει, πάνω στον μετασχηματιστή. Ο ηλεκτρονόμος Buchholz, (όπως έχουμε αναφέρει στο δεύτερο κεφάλαιο), αποτελείται από δύο επαφές: - την πρώτη επαφή Buchholz Ν1, η οποία ενεργοποιείται όταν έχουμε έλλειψη λαδιού, στο μετασχηματιστή και - η δεύτερη επαφή Buchholz Ν2, που ενεργοποιείται όταν έχουμε βραχυκύκλωμα στο εσωτερικό του μετασχηματιστή. Οι επαφές Buchholz Ν1, Ν2, συνδέονται στον πίνακα με τους ηλεκτρονόμους α και γ αντίστοιχα. Έτσι όταν ο μετασχηματιστής παρουσιάσει έλλειψη λαδιού, κλείνει η επαφή Ν1, ο ηλεκτρονόμος α διεγείρεται και ενεργοποιούνται οι εξής επαφές του ηλεκτρονόμου α: - η επαφή α1 κλείνει και η ενδεικτική λυχνία ανάβει, -η πσφπ \<hdva rai η Ά ψ ν α χτυπά. Επίσης όταν προκόψει βραχυκύκλωμα στο εσωτερικό του μετασχηματιστή, κλείνει η επαφή Ν2, ο ηλεκτρονόμος γ διεγείρεται και ενεργοποιούνται οι εξής επαφές του ηλεκτρονόμου γ: - η επαφή γ1 κλείνει και η ενδεικτική λυχνία ανάβει, - η επαφή γ2 κλείνει και ο μο ιασχηματιστής αποσυνδέεται από τη Μ.Τ. Το θερμόμετρο περιέχει και αυτό δύο επαφές που ρυθμίζονται σε επιθυμητές θερμοκρασίες: - Η πρώτη επαφή του θερμομέτρου Τ1 ενεργοποιείται όταν η θερμοκρασία του λαδιού φθάσει στους 60 C και - Η δεύτερη επαφή του θερμομέτρου Τ2 ενε^3γοποιείται όταν η θερμοκρασία του λαδιού φθάσει στους 75 C. π. Μ ΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕ.\Η

90 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο O l επαφές του θερμομέτρου Τ1,Τ2, συνδέονται και αυτές στον ηλεκτρικό πίνακα με τους ηλεκτρονόμους β και δ αντίστοιχα. Έτσι όταν η θερμοκρασία του λαδιού φθάσει στους 60 C, η επαφή του θερμομέτρου Τ1 κλείνει και ενεργοποιούνται οι εξής επαφές του ηλεκτρονόμου β; - η επαφή β1 κλείνει και η ενδειι^τική λυχνία ανάβει, -π επ αφ ή δ 'π Η ν α κ α ί η ό ε ιρ π ν α ^ τν π α. Επίσης όταν η θερμοκρασία του λαδιού φθάσει στους 75 C - (θερμοκρασία υψηλή για το λάδι του μετασχηματιστή), η επαφή του θερμομέτρου Τ2 κλείνει και ενεργοποιούνται οι εξής επαφές του ηλεκτρονόμου δ: - η επαφή δ1 κλείνει και η ενδεικτική λυχνία ανάβει, - η επαφή δ2 κλείνει και ο μετασχηματιστής αποσυνδέεται από το δίκτυο Μ.Τ. Πιέζοντας το μπουτόν S1 οπλίζει ο ηλεκτρονόμος ε και οι επαφές του δίνουν τάση στις ενδεικτικές λυχνίες. Οι λυχνίες ανάβουν βεβαιώνοντας έτσι τη σωστή λειτουργία τους (τεστ λυχνιών). Πιέζοντας το μπουτόν S2 δίνουμε τάση στη σειρήνα μέσω της κλειστής επαφής Κ1, η σειρήνα χτυπά και μας ενημερώνει για τη σωστή λειτουργία της (τεστ σειρήνας). Η τάση στα άκρα της σειρήνας μπορεί να διακοπεί, σταματώντας έτσι να χτυπά, αν πατήσουμε το μπουτόν stop, όπου ανοίγει η επαφή Κ1 και η Κ2 κλείνει ανοίγοντας μόνο αν διεγερθεί ένας από τους ηλεκτρονόμους. Όταν η ΔΕΗ μας παρέχει ρεύμα ο ηλεκτρονόμος θ είναι συνεχώς οπλισμένος με την επαφή Θ1 κλειστή, την ενδεικτική λυχνία να μας ενημερώνει για την σωστή λειτουργία της ΔΕΗ και την επαφή Θ2 ανοιχτή. Ενώ σε περίπτωση διακοπής του ρεύματος η επαφή Θ2 κλείνει και η σειρήνα χτυπά. π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

91 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο 3.4 Ο μετασχηματιστής Ισχύος Ο μετασχηματιστής ισχύος που προστατεύεται από τον ηλεκτρικό πίνακα ανήκει σ έναν ιδιωτικό υποσταθμό διανομής, όπου δίνεται Μ.Τ. με παροχή τύπου Β1 και έχει τα εξής στοιχεία: ΙΣΧΥΣ 630 KVA ΤΥΠ ΟΣ ΨΥΞΕΩΣ ΟΝΑΝ ΦΑΣΕΙΣ 3 Σ ΥΧ ΝΟ Τ Η Τ Α 50Ηζ ΖΕΥ ΞΗ Dyn 11 (1) ΕΤΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ 1991 ΟΝΟΜΑΣΤΙΚΗ ΤΑΣΗ 15000/400V/20000/400V Τ Α Σ Η Β Ρ Α Χ Υ Κ Υ 10\Ω Σ Η Σ 412% 410% στους 75 C. ΟΑΙΚΟ ΒΑΡΟΣ 2500 Kg ΒΑΡΟΣ Α Α Δ ΙΟ Υ 500 Kg ΥΑΙΚΟ ΤΥΑΙΓΜΑΤΟΣ ΥΤ. ΧΑΛΚΟΣ ΒΑΡΟΣ ΤΥΑΙΓΜΑΤΟΣ ΥΤ Kg ΥΑΙΚΟ ΤΥΛΙΓΜΑΤΟΣ Χ.Τ ΧΑΛΚΟΣ ΒΑΡΟΣ ΤΥΛΙΓΜΑΤΟΣ Χ.Τ. 54,3 Kg ΑΡ. ΣΧΕΔ. ΤΥΛΙΓΜ ΑΤΟΣ /8 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑ/\ΑΣ Π. ΜΠΟΛΩΤΗ - Κ. ΜΥΡΕΛΗ

92 1

93 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. ΠΕΤΡΟΣ ΝΤΟΚΟΠΟΥΛΟΣ, "Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις καταναλωτών μέσης και χαμηλής τάσης" 2. Π. Γ. ΜΙΧΑΛΗΣ, "Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις" 3. ΜΑΝΩΛΗ ΚΑΛΦΑ, "Παραγωγή-μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας" 4. ΦΙΛΙΠΠΑ I. ΔΗΜΟΠΟΥΛΟΥ & Π. ΤΣΑΡΑΜΙΑΔΗ, "Δίκτυα Σταθμοί " 5. Δ. ΣΤΑΥΡΙΔΗΣ (ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ), Σημειώσεις "Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις II " (Θεωρία) 6. Ι.Α. ΤΕΓΟΠΟΥΛΟΣ, "Ηλεκτρικές Μηχανές"