( ιι ) ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠίΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΜΑΔΑΣ ΓΡΑΦ Ε/Ο ΤΕΚΜΗΡΙΩΣ~Σ ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΛΛΑΔΑΣ 27 /2-1,2,8,10,14/3/95 ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ. "ΗΛΕΚΤnΚΟΙΥΠΟΣΤΑθΜΟΙΜΕΣΗΣΤΑΣΗΣ"

Transcript

1 ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠίΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΜΑΔΑΣ ΓΡΑΦ Ε/Ο ΤΕΚΜΗΡΙΩΣ~Σ ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΛΛΑΔΑΣ ( ιι ) ΣΕΜΙΝΑΡΙΟ "ΗΛΕΚΤnΚΟΙΥΠΟΣΤΑθΜΟΙΜΕΣΗΣΤΑΣΗΣ" 27 /2-1,2,8,10,14/3/95 θεμα : " ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΥΠΟΣΤ ΑΘΜΟΥ ΜΕΣΗΣ Τ ΑΣΗΣ" ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ : Π. ΜΠΟΥΡΚΑΣ Αν. Καθ/τής ΕΜΠ ΑθΗΝΑ, ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ - ΜΑΡΤΙΟΣ 1995

2 -2- Πρόλογος Ως υ ποσταθμός μέσης τάσης νοεtται το σύνολο του εξοπλισμού και των έργων στέγασής του. που απαιτούνται γιά την ηλεκτροδότηση μtας εγκατάστασης με μέση τάση και την μετατροπή της σε χαμηλή τάση, ώστε να εtναι δυνατή ακολούθως n τροφοδοσtα των μηχανημάτων τnς εγκατάστασης με χαμηλή συνήθως τάση (380 V/ 220 V. 50 Hz ). Ο υποσταθμός αυτός περιλαμβάνει κυρtως: α) Πtνακες (ή κυψέλες) μέσης τάσης Β) Μετασχηματιστές μέσης τάσης γ) Γενικό πtνακα χαμηλής τάσης Σημειώνεται ότι σε περιπτωση εφεδρικής παροχής (ό πως π.χ. σε νοσοκομεtα) απαιτεtται συνήθως ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος. Στην εργασtα αυτή γίνεται μtα σύντομη αναφορά στο Βασικό εξοπλισμό και στη μελέτ η ενός υποσταθμού μέσης τάσης. Αρχικά δtνονται ορισ μένες πληροφορtες γιά το Βασικό εξοπλισμό του υποσταθμού μέσης τάσης. που εtναι απαραtτnτες ως εισαγωγικές γνώσεις γιά τη μελέτη. Αφορούν κυρtως τα εtδη διακοπτών. τους πtνακες, τους μετασχηματιστές και τον έλεγχο της αξιοπιστίας του εξοπλισμού. Περισσότερες πληροφορίες γιά τα θέματα αυτά, καθώς και άλλες γιά τον υπόλοιπο ηλεκτροτεχν ικό εξοπλισμό, θα πρέπει να αναζητηθούν σε τεχνικά εγχειρίδια των προμηθευτών. θεωρείται σκόπιμο να αναφερθεί, ότι οι προδιαγραφές της Δ.Ε.Η. περί πινάκων και μετασχηματιστών μέσης τάσης εtναι ένα πληρέστατο και χρησιμότατο Βοήθημα, που συμπληρώνει τα αντίστοιχα θέματα της εργασίας αυτής. Ακολούθως εξετάζεται περιληπτικά το τριφασικό Βραχυκύκλωμα, σε ότι αφορά τη δυναμική και τn θερμ ική καταπόνηση τ ου εξοπλισμού. Πρόκειται γιά τις συνιστώσες του ρεύματος βραχυκύκλwσης, το ρεύμα διακοπής, την ισχύ διακοπής, την εξάσκηση δυνάμεων μεταξ ύ ζυγών και την αύξηση της θερμοκρασίας σε αγωγούς. Περισσότερες πληροφορ tες γιά τα θέματα αυτά πρέπει να αναζητηθούν στη Βιβλιογραφία και στις προδιαγραφές. Μετά τα παραπάνω εισαγωγικά θέματα ακολουθεί n μελέτη επιλογής του εξοπλισμού του υποσταθμού. που αφορά : τον μετασχηματιστή, τ ον ενδεχόμενο παραλληλισμό τ ου. την επιλογή του πtνακα. τις διαστάσεις των χώρων και τον φυσικό αερ ισμ ό του χώρου του μετασχηματιστή. Στο τέλος τη ς εργασ tας δtνεται η Βιβλιογραφία ~

3 -3- Περιεχόμενα 1. Βασικός εξοπλισμός του υποσταθμού μέσnς τάσnς 1.1. Είδn διακοπτών σε πίνακες μtσnς τάσnς 1.2. Πίνακες μtσnς τάσnς Πίνακες του δικτύου μtσnς τάσnς τnς Δ.Ε. Η Τύποι παροχής μέσnς τάσnς και υποσταθμοί καταναλωτών 1.3. Ο μετασχnματιστ~ς μtσnς τάσnς Το κύκλωμα, n ομάδα ζεύξης και η σχετική τάση Βραχυκύκλωσης του μετασχηματιστή Ο αφυγραντnρας και ο ηλεκτρονόμος Boucholz σε μετασχηματιστές ελαίου Μετασχηματιστές εποξειδικnς ρητίνης 1.4. Ο έλεγχος της αξιοπιστίας του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού Βασικές δοκιμtς ποιοτικού ιλtγχου μετασχηματιστών και πινάκων μtσης τάστις Μετασχηματιστές υποσταθμών μέσης τάσης (20 kv, 1~ kv και 6,6 kv) Πίνακες μtσnς τάσης 1.~. Υποσταθμοί με μόνωση το εξαφθοριούχο θεtο (SF ~ ) 2. Η καταπόνnσn υπό τριφασικό βραχυκύκλωμα Οι συνιστώσες του ρεύματος βραχυκύκλωσης 2.2. Το ρεύμα διακοπής και ΤΙ ισχύς διακοπής 2.3. Η μτιχανική (ή δυναμική) καταπόνηση κατά το βραχυκύκλωμα Η θερμική καταπόνηση κατά το τριφασικό βραχυκύκλωμα 3. Η μιλtτn εξοπλισμού του υποσταθμού μtσnς τάσης 3.1. Η επιλογή του μετασχηματιστή Παραλληλισμός μετασχηματιστών Η επιλογή του πtνακα μtσnς τάσnς Διαστάσεις χώρων σε υποσταθμούς 4. Τι πρέπει να περιλαμβάνει μtα μελέτη Βιβλιογραφtα

4 -4-1. Βασικός εξοπλισμός του υποσταeμού μέσης τάσης Ο ι π λ ηροφορ(ες, που δ ί νονται παρακάτω γιά το βασ ικ ο εξοπλισμό ενό ς υποσταeμο ύ μέσης τάσης, ε (ν αι απαρα ( τητες ως εισαγωγικές γ ν ώ- σεις γι ά τη με λ έτη. Αφορού ν τα είδη διακοπτών, τους πί ν ακες, τους : μετασχηματιστές και τον έλεγχο τnς αξιοπιστίας του εξοπ λ ισμού Ε f δη διακοπτών σε πfνακες μέσης τάσης Η α ν άγκn γιά χειρισμούς και προστασία των χειριστών και της εγκ α τ άστασης, οδ n v η σε σε οριuμ έν α βασικά ε ί δn διακοπτώ ν ( σχnμα ), που χρησιμοποιούντα ι στους πίνακες ( n κυψέλες ) μέσης τάσnς της Ο.Ε.Η, καeώς και σε εκείνο υ ς τω ν καταναλωτών μέσης τάσης Α ν ά λ ογα με το ν σκοπό που εξυπηρετεί ένας διακόπτης, Εί δος εξοπ λ ισμ ού 11 Σ ύ μβο λο Απομο ν ώνει από την παροχή ένα κύ- Τριπολ ικός ~ απο ζεύ κτη ς Τ ριπ ολ ικός Γειώνει ένα κύκλωμα μετά την απόζευγ ε ιωτή ς Τ ριπολικός Μπορεί να χειρίζεται κανείς ένα φορδιακό πτης Ί ~ - ~ 11 Σκο π ός χρησιμοποίηση ς κλωμα, που έχει ήδη τεθεί εκτός τάσης ( δεν έχει ισχύ διακοπής) ξ η ( δεν έχει ισχύ διακοπής) τίο με ισχύ μέχρι την ονομαστική ισχύ φορτ ί ου (ή ισχύ διακοπής) του διακόπτη αυτού Ασφά λ εια φ Προστασ ί α από το βραχυκύκλωμα μέση ς τάσης Τ ριπολικός «J Εκτός απ τον χειρισμό ενός φορτίου, διακόπτη ς ισχύος ανάλογα με το ονομαστικό ρεύμα του (ή αυτόματος ) ~ ια κόπτη, π ροστατεύ ει την εγκατάσταδιακό πτη ς) ση απ 1 το βραχυ κύ κ λωμα Μονοπολικό Γ ια τι ς συνδέσει ς καλωδίω \ στους πίαιφοιcιβώτιο φ Μετασχημ α- ~ ν α ιο;ε ς τιστή ς 1 έ, τ αση ς! Για τη ν παροχή τάση ς σ ε ιο;υκ λ ώματα ~1 ε τασχ η μα-,. ' χειρισμ ώ ' και προστασ ί ας Ι τι στή; 1 Ι~ τάση; 1 r~ 1 11 [ ~<:J<tι\ ή έ \ δει.:. η L :tap.:_η,: τ η; μ έση.: τ άσ η.: : Θ 1 1 : : Σχnμα Σύμ8ο λ α του βασ ι κού εξοπλισμού σε π ί νακες μέσης τάσnς

5 -5- (δ( νεται περι λnπτι κά στο σχήμα ), φα( νετα ι ότι οι διακόπτες ισχύος και οι διακόπτες φορτ(ου ε(ναι μέσα χειρισμού μ f ας ε γκατάστασης υπό φορτ ( ο, ενώ οι αποzεύκτες και οι γειωτές δεν μπορούν να χε ι ρfzονται υπό φορτfο, γιατ( δεν διαeέτουν ισχύ διακοπής. Ο αποzεύκτης χρησιμεύει γιά την απομό νω ση της εγκατάστασης από την τάσ η και ο γειωτnς ( που πρέπει να χειp(zεται μόνο μετά την απόzευξη ) γιά την απομάκρυ ν ση των ηλεκτροστατικών φορτfων της εγκατάστα - σης. Οι αποzεύκ τες και οι γ ειωτές στους π(νακες χρησιμε ύ ουν, σε ~ συνδυασμό με διάφορα μηχαν ικ ά μέσα (κυpίως διαχωριστ ικά διαφράγματα, που δε ν επιτρέπουν τη ν προσπέλαση προς τους υπό τάση zυγούς ή καλώδια ), στη ν πρα γ μα τοπ ο f ησn εργασιών συντήρησης και επισκευών υπό συ ν eήκες ασφά λει ας. Οι ασφά λειες στο υ ς π ί νακε ς μέσης τάσης ε(ναι ένα μέσο προστασ ί ας της εγκατάστασης από το βραχυκύκλωμα. Χ ρησιμοπο ιούντ αι σε συνδυασμό με τον δια κ όπτη φορτ(ου ( οι διακόπτες ισχύος προστατεύου ν οι ίδιοι τη ν εγκατάσταση από το βραχυκύκλωμα και γι 'α υτό δε ν συ νδυ άzο ντ αι με ασ φάλε ι ες ). Στο σχήμα δ(νεται ένα απλοποιημένο γεν ι κ ό σχέδιο ενός αποzεύκτη μέσης τάσnς. Οι διαστάσεις, που δ (ν ονται με γράμματα καeορ(zονται από τα ο ν ομαστικά στοιχε ( α του διακόπτη (ον ομαστική τάση και ονομαστικό ρε ύμα λειτουργίας). Οι αποστάσεις των pευματοφόρων μερών από το γειωμ έν ο μεταλλικό περίβλημα και εκε(νες μεταξύ ρευματοφόρω ν μερών (κ α ι στ ι ς δύο λειτουργικές eέσεις του δια κόπτη) ονομάzονται αποστάσεις μόνωσης. Ο αποzεύκτες και οι vε ιωτέ ς εfναι χειροκίνητοι διακόπτες. Ο χειρισμός γίνεται από ένα χειριστήριο, που παρέχει στον χειρ ιστn την απαιτούμενη απόσταση πpοστασ(ας από τα υπό τάση μέρη. Το χειριστήριο αυτό eα πρέπει επ ίσ ης να εξασφαλ(zει την συγκpάτ nση (μανόάλωση ) του διακόπτη στnν λειτουργική eέσn, που τον οδήγησε ο χειpιστnς. Γ ι / k-- -ιοι~-. 3 8ό. \ τ--e-e- \. :: Ί. Ιι τ :...-.,.., ~.'ΟΦ h '~ -' r.!l~-t -Ί..., : - -~ -'- - Ι SU- - l ~(\_:-i,:._ n Σχήμα Τοιπολικ ός αποzεύκτnς μέσnς τάσnς Στnν πpάξn χ ρ nσιuοποιείτ αι συχνά ο αποzεύκτnς και ο γειωτnς ως έν α ε(δος όιακοπτn ( σχnuα ). Η κ ατασκευή αυτn έχει το πλεο νέκ τημα. σε πεp ιπτωσn ε ν ος α πο κοινού χειp ι στηp ί ου, ότι ο ένας απο τους δύο ό ι α κοπ ~ ε~ ~αο α με ν ει ανοικτός. ότα ν ο άλλος ε ί ναι κλειστός. Πpοκειτα ι όnλαόn γιά μία αλλnλασφάλισn. που αποκλείει

6 -6- λανeασμένους χειρισμούς ( δεν μπορε( να γ(νει zεύξη υπό συνeήκες γε ( ωσης και το αντ(στpοφο). Γιά το χειριστήριο του συνδυασμού των δύο διακοπτών ισχύουν τα πpοαναφερόμε ν α γιά τον αποzεύκτn. ι---~ - ~ ~95 -- ~f--= ; ~ο - Σχτiμα Συνό υα σμος τpιπολικού αποzεύκτη και τpιπολι κ ού γειωττi. ως ένα ε(δος διακόπτη μέσης τάσnς Στο σχήμα φα ιν ε τ αι ένας διακόπτης φορτcου σε κατάσταση λειτουργ(ας ( eέση εντός : ΟΝ) Πρόκειται γιά έναν χειροκ (ν ητο όιακόπτn αέρος ( οι επαφ έ ς του βρ ( σκονται σε περιβάλλον ατμοσφαιρικού αέρα ). Ο διακόπτης φορ τίου διαφέρει βασικά απ' τον αποzεύκτn ( ή τον γειωτή ), στην αρκε τ ά ταχύτερn μετακ (ν nσn του κινητού μέρους των επαφων του, ώστε να περιορίzεται n εκδήλωση ηλεκτρικού τόξου. που eα μπορούσε να προκα λέ σ ει κινδύνους στον χειριστή και βλάβn στις επαφές. Οπως φα (νε ται απο το σχήμα 1.1-4, n περιστροφή του κινnτού μέpους των επαφώ ν γί ν εται μεσω ενός μnχανισμού, που εκμεταλλε ύ εται τnν ε ν έpγεια ενος ελατnριου. Γιά το χειρισττiριο ισχύουν τα προαναφερόμενα γιά εκείνο του αποzεύκτη (n του γειωτn). ' ; Στο σχήμα φα ίν εται ένας διακόπτnς ισχύος. Οι επαφ έ ς των διακοπτών του ε ί δους αυτου εργάzονται μέσα σε μονωτικό λάδι. που χρnσιμεύε ι ως μέσο σβεσnς του τόξου και απαγωγής τnς eερμότnτάς j. [.. ι Ι t : -. '. -..ι -. Σχnμα ό ι α ιο πτnς ΙDΟΟΤ ΙΟ U Σχτ'Ιμα Αυτόματος διακόπτης

7 -7- ταυ ( τα τόξα αυτό εκδηλώνεται, όταν ανο(γουν n κλε(ναυν οι επαφές υπό φαρτ(α). Η ταχύτητα μετακ(νησης των επαφών στους διακόπτες ισχύος ε(ναι αρκετά μεγαλύτερη, από εκε(νη των διακοπτών φαρτcαυ. Οι διακόπτες ταυ ε(δαυς αυτού προστατεύουν την εγκατάσταση κατά την εκδτίλωση βραχυκυκλώματος, όπου n ισχύς εcναι πολύ μεγαλύτερη από εκε(νη της εγκατάστασης. Γι' αυτό, η ισχύς διακαπnς ενός διακαπτη ισχύος ε ( ναι τουλάχιστον (ση με την ισχύ βpαχυκύκλωσης στη eέσn εγκατάστασή ταυ. Η λειταυpγ(α των διακοπτών ισχύος γ(νεται,,. χειpακ(νnτα n αυτόματα (μέσω πλτίκτpων ON-OFF) n και τα δύο. Στα σχnμα δ(νεται μ(α βάση ασφαλειών μέσnς τάσnς με τις ασφάλειες της. Οι ασφαλειαeτίκες αυτές συνδυάzανται στnν πράξn με τους διακόπτες φαpτf αυ ως ένα ε(δας διακόπτn. Σχήμα : Βάσn ασφαλειών μέσης τάσnς με τις ασφάλει ~ς τnς Εκτός από τους διακόπτες, που πpααναφέpenκαν, συναντώνται συχνά στnν πpάξη συνόυασμα( διακοπτών, ως " ένα είδος διακόπτη ", που περιλαμβάνουν σε μ(α μεταλλική βάσn: τον διακόπτη φορτίου, τις ασφάλειες και ταν γειωτn σε μ(α μεταλλική βάσn (σχήμα ) ι Σχnμα Συνόιασμaς ενός όιακόπτn ψοpτίαυ 20 kv/400 Α (1) με μία ασφαλειοenκn (2) και έναν γειωττί (3), ως " ένα είδος όιακaπτn ".

8 -8- Υπάρχουν επ(σης κατασκευές, όπου ο αποzεύκτnς ε(ναι ένα ε(δος φοpε ( ου, πάνω στο οπο(ο τοποeετε(ται συνneως ο διακόπτης φαpτ(αυ (n ο αυτόματος ) και οι μετασχηματιστές έντασης και τάσης, ανάλογα με τα είδος ταυ.π (ν ακα (σχήμα 1.1-8). Σχήμα : Π(νακας μέσnς τάσnς με απαzεύκτn τύπου φαpε ί αυ

9 Πίνακες μtσnς τάσnς Πίνακες του δικτ ύ ου μέσnς τάσnς τnς Δ.Ε.Η. Στ ο σχnμα δίνονται τα μονογραμμικά σχέδια των Βασικών~ ~ τ ύ πων πι νάκων Cn κυψελών ) του δικτύου μέσης τάσης της Δ. Ε.Η. Εκτός ΒΚΙ ΒΚΙΙ 1 SK 1. Κυψέλη π ροσ τ ασία ς τύπου [ ΒΚ 11 : Κυψέ λ η ιτροστασίας τύιτου 11 ΚΔΦ : Κuψελη διαιcόιτtη φορτίου Κ ΑΚ : Κυψέλη άφι c ης ιcαλ~ δίωv ΚΜΣ : Κυψέλη μετασ:ιηματιστώv τάσ ης ΚΔΦ 1 ΚΆΚ ΚΜΣ.1 i Σχnμα Πtνακες (ή κυψέλες) της Δ.Ε.Η. στη μέση τάση από το υς πt νακ ε ς αυ τ ου ς. υπάρχει και ένας πtνακας μετρnσεων ( μέτρnσn της ι σχυ ος. κ.λ. π. ) Στους πtνακες αυτούς συναντά κανείς τα Βασικά εtδn δι α ~ οπ τ wv καθώς και τους συνδυασμούς τους. πο υ προαναφέρθηκαν.

10 -10- Οι πινακες του σχnματο ς και ο πινακας των μετρήσεων ( πίνακας ΚΜ ) συναρμολογούνται ( σε χώρο που διατιθεται από τ ον καταναλωτn ) σε ένα συγκρότημα πινάκων, το ειδος του οποtου εξαρτάται από τις ανάγκες του δικτύου της Δ.Ε.Η. Από το συγκρότημα αυτ ό τρ ο φοδοτεtται ο καταναλωτής, μέσω ενός πι νακα ΒΚ Ι ή ΒΚ ΙΙ. Στον πινακα δtνονται τα τε σσερα τυποποιημένα εtδη συγκροτημάτων μέσης τάσης. -- α/α Σύστημα τροφοδοσιας Περιλαμβάνει 1 Βροχοειδές 2 >> 3 Ακτι νικό 4 >> σύστημα Ι 2 ΚΔΦ + 1 ΒΚ Ι + 1 ΚΜΣ + 1 ΚΜ >> ΙΙ 2 ΚΔΦ + 1 ΒΚ ΙΙ + 1 ΚΜΣ + 1 ΚΜ >> " Ι 1 ΚΑΚ + 1 ΒΚ Ι + 1 ΚΜΣ + 1 ΚΜ >> ΙΙ 1 ΚΑΚ + 1 ΒΚ ΙΙ + 1 ΚΜΣ + 1 ΚΜ Πίνακας Συστnματα τρ οφο δοσίας, μέσω συγκροτημάτων πινάκων, από το δίκτυο μέσης τάσης Στ ο σχήμα δίνεται ένα παράδε ιγ μα συστήματος τροφοδοσιας. Πρόκειται γιά το μονογραμμικό σχέδιο του ακτινικού συστήματος Ι, από τ ον πίνακα ΒΚ Ι του οποίου τροφοδοτείται ο καταναλωτής μέσης τάση ς. (ΚΑΚ) CBKI) (ΚΜΣ). ; i Σχήμα Ακτινικό σύστημα τροφοδοσίας 1 από το δικτυο 2 : προς τον καταναλωτή Τύποι παροχής μtσnς τάσης και υποσταθμοί καταναλωτών Η μέθοδος παρ ο χnς μ έσnς τάσης από το προς τους καταvα λ wτ ε ς μέσnς τάσης δtνεται σχήματος δίκτυο τη ς Δ.Ε.Η. στο διάγραμμα του

11 Τύπο ι παροχής μέσης τάσης ΤΥΓΊΟΥ Α (τροφοδοσ{α από στύλο ) Τυπου Β (τροφοδοσ{α από συγκρότημα πινάκων)... > ΤΥΠΟΥ Al (παροχή μέσω -11- μον ο πολικών ασφαλειοαποζευκτών} > Τύπου Bl (παροχή από πι νακα ΒΚ Ι) > ΤΥΓΊΟΥ Α2 ( παροχή μέσω τριπο λικού αποζεύκτη) > Τύπου Β2 (παροχή από πι νακα ΒΚ ΙΙ) Σχήμα : Τύποι παρ οχής μέσης τάσης της Δ.Ε.Η. Οπως αναφέρθηκε στην παράγραφο 1.1. n ανάγκη γιά χειρισμούς και προστασία των χειριστών και της εγκατάστασης, οδήγησε στα Βασικά εtδn διακοπτών μέσης τάσης. που δίνοντα ι στο σχήμα Σύμφωνα με το σκεπτικό αυτό, υ πάρχουν δ ύο παραδεκτές περιπτώεις ιδιωτικών υποσταθμών μέσης τάσης. που δtνονται απλοποιημένα στο σχήμα Παρατnρε ι κανε{ς ό τι ο π{νακας στους υποσταθμούς 1 αποζεύκτnς από Δ. Ε. Η. από αποζεύκτnς (α) διακόπτης φορτtου αυτόματος διακόπτης ασφάλειες μέσης τάσης γειωτής i Προ ς γενικό πί νακα χαμηλής τοσn ς Προς γενικό πινακα χαμηλής τάσης Σχήμα Τύποι ιδιωτικών υποσταθμών. (α): μέσω διακόπτη φορτ ίο υ και ασφαλειών μέσης τάσης, (8): μέσω ουτοματου διακόπτη. αυτούς είναι ο u σιυσ τικc ο ΒΚΙ. ή ο ΒΚΙΙ. που χρnσιμοποιεt n Δ. Ε.Η (συγκρίνατε με τ ο υς πινακες ΒΚΙ και ΒΚΙΙ του σχήματος ).

12 -12- Από το σχnμα διαπιστώνεται ότι : 1) Στnν περtπτωσn ( α ) ο χειρισμός της ε γκατάστασnς γί νεται μέσω ενός διακόπτη φορτίου, ενώ στ nν περ t πτωση ( 6 ) μέσω ε νός αυτόματου διακόπτη. 2) Η προστασία από Β ραχυκύκλωμα γίνεται : στην περίπτωση ( α ) μέσω των ασφαλειών μέσης τάσης, ενώ στnν πε ρ( πτ ωσn (6) με nλεκτρονό μ ους προστασ(ας, πο υ επενεργούν στο χειρ ι στήρ ι ο τ ου αυτόματου διακό πτη. 3 ) Και στ ι ς δύο περ ι πτώσει ς η απομόνωση της ε γκατ άσ τ ασης από το δίκτυο γ ίνεται μέσω αποζεύκτη και η γείωσή τ η ς μ έσω γειωτn. : Άπό τον σκοπό χρησιμοποίησης των διαφόρων τύπων διακοπτ ών (σχή μα ). τα σχέδ ι α των πινάκων της ΔΕΗ (σχn μα ) και τις δύο περιπτώσε ις των ιδι ωτ ικών υποσταθμών (σχή μα ) αντιλαμβάνεται κανείς την αvάγκη τnς προστασίας τ ου χειριστή και τ ης εγκατάστασης από λανθασμένους χει ρισμο ύς ( αναλο γιστείτε ως παράδειγμα να κλείσει ο χειριστής τον γειωτn στον πινακα μέσnς τάσnς ε νός ιδιωτικού υποστ αθμού. όταν ο πίνακας αυ τ ός ρευματοδ οτεt τον μετασχηματιστή μέσης τ άσης του εργοστασ ίου υπό πλήρες φορτίο). Γι' αυτό. πρ ος αποφυγή λανθασμένων χ ειρισμών, πρέπει να προβλέπονται στους πίνακες αλλn λασφαλtσεις (μανδαλώσεις) μεταξύ των χειρ ιστnρtων. Πρόκειται γιά απλούς μη χαν ισμο ύς. μέσω των οποίων εξασφαλtζετα ι κυρ ι wς < *) ότ ι : ιφόοψη ιι:ίνακα - ί o i - πr OFF ΟΝ αιι:οζεύιιτης yε ιωτής Σχήμα Παράδειγ μα αοχnς λειτουργίας των αλληλασφαλίσεwν σε εvαv π ίνα κα μέσης τάσης ( * ): Οι αλληλασφσλισεις εξαρτών ται γενικά από είδος του πίνακα. Οταν π. χ. ε vσς πι vακας έχει πόρτ α εισόδου στον χώρο των διακοπτών τ ότε χρειάζεται μηχανισμός αλληλασφάλισnς και γι ά την πόρτα.

13 -13-1) Δε ν μπορε{ να χειριστε{ κανε{ς τον αποζεύκτn, όταν ο διακόπτnς φορτ{ου,ή ο διακόπτης ισχύος ( ανάλογα με το ε{δος του πίνακα) είναι κλε ιστός. 2) Άποκλε{ετ αι να γίνουν χειρ ι σμοt στον διακόπτn φορτt ου,ή τον διακόπτη ισχύος (ανάλογα με το εtδος του πίνακα). οταν ο αποζεύκτης δεν είνα ι τελείως κλειστός ή τελε t ως ανοικτός. 3) Δεν μπορεί να χειριστεί κανείς τον γειωτn. όταν ο αποζεύκτης είναι κλειστός. ~ 4) Δε ν μπορεί να χειριστεt κανείς τον αποζεύκτη, όταν ο γειωτή ς είναι κλειστός. Στο σχήμα δείχνεται απλοποιημένα n αρχή λειτουργίας των αλληλασφαλ ίσεων σε έναν πίνακα που περιλαμβάνει αποζεύκτn, γειωτή και αυτόματο διακόπτη. Η αλληλασφάλιση Βασ tζε ται σε απλούς μηχαν ισμούς μοχλών. που συνδέονται μόνιμα στους αντtστοιχους άξονες των διακοπτών. Ετσι, aνάλογα με τ ο είδος και τη θέση λειτουργίας ενός δι ακόπτη επιτυγχάνεται η απαιτούμενn αλλnλασφάλιση με κάλυψη συνήθως των χειριστηρtων των υπολοίπων διακοπτών. Στα σχήματα και δίνεται δύ ο ενδεικτικά μnχανολογ ικά σχέδια. που αφορούν τις δύο πε ρι πτώσει ς των ιδιωτικών υ ποσταθμών κατά το σχήμα Στα σχήματα αυτά δεν φαίνονται οι αποζεύκτες γιατί δε ν περιλαμβάνονται στnν τομή. Επίσης, γιά τον ίδιο λ~νn δεν ωαtvεται ο γειωτnς στο σχnμα Γ 1 1.; l!"---..., ~ Σχήμα Μ έρος της πλάγι ας όψης (χωρίς τα εξωτερικά καλύματα ) ενός πίνακα με αυτόματα διακόπτη ( 1 ). στο οποίο φαίνον ται επίσης: ο ι μετασχηματιστές έντασnς (3). ο ι μονωτήρα ς στήριξης (4) των ζυ γών (10) προς τ ον αποζεύ κτ η και ένας ζυγός γείωσnς (5).

14 -14- προς αποζεύκτη τ Q.,...., _Jso Σχήμα τ sol 2so._j Μέρος της πλάγιας όψης (χωρίς τα εξωτερικά καλύματα) ενός πί να κα με διακόπτη φορτίου (12).στο οποίο φαίνονται επίσης: ο γειωτής ( 10). οι ασφάλειες μέσης τάσης (13). δύο μοχλοί αλληλασφάλισης και οι οι μονωτήρας στήριξης (16) των ζυγών από τους μετα σχηματιστές έντασης (3) προς τα ακροκιβώτια ( 14)... Εκτός από τους δύο παραπάνω τύπους ιδιωτικών υποσταθμών.συναντά κανείς στην πράξη πίνακες, που δεν περιλαμβάνουν π.χ. αποζεύκτη, ή διακόπτη φορτίου, κ. λ.π.. ή πίνακες με ανεπαρκείς αλληλασφαλίσεις. Κατασκε υές του είδους αυτού θα πρέπει να αποφεύγονται. Πaοατήρηση: Γιά το ν εξοπλισμό μέσης τάσης των ιδιωτικών υποσταθμών. από παροχές του δικτ υου με ονο μ αστική τάση διαφορετική από 20 kv. θα πρ έπει να έχει κανείς υ π - όψη ότι η Δ.Ε.Η στοχεύει στη μετατροπή όλων των δικτ ύων μεσης τάσης στα 20 kv. Γιά τ ο λόγο αυτό ο εξοπλισμός μέσης τ άσnς τ ου υποσταθμού θα πρέπει να ε ί ναι κατάλληλος και γιά ονομαστικn τάσn 20 kv. Αυτ ό σημαίνει π.χ. γιά έναν υποσταθμό, που 8α λειτουργnσει στα 6.6 kv. ότι ο εξοπλισμός μέσης τάσης ( μετασχnματιστnς. πιvακες και γε ν ικά οι αποστάσεις μόνωσης & προστασίας στον χώρο τ ου υ ποσ ταθμ ού ) 8α πρέπει να είναι κατάλληλ ος τ όσο γιά τα 6. 6 kv. όσο και τα 20 kv.

15 Ο μιτασχnματ\cττ~ς μtσnς τάσης Το κύκλωμα, n ομάδα ζεύξnς και n σχετικ~ τάσn βραχuκύκλωσnς τοu μετασχnματιστ~ Ο μετασχηματιστής μέσnς τάσnς uποβιβάζει τn μέσn τάσn ( n.χ. τα 20 kv) σε χαμηλή τάσn (380 V/220 V, 50 Hz). Το κύκλωμα τ ου μετασχηματιστή αυτού εtναι στn μέση τάση σε τρίγωνο και στη χαμnλ~ τάση σε αστέρα (σχήμα ). Το μονογραμμικό σχέδιό του δtνεται στο σχήμα kV. 50 Η ι 380V / UOV. 50Hz Ι τ u. Προς φορτία ταση ~ Σχnμα : Το κύκλωμα ενός μετασχηματιστή μέσnς τάσn ς. 1 τ. ρε ύ μα γραμμής U φ φασιι.:ή τ άση (220V) U π rτολ ιι.: ή τ άση (380V) Ο ουδέτcροζ Σχnμα : Μοvογραμμικό σχέδιο του μέσn ς μετασχηματιστή τάσης -, L J Το κύκλωμα του μετασχnματιστn κατασκευάζεται στην nράξn σε τυποποιnμtνες συνδεσμ ολ ογιες. που ονομάζονται ομάδες ζεύξης, όπως : ομάδα ζεύξnς Dyll. ομάδα ζεύξης Dy5. κ.λ. π.. Στις παραπάνω ζεύξεις το γράμμα D σnμαινει συνδεσμολογια τριγώνου στnν μέση τάση και το γράμμα y σuνδεσμολογια αστέρα στη χαμηλή τάσn. Ο αριθμός που δίνεται στο συμβολισμό μιας ομάδας ζεύξης (π.χ. ο αριθμός 5 τnς ομάδας ζ~ύξης Dy5) πολλαπλασιαζόμενος με τον αριθμό 30 δίνει τη γωνία με την οποια το τριφασικ ό σύστημα χαμηλής τάσης έπεται εκείνου τnς μέσnς τάσης. σχέσεις: Γιά τα μεγέ8n που αναφέρονται στο σχnμα ισχύουν οι ( ) - Ρ ~ = 3Uφι τ=v - ι. ι. ( )

16 Ρ"" = 3 Uφl y συνφ = j3 U,.Ι y συνφ Ρ a = J u φ 1 Υ ημ φ = v'3 υ,. 1 Υ ημ Φ -16- ( ) ( ) όπου : ΡΝ n ονομαστικn ισχύ ς (n φαινόμενn ισχύς ) σε kvά. Pw n ενεργό ς ισχύς σε kw και Pa n άεργος ισχύς σε kvάκ. Οι βασικές σχέσεις υπολογισμού του ρεύματος. τnς τάσnς και τnς ισχύος στο φορτιο του μετασχnματιστn δtνονται στον πινακα ανάλογα με τnν συν- : δεσμολογtα του φορτιου στο δευτερεύον του μετασχnματ ι στn. ~==Σ=υν=δ=ε==σ μο=λ=ο=γ=ία==φ=ο=ρ=τί=ο=υ======~'\~=======σ=χε= σ=ε=ις==υ=πο=λ=ο=γ=ισ=μ=ο=ύ====:::::; - μονοφασικ ός υ. ιcαταναλωτή ς ι. Ζ 1. = ly Ρ = U I Pw = u.1.συνφ Pa = u.ι.ημφ υ. - συμμετρικό φορτίο : 1 0 = Ο, Ι = 1 τ u.. = v'3u. Ρ = 3 u.1. = J'Ju.. 1. Pw = 3 u.1.συνφ = JTu,.Ι.συνφ Ρ 8 = 3 u.1.ημφ =../3 υ.. 1.ημφ '. -1, ι., = J3Ί. Ρ =Ju.. ι. Ρ =../3"U,.Ιτ Pw = J3υ.. Ιτσυνφ Pa = fi U.. ι τ ημφ nινακας : Βασ\κέ ς σχεσεις unολογισμού ανάλογα με τnν σ uvδε σμολογια τοu φοοτιοu στο δευτερευον του μετασχnματιστ~ Ως σχετ \ κ~ ~aσn Βοαχ uκuκλωσnς ( u ) ενός μετασχnματιστ~ έχει οοιστει το πn λικ ο

17 -17- όπου Uικ n τασn βραχυκύκλωσης ( τάση στη χαμnλn με βραχυκυκλωμένn την υψnλn, κατά την οποία ρέει το ονομαστικό ρεύμα ΙΝ ) και UN n ονομαστική τάση (σχτίμα ). Η σχετική τάσn βραχυκύκλωσης εcναι ένα κριτnρι. ο αξιολόγnσης του μετασχnματισττί μέσης τάσης. Η τιμτί u στους μετασχnματιστές αυτούς είναι περίπου % (στους μετασχnματιστές μέσnς τnς Δ.Ε.Η ε ίν αι περ ί που u = % ). - Ι Ν Rι 1 υ ι k ΣχτΊμα Χι / R2 ~ Χ r~-t_~ ι-~--~~~ Ισοδύναμο κύκλωμα ενός μετσχηματισττί με ~ραχυκυκλωμένους τους ακροδέκτες τnς υψnλτίς τάσης. U 1 κ: τάση βραχυκ ύκ λωσης. Ι Ν: ο νο μαστ ι - κό ρεύμα. Rι. Χι : αντιστάσεις των πε..,. pιελ C ξεων χαμnλnς τάσnς. ~2. χ2: α ν τίστάσεις των περιελ(ξεων μέσης τάσnς Ο αφυγραντnρας και ο nλεκτρονόμος Boucholz σε μετασχηματιστές ελαcου Η υγpασ(α και τα αέpια που δημιουpγούνται κατά τη γnpανσn του μονωτικού λαδιού, μειώνουν δραστικά τn διnλε κ τpι κή αντοχn του. Γιά το λόγο αυτό πpοβλέπονται (κατά τn λειτουργία των μετασχnματιστών ) μέσα ελέγχου, που πpοειδοποιούν γιά τn μείωσn τnς διnλεκτpικτίς αντοχής του μονωτικού λαδιού. Προβλέπεται επίσnς πpοστασία του μετασχnματιστή, όταν n μείωση τnς διηλεκτpικτίς αντοχής του λαδιού είναι σnμαντικτί. Τα μέσα αυτά εfναι ο αφυγραντnρας και n συσκευή Boucholz. Ο αφυγρανττίρας τοποeετείται επ( του δοχεcου διαστολής του μετασχnματισττί. Περιέχει υλικό (το siticagel). που απορροφά την υγρασία. Από το γυάλινο μέpος του δοχε ί ου του αφυγρανττίρα παpακολουeεί κανείς το χρώμα του siticagel. Οταν το ~ρώμα ε(ναι γαλάzιο, τότε έχει το υλικό αυτό τn δυνατότητα αποpρόφnσnς υγρασίας. Οταν το χρώμα γίνει κόκκινο. τότε το παpαπάνω υλικό είναι κορεσμένο από υ γpασία και πρέπει να υποβλneεί σε ξήρανση ( 3 έως 6 ώpες σε eεpμο κpασία 140 C το πολύ). Η αpχτί λειτουργίας τnς συσκευής Boucholz (σχnμα ) βασίzεται στα αέρια, που παpάγονται κατά τn μείωσn της διηλεκτpικής αντοχής του λαδιού. Τα αεpια διέρχονται από τη συσκευn Boucholz, n οποία έχει δύο πλωτnpες (1 και ΙΙ). Οταν ο χώρος του Boucholz καταλαμβάνεται μό νο απο λάδι. τότε οι πλωτήρες αυτοί είναι δύο ανοικτές επαφές. Κατά τnν μείωσn της διnλεκτpικτίς αντοχής του λαδιού εισχωpούν τα παpα γό με ν α αεpια στο χώpο του Boucholz. Οταν το ποσο στό το υ ς είναι μικρο κλείνει ο πλωττ'ιpας Ι και ενεργοποιείται έτσι το κύκλωμα τnς σειpnνας. Γιά μεγαλύτεpο ποσοστό αεpίων κλ εί νει και ο πλωττίpας ΙΙ. με αποτελεσμα να τ~eεί π.χ. εκτός λειτουpγίας ο αυτοματος διακοπτnς. Η συσκευή Boucholz διαeέτει χειpοκίνnτn βαλβίδα εξαεpισμού. n αποια ειναι απαpαί τ ητη κατά τnν πpώτη εγκατάστασn (τί μετά τnν αλλαvn λαόιων). Εχει ε πίσnς γυάλινο παpαeυpάκι γιά τον έλεγχο τnς eέσnς των πλωτnpων.

18 -18- Ηλεκτρ ονόμος γιά τη σειρήνα Ηλεκ τρ ονόμος γ ιά τη διακοπή της λει τουργtας του αυτόματου σειρήνα r 1 ι Πλωτήρας ~ Πλωτήρας ~ Ι ΙΙ...ι Συσκευή Boucholz Σχήμα : Κύκλωμα της πρ οστασ ι ας Bouchol z 1.3.~. Μετασχηματιστές εποξειδικ~ς pnτtνnς Οι μετασχηματιστές ισχύος των υποσταθμών ειναι ελαtου. Στην μέση τάσn συναντά κανεις και μετασχηματιστές εποξειδικής ρητ ίνης. Πρόκειται γιά μία χυτευμένη κατασκευή. όπου η μέτρnση των μερικών εκκε νώσ εων, λόγω του συνδυασμού του αέρα ( και εγκλωβισμένων γενικά φυσαλίδων αερίων ) με την εποξειδική ρnτtνη, είναι δοκιμή τ ύ που. Σημειών εται. ότι οι μετασχηματιστές έντασης και τάσης εt ναι επίσης ένα είδος μετασχnματιστών εποξειδικής ρητtνης, με αποκλειστική σχεδόν εφαρμογή στους πtνακες μέσης τάσnς ( Βλέπετε σχή ματα , και ) Ο tλεγχος τnς αξιοπιστίας του nλεκτρολογικού εξοπλισμού Προκειμένου να εξασφαλιστει n αξιοπιστια της λειτουργtας ενός υποσταθμού ( και γενικότερα μtας ηλεκτροτεχνικής κατασκευής ). θα πρέπει τα επ ιμ έρους στοιχεία του ηλεκτροτεχνικού εξοπλισμού ( διακόπτες, πίνακες. μετασχηματιστές. καλώδια, κ.λ.π. ), καθώς και η κατασκευή στο συνολό της. να εναρμονίζονται με τις απαιτήσε ις των κατά περιπτwση κανονισμών κατασκευής και προδιαγραφών δοκιμής (DIN.VDE. IEC. ASM. πρ οδ ιαγραφές της ΔΕΗ. κ.λ.π.). Στο κεφάλαιο αυτό παρατtθεται έ να σκεπτικό αξιολόγησης του ηλεκτροτεχνικού εξοπλισμού, που είναι ουσιαστικά μία περίληψη των δοκιμών ποιοτικού ελέγχου. οι ο ποιε ς δtνονται αναλυτικά στους διάφορους κανονισμούς. Η αξιοπιστtα μίας ηλεκτροτεχν ικής κατασκευής διασφαλίζεται όταν αντεπεξέλθει με επ ιτ υχtα. πρι ν διατεθ ε ί σε χρήση. δοκιμές υπό λειτουργικές συ ν 8nκε ς. που αντιστοιχούν στις μελλοντικές μέγιστες καταπονήσεις τη ς σ τ ο δίκτυο. Οι δοκιμές αυτές, που συνήθως αποτελούν την τελευταία φάσn της παραγωγικής διαδικασίας. προβλέπονται στις προδιαγραφές ι ΙΕC. VDE. κ.λ.π.) και διακρί νονται σε δοκιμές τύπου και δοκιμές σειράς.

19 -19- Οι δοκιμές τύπου γίνονται σε διεθνώς ανεγνωρισμένα εργαστήρια ή σε εργαστήριο του κατασκευαστn ( όσες είναι δυνατό να πραγματοποιnθούν σε αυτό ) και αφορούν συνήθως (εκτός αν ορίζεται διαφορετικά με σύμβασn) ένα τυχαίο δείγμα. ακριβώς ίδιο με τα έτοιμα προς διάθεσn προ ϊ όντα ( π. χ. γιά παραγωγtι μετασχnματιστών 20 kv /400 kva σε ένα μετασχnματιστtι). Οι δοκιμές τύπου χαρακτnρίζονται ως καταστρεπτικέ ς, γιάτί, παρά τnν επιτυχtι διεξαγωγtι τους, μπορεί να γι- ~ νουν αιτία πρόκλnσnς μελλοντικών Βλαβών. Γιά το λόγο αυτό n προμtιθεια εξοπλισμού, με τnν προϋπόθεσn τnς πραγματοnοίnσnς των δοκι μών αυτών από τον προμnθευτtι, έχει νόnμα μόνο σε περιπτώσεις μεγάλου αριθμού τεμαχίων (π. χ. 100 τεμαχίων από τους παραπάνω μετασχnματιστές), όπως συμβαίνει με τnν προμtιθεια εξοπλισμο ύ από τn ΔΕΗ. Σε διαφορετικtι περίπτωσn, θα πρέπει να αρκείται κανείς στnν ε πιβε Βαίωσn τnς ποιότnτας μέσω πιστοποιnτικών εργαστnριακών δοκιμών, τα οποία Βεβαίως δεν μπορούν να υποκατασταθούν από διαφnμιστικά φυλλάδια tι άλλα έντυπα. Οι δοκιμές σειράς πραγματοποιούνται σε όλα ανεξαιρέτως τα τεμάχια ( π. χ. σε όλους τους παραπάνω μετασχnματιστές ). Οι δοκιμtς αυτές δεν είναι καταστρεπτικές και γι~ αυτό θα πρέπει να πραγματοποιούνται παρουσία του αγοραστn. Η ΔΕΗ πραγματοποιεί όλες τις δοκιμές σειράς στον nλεκτρολογικό εξοπλισμό. που προμnθεύεται. Σε μικρές προμήθειες εξοπλισμού (όπως συμβαίνει συνήθως σε ιδιωτικούς υποσταθμούς μέσnς τάσnς ) και σε περιπτώεις, που δεν είναι δυνατό να γίνουν οι παραπάνω δοκιμές παρουσία του αγοραστn ( π. χ. προμnθεια ενός μετασχnματιστtι 20 kv/400 kva προέλευσης εξωτερικού), θα πρέπει να επιβεβαιώνεται n ποιότnτα με πιστοποιnτικά διεθνώς ανεγνωρισμένου εργαστnρίου. Οι δοκιμές τύπου και σειράς δεν είναι ίδιες γιά κάθε nλεκτρο~ τεχνικtι κατασκευtι. αλλά εξαρτώνται από το είδος τnς ( μετασχnματι: στnς, καλώδιο. αποζεύκτnς, διακόπτnς ισχύος, κ. λ. π. ). τα ονομαστικά στοιχεία τnς ( ονομαστική τάσn. ονομαστικό ρεύμα. κ. λ. π. ) και τις συνθήκες λειτουργίας. που πρόκειται να αντιμετωπίσει αυτn στο δίκτυο (Π. χ. γιά αποζεύκτες εξωτερικού χώρου προβλέπεται στις προδιαγραφές. ως δοκιμtι τύπου. n εξακρίβωσn τnς ικανότnτας μόύω<της υπό βροχtι ο έλεγχος αυτός δεν έχει νόnμα σε αποζεύκτες εσωτερ ι κού χώρου). Το σκεπτικό γιά τnν αναζnτnσn των δοκιμών, που χρειάζεται να πραγματοποιnθούν σε μία nλεκτροτεχνικn κατασκεun, πnγάζει βασικά από τnν ανάγκn να δοθει μία απάντnσn στα παρακάτω ερωτtιματα, όταν βέβαια αυτά έχουν νόnμα γιά τnν προς έλεγχο κατασκευή < σε tνα μονωτnρα δεν έχει π. χ. νόnμα n δοκιμή βραχυκύκλωσnς, n οποία όμως ενδιαφέρει ιδιαίτερα σε έναν μετασχnματιστή μέσnς τάσnς. κ. λ.n.) 1.) Πως θα ιtn ι βιtβα ι ωθl! ι το ονομαστικό ριιύμα ; 2) Πως θα ιtnιβεβαιωθεt n διnλεκτρικn αντοχn τnς κατασκευnς ; 3) Ποιtς ιtναι οι απαιτ-nσιις σι μnχανικn αντοχn ; 4) Αντtχιtι n κατασκιυn το βραχυκύκλωμα μtχρι να γινιι διακοnn του αnό το μtσο προστασίας του δικτύου ; ~) Ποιtς ιtναι οι ιιδικtς απαιτ-nσιις, που nρtnιιι να χαρακτnρtζοuν τnν κατασκιun ; Η απάντnσn στα παραπάνω ερωτήματα δίνεται από τις διάφορες προδιαγραφές με συγκεκριμέν ες δοκιμές. Οι δοκιμές αυτές γιά τα τέσσερα

20 -20- πρώτα ερωτήματα εtναι αντιστοιχα 1) Η δοκιμή uπιρθtρμανσης (ή δοκιμή ανύψωστtς τnς θιρμοκρασtας) 2) Οι Sιnλιχτρικtς Sοκιμtς 3) Η Sοκιμ~ μnχανικής αντοχnς 4) Η Sοκιμn βραχuκύκλωe71'ς Σε ότι αφορά τnν τελεuταια ερώτnσn. οι δοκιμές που χαρακτnρtζονται :: ως "ειδικές" περιλαμβάνονται επtσnς στις προδιαγραφές. ανάλογα με τnν περtπτωσn. Ετσι. n μέτρnσn π.χ. των απωλειών ενός μετασχnματιστn. ό έλεγχος τnς ποιότnτας βαφnς ενός πινακα εξωτερικού χώρου κ.λ.π.. αποτελούν, κατά το παραπάνω σκεπτικό. ειδικές δοκιμές. γιατι αναφέρονται σε συγκεκριμένες ειδικές απαιτ'f)σεις, που καθορtζονται από το εtδος τnς κατασκευnς. Η Sοκιuή υnιοθtρuανσnς αφορά τnν επαλnθευσ~ του ονομαστικού ρεύματος < μέγιστο ρεύμα συνεχούς λειτουργιας > μιας κατασκεunς. Η τιμn αυτn δεν μπορει να ειναι τuχαια θα πρέπει να ανταnοκρtνεται σε προδιαγεγραμμένες τιμές, ανάλογα με τnν κατασκευn (π.χ. yιά διακόπτες πινάκων μέσnς τάσnς : 200 Α. 400 Α. 600 Α, 1000 Α. κ.λ.π.). Η δοκιμή υπερθέρμανσnς διαρκει συνήθως αρκετές ώρες < στους μετασχηματιστές ειναι τnς τάξnς των 24 ωρών και στους διακόπτες των 3 περtπου ωρών) και θεωρείται ότι ειναι επιτυχής όταν n Sερμοκρασια δεν υπερβεί ενα συγκεκριμένο κατά τις προδιαγραφές όριο. Η θερμοκρασία αυτn είναι κατά VDE 0670 γιά n.χ. χάλκινες επαφές μέσα σε μονωτικό λάδι 80 c < με μέγιστη διαφορά Sερμοκρασιας ως προς το περιβάλλον 40 c. Η δοκιμ~ υπιρθtρμανστ\ς εtναι δοκιμ~ τύπου. Ql Sιnλεκτρικts δοκιutς αποσκοπούν στn διαπιστωσn τnς διnλεκτρικnς αντοχnς τnς κατασκευnς, ανάλογα με τnν ονομαστική τnς τάσn. Ονομαστική Τάση Δοκιμή τάση μόνωσης (ή τάση (μέγιστη επι- Εναλλασσόμενη τάση SOH2 Κρουστική τάση Ι,2/50μs σειράς) τρεπόμενη τάση λει- έλεγχος της tλεnος της έλεnος της tλεnος της τουργiας μόνωσης ως ακόστασης μόνcοσης ως ακόστασης προς γη ή απομόνωσης κρος γη ή απομόνωσης μεταξύ σε διαιcόπτις μεταξύ σε διαιcόπτες φάσεων φόσεων [kv] (kv] [kv] [kv] (kv] [kv] , , , , lso nιvακας : Τιμες τnς εναλλασσόμ~νnς και τnς κρουστικnς τάσnς γιά τn διεξαγωγn των διnλεκτρικών δοκιμών. ανάλογα με τnv ονομαστικn τάσn. + : κpουστικn τάσn θ~τικ~ς πολικότnτας >> >> αρνnτικnς >>

21 -21- Οι τιμές τnς αναμαστικnς τάσης των διαφόρων κατασκευών ε(ναι τυπαπαι nμένες ( π.χ. στα τριφασικό ό(κτυα των 50 Hz : 500 V, 6.6 kv, 15 kv. 20 kv. κ.λ.π.). Οι μετρήσεις, που γίνονται, αφορούν κυρfως ταν έλεγχα της μονωτικής ικανότnτας έναντι υπεpτάσεων, που εκδηλώνονται κατά τη λειτουργία τnς κατασκευής στα ό(κτυα. Σταν πίνακα δfνανται οι τιμές των τάσεων δακιμnς, γιά μ(α περιοχή τιμών τnς ονομαστικής τάσnς, στην οπα(α περιλαμβάνονται τα 20 kv, που αφοpού ν ταν υποσταeμό μέσης τάσnς. Οι διnλεκτρικές δοκιμές αφορούν ~ αυσιασικά τις αποστάσεις μόνωσnς. Αποσκοπούν δnλαόn στnν επιβεβαίωση της ονομαστικnς τάσnς, ανάλογα με την οποία μπορε ί να καταπονείται n κατασκευή σε κεpαυνικές υπεpτάσεις και τάσεις χειρισμών, χωp ί ς να προκαλε f ται με(ωσn τnς διnλεκτρικής αντοχής της. Η δοκιμή υπό κρουστικές τάσης ε(ναι δοκιμή τύπου, ενώ n δοκιμή με εναλλασσόμενο τάση βιομnχανικής συχνότητας (50 Hz) δοκιμn τύπου και σειράς. Ειδικότερτα στnν καταcrκευή εγκαταστάσεων στον αέρα με ονομαστική τάση πάνω από 1 kv, ενδιαφέρει ιδιαίτερα η τnρnσn οpισμένων αποστάσεων μεταξύ αγωγών και αγωγών προς γn. Ενδιαφέρουν επίσnς οι αποστάσεις προστασ f ας από τοιχεία, μεταλλικά πλέγματα και γενικά μεταλλικές επιφάνειες ( π.χ. αποστάσεις προστασfας των ρευματοφόpων μερών ενός υποσταeμού, αποστάσεις προστασfας γιά την τοποeέτηση του πλέγματος σε ένα πεδίο δοκιμών n σε έναν υπαίeρια υπασταeμό, κ.λ.π. ). Σταν πfνακα δfνανται ορισμένες τιμές αποστάσεων, οι οποίες διευκολύνουν στις διάφορες επιλογές. Ονομαστική Ελάχιστn Απόστασn μεταξύ αγωγού τάσn απόστασn και επιφάνειας προστασίας μόνωσnς σε mm σε kv σε mm κιγκλfδαμα εσχάρα λαμαρ ίν α Εσ. Εξ. Εσ. Εξ. Εσ. Εξ Πίνακας Αποστάσεις στον αέρα γιά εγκαταστάσεις πάνω από 1 kv. Εσ. εγκατάσταση εσωτερικού χώρου Εξ. >> εξωτερικού >> ti όοκιμή μnχανικnς αντοχής αφορά τn στιβαρότητα της κατασκευnς. n οποία στn ν πεpιπτωσn των επαφών των διακοπτών σχετίzεται με τnν ικανότητα σε ονομαστικό pεύμα, μετά από ένα αριeμό χειpισμών. Ενας διακόπτης, π.χ. με ονομαστικό ρεύμα 400 Α, πρέπει να έχει μετά από 1000 πλnοε ι ς κύκ λ ους λειτουργίας τnν ίδια ικανότητα σε ονομαστικό ρεύμα ( δn λ αόn 400 Α ). Πρόκειται γιά μ(α δοκιμή τύπου. κατά τnν οποία ελέγχο ν ται τυχόν παραμορφώσεις και αποσυναpμολογnσεις (ακατάλλnλα ελατnοια συσφιξnς κ.λ.π.) στις επαφές του διακόπτn. Η ικανοτnτα σε ονομαστικό pευμα. μετά τnν δοκιμn αυτή, διαπιστώνεται

22 -22- με τnν πpαγματοπο f nσn στn συνέχεια τnς δοκιμής υπεpeέpμανσnς. Η δοκιμή μnχανικής αντοχής στους διακόπτες προβλέπεται στις προδιαγραφές και ως δοκιμής σειράς. αλλά με πολύ μικρό αριeμό χειρισμών (10 κυκλοι χειρισμού), μετά από τους οποίους γ(νεται οπτ ικ ός έλεγχος τnς στιβαρότητας των επαφών. tl δοκιμή 8pαχυκύκλωσnς δίνει πλnpοφορί ες γιά τn δυναμικn και τn eερμικn καταπονnσn τnς κατασκευnς από το ρεύμα βραχυκύκλωσης Στον π ( νακα δ(νονται τιμές του εναλλασσόμενου τμnματος του του ρε ύμ ατος βραχυκύκλωσης (law) του δικτύου μέσης τάσnς τnς ΔΕΗ. Ονομαστικn τάσn Μέγιστη τάσn Εναλλασσόμενο τμnμα λε.ιτουpγίας του ρε ύματος βραχυκύκλωσnς σε kv σε kv σε ka , ,2 Πίνακας Τιμές του εναλλασσόμενου ρεύματος βραχυκύκλωσnς γιά το δίκτυο μέσnς τάσnς της Α.Ε.Η Βασικές δοκιμές ποιοτικού ελέγχου μετασχηματιστών και πινάκων μέσnς τάσnς Μ!τασχnματιστές!λatou unοσταθμών μtσnς τάσnς (20 kv. 1~ kv και 6,6 kv) Πρόκειται κυρίως γιά τις παρακάτω δοκιμές l.:.. όοκιuέs τύπου 1. Δοκιμn υπερeέρμα ν σnς. 2. Διnλεκτρικές δοκιμές. α ) δοκιμή με κρουστική τάση 1.2/ 50 μs (π(ν ακας 1.4-1: 5 κρούσεις eετικnς πολ ικότnτας και 5 κρούσεις αρνnτικnς πολικότnτας) β) δοκιμή με εναλλασσόμενn τάσn βιομnχανικnς συχνότnτας επί 1 min ( πίνακας ). 3. Διnλεκτρικn αντοχn μεταξύ των πη ν(ων χαμnλnς τάσnς. υπο εναλλασσόμενn τάσn 800 V, 100 Hz επί 1 min. 4. Δοκιμn βραχuκύκλωσnς. 5. Μέτρnσn τnς ομαόας zεύξnς και της σχέσnς μετασχηματισμού. 6. Μέτpnσn των ραό ιοωωνι κων παρεμβολών (πρόκειτ αι γιά μέτρnσn τnς στάeμnς eορύβοu λογω μερικών εκκενώσεων). l.l.. Δοκιμές σειράς 1. Διnλεκτρικn όοκ ιun υπο εναλλασσ cμε νn τάσn βιομnχανικnς συχνcτnτας επί 1 min ( οnως n όοκιμn τύπου προnγουμένως: πίνακας 1.4-1).

23 Διnλεκτρικn αντοχn μεταξύ των πnνιων χαμnλnς τάσnς, υπό εναλλασσόμενη τάσn 800 V, 100 Hz επι 1 min ( όπως n δοκιμή τύπου προηγουμένως). 3. Μέτρnσn των απωλειών (απώλειες σιδήρου και απώλειες χαλκού) και τnς σχετικής τάσnς Βραχυκύκλωσnς του μετασχηματιστή. 4. Ελεγχος τnς μόνωσnς με Meger 5. Οπτικός έλεγχος (ποιότητα Βαφής, κατάσταση μονωτήρων, αφυγραν- : τήρας, κ. λ. π.) Πtνακις μtσnς τάστις Πρόκειται κυριως γιά τις παρακάτω δοκιμές.ι..ι. Δοκ\utς τόnοu 1. Δοκιμή υπερθέρμανσnς 2. Διnλεκτρικές δοκιμές (υπό κρουστική τάσn και υπό εναλλασσόμενη τάσn Βιομηχανικής συχνότnτας επι 1 min : πινακας 1.4-1). Η δοκιμή γtνεται και γιά τις δύο καταστάσεις λειτουργtας των διακοπτων τοu πινακα (θέσn ΟΝ και θέσn OFF), τόσο μεταξύ των φάσεων, όσο και μεταξύ κάθε φάσnς προς γή. 3. Δοκιμή μnχανικής αντοχής των διακοπτών, καθώς και δοκιμή μηχανικής αντοχής τnς στιβαρότnτας των χειριστnρtων και των αλλnλασφαλισεων. 4. Δοκιμή μηχανικής αντοχής του περιβλnματος. 5. Προστασια έναντι επικtνδuνnς επαφής με στοιχεtα υπό τάσn ή κινούμενα στοιχεtα. 6. Δοκιμή υπό τριφασικό Βραχυκύκλωμα. 11.ι.. ΔΟΚ\Utς qςιράς 1. Διnλεκτρική δοκιμή υπό εναλλασσόμενη τάσn βιομnχανικής συχνότ~~ τας επι 1 πm (όπως n δοκιμή τύπου προnγοuμένως). 2. Ελεγχος Βοnθnτικών κυκλωμάτων. 3. Δοκιμή μnχανικής λειτουργtας των διακοπτών (όπως n αντtστοιχn δοκιμή στον αποζεύκτη προnγουμένως).

24 ~. Υnοσταθμοt με μόνωση το εξαφθοριοuχο θεtο CSFό) Οι διακόπτες και οι πινακες των παραγράφων 1.1 και 1.2 χρnσιμοποιούν τον ατμοσφαιρικό αέρα ως περιβάλλον nλεκτρομονωτικό μέσο. Ο ατμοσφαιρικός αέρας ειναι γενικά το περισσότερο χρnσιμοποιούμενο nλεκτρομονωτικό, το οποίο διατίθεται χωρίς κόστος. Μειονέκτnμά του., ειναι n αρκετά μικρότερη διηλεκτρική αντοχή του έναντι των στερεών μονωτικών, λόγω της οποίας αυξάνουν οι διαστάσεις των κατασκευών, τόσο στnν περιοχή τnς μέσης τάσnς. όσο κυρίως στην περιοχή των υψηλών τάσεων (δίκτυο μεταφοράς). Επίσης, έχει το μειονέκτημα να προκαλεί βλάβες στις επιφάνειες των στερεών ηλεκτρομονωτικών. Αυτό οφείλεται στις ξένες κυρίως επικαθήσεις ( συνήθως σκόνη και υγρασία), λόγω των οπ9ίων εκδηλώνονται μερικές εκκενώσεις, καθώς και άλλα φαινόμενα αύξησης της επιφανειακής αγωγnμότnτας των στερεών μονωτικών. Η συνεργασία του αέρα με το ηλεκτρομονωτικό λάδι είναι γενικά ανεπιθύμητη. Το συνεχώς αυξανόμενο κόστος των χώρων γιά υποσταθμούς σε μεγάλες πόλεις σε συνδυασμό με την αποφυγή των παραπάνω βλαβών στα στερεά μονωτικά οδήγησαν σε κατασκευές υποσταθμών σε περιβάλλον εξαφθοριούχου θείου (SFb). Πρόκειται γιά ενα σπουδαίο ηλεκτρομονωτικό αέριο, που χρησιμεύει και ως ψυκτικό μέσο. Στην ατμοσφαιρική πίεση, η διnλεκτρικn αντοχή του SFό είναι περtπου τριπλάσια από εκείνη του αέρα. Επομένως, οι αποστάσεις μόνωσης σε περιβάλλον SF. είναι αρκετά μικρότερες από εκείνες στον αέρα και γιά το λόγο αυτό περιορίζονται σημαντικά ( συγκριτικά προς τον αέρα ) οι διαστάσεις του χώρου που απαιτείται γιά μία κατασκευή. Η χρησιμοποιnσn του υπό πίεσn (όπως συμβαίνει στην πράξn) περιορίζει ακόμα περισσότερο τις αποστάσεις μόνωσης και επομένως τις απαιτήσεις σε χώρους. Οι εφαρμογές του SFb αφορούν κυρίως διακόπτες του δικτύου μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας και πίνακες μεσnς τάσης. Το SF. είναι άχρωμο, άοσμο, άφλεκτο, χημικά αδρανές και μn τοξικό. Υπό τη δράση nλεκτρικού τόξου αποσυντίθεται σε αέρια (θειούχα φθορίδια) και σε στερεά προιόντα υπό μορφή σκόνης (μεταλλικά φθορίδια).τα αέρια προ\όντα είναι εν μέρει διαβρωτικά, όταν υπάρχει υγρασία, αλλά τόσο η καθαρότητα του αερίου όσο και ειδικά φίλτρα εκμηδενίζουν τον κίνδυνο διάβρωσης. Το αέριο αυτό είναι εξαιρετικό υλικό για τn σβέση τόξων, γιατί αφ ' ενός διευκολύνει τη διακοπή τους και αφ' ετέρου δεν επιτρέπει την επαναφn τους.

25 Η καταπόνnσn υπό τριφασικό βραχυκύκλωμα Στο κεφάλαιο αυτό ό (ν ο ν τα ι οpισμένες εισα γωγικές γ νώ σεις, που αωο pούν τn μnχα νικ τi καταπόνnσn zυyών και τη eερμι κn καταπόνηση αγωγών. Οι υπολο γ ισμοί αυτοί είναι απαρα(τητοι γιά τον έλεγχο τnς καταλλnλότnτας μίας εγκατάστασnς. : 2.1. Οι συνιστώσες του ρεύματος βραχυκύκλωσnς Ο υπολογισμός τω ν nλεκτρικών εγκαταστάσεω ν του όικτύου μεταβασ(zεται στnν κα μεταφοράς και όιανομτiς τnς n λ εκτpικnς ε ν έργειας ταπό ν nστi τ ους υπό τριφασ ικό βραχυκύκλωμα. Αν υποe έσ ουμε ότι το τριφασικό βραχυκύκλωμα εκόnλώ ν εται στο σnμε(ο Α τnς εγκατάστασης ει. Ρ G ι Gι uι, ΡΜι ΜΣι 60 kv UJ. ΡΜ 3 20 kv Σχτiμα Α Παο άό ε ι γμα τριω~σικού βραχυκυκλώματος. ει ι::αι ε2: οι ι:οουστικές τάσεις όιασποράς των yε νν nτριων Gι ι:=ι G2 α ντί στοιχα. ΡGι και Ρα 2 n ονομαστικτi ισχύς των γεννnτριών Gι ι::α ι G2 αντίσ7οιχ α. υι. u2 ι:: αι u3: σχετικτi τάσn βραχυκύκλωσnς των με τασχn ματιστώ ν ΜΣι, ΜΣ2 και ΜΣ3 αντίστόιχα. ΡΜ ι. ΡΜ 2 και Ρ ~ 3:ον ομαστικτi ισχύς των μετασχnματ ι στων ΜΣι. ~Σ 2 και ΜΣ3 αντίστοιχα. του σχτiμ ατος τοτε n συνολιι::τi ισχύς του δικτ ύ ου eα οδεύσει ~ρο ς το σημείο α υ τ ο Το ρεύμ α ~c~χυκύκλωσ nς είναι n τιμτi του ρεύ- ~ατος στο σnμείο Α. Η τιμn αυττi ε ξαρτάται από τn ν ισχύ του δικτύου uέχρι το σnμείο βραχυι:υι: λ ωσnς. Οπως φαίνεται στ ο σχ nμα το ρεύμα βοαχυκύι::λωσnς εμφανί :ε τ αι αοχι ι:: ά ως ασ υu ι..ε rja ι::αι ι::αίcπι ν ως συμμετοι ι::ό. Το ασύμμετρο τ μτiμα περι λ αμβά νε ι το Ξ \ αλλ ασσομ εv ο pεύμα βραχυι:: ύι::λωσnς (Isw) και το συ ν εχές ρεύμα βοcχ L υ ~λωσnς ( ls). Το συμμετρικό τμτiμα του ρεύ :Jατος βραχυ ι:: ύι:: λ ω σnς -:.c ι το όιαο ι..ές pεύμα βpαχυ κύι::λωσnς (Id ). Η Jεγισίn τιμτi του οε ~ - = - ~ς aοαχυι::υι::λωσnς ( Is ) ο νο μάzεται κρουστικό Jεύμα βpαχυι::ύκλωσnς. - α rις παραiίάνω τιμές Ι. Ιιw και Id ισχύουν :Jι σχ~σεις :

26 -26- ~ Σχήμα : Mopφn του pεύματος κατά το τρ ι φασικό βpαχυκύ κλ ωμα Ι. = κ\[2 I.w I.w = 1,1 UN / ~ JR:, 2 + Χολ (2.1-1) (2.1-2) και Ι d = μι Ι w d, ( 2.1-3) Στις UH : Rολ: Χολ: παραπάνω σχέσεις ε(ν αι: η ονομαστική τάσ n στη eέσn βpαχυκύκλωσης. η ολική ωμική α ν τ ί σταση μέχρι το σnμε(ο βpαχυκύκλωσnς. n ολική επαγωγικn α ν τ(δpασn μέχρι το σημείο βραχυκύκλωσnς. ένας συντελεστής, n τιμή του οποίου δ(νεται στn βιβ λι ογpαφία ανάλογα με το πηλ ί κο Rολ/Χολ (η μεγιστn τιμή του ε(ναι: κ=~. ένας συντελεστής n τιμή του οποίου δ(νεται στn βιβλιογραφία ανάλογα με το πηλίκο I.w/IG (όπου IG το ονομαστικό ρεύμα τnς πnγnς) και το ν συντελεστή ισχύος cosφ. Γιά cosφ=0.8 n μέγιστη τιμή είναι~μd = Γιά έναν ιδιωτικό υποσταeμό μέσης τάσnς, που τροφοδοτειται από το δίκτυο τnς Δ. Ε. Η., ισχύουν γιά το εναλλασσόμενο τμήμα του ρεύματος βpαχυκύκλωσnςς ( lew) οι τιμές του πίνακα ι.q-3, Ετσι, με κ = 2 και μd = 1. μποοεί κανείς να υπολογίσει τις μέγιστες τιμές των Ι. και ld απc τ ι ς σχέσε ι ς και Η τιμή του κοουστικού ρεύματος βραχυκύκλωσnς (le) ενδιαφέρει στους υπολογισμούς μηχανικών καταπονήσεων, που εκδηλώνονται στο αρχικό στάδιο του βραχυκυκλώματος (όπως : εξάσκηση δυνάμεων μεταξύ των zυγών ενός π ίν ακα μέσης τάσnς, εξάσκnσn δυνάμεων στους κοχλίες σύνδεσης επί των μο ν ωτnοων, κ.λ.π.). Η τιμή του διαρκούς ρεύματος βpαχυκύκλωσnς (ld ) χοησιμεύει στους υπολογισμούς των eεpμικών καταπονήσεων κατά το 6οαχυκύκ λ ωμα (Cπως: eερμικn καταπόνnσn καλωδίων. και των zυγών. eεοu ι ιn καταπcνnσn επαφών διακοπών, eεpμικn καταπcνnσn των πηνίων των μετασχηματιστών κ.λ.π.).

27 Το ρεύμα διακοπής και n ισχύς διακοπής Το ρεύμα διακοπής (Ιc:ι) ε(ναι το εναλλασσόμενο τμήμα του ρεύματος βραχυκύκλωσnς τn χρονική στιγμή τnς διακοπής του ρεύματος από το μέσο προστασ f ας Ο υπολογισμός του Ιc:ι γ(νεται από την σχέσε ι ς Ιc:ι = μ Iaw σε ka (2. 2-1) όπου μ ένας συντελεστής n τιμή του οπο(ου δfνεται στn βιβλιογραφ(α α ν άλογα με το πnλίκο Iaw / Io, τον συντελεστή ισχύος cosφ και τον χρόνο διακοπής ( π.χ. 0,1 s ). Η μέγιστη τιμή του συντελεστή αυτού ε(ναι μ = 1. Γιά τnν ι σχύος διακόπής (Ρc:ι) ισχύει n σχέσn : Ρc:ι = {3 UN Ι c:ι σε MVA (2.2-2) Οι τιμές Ιc:ι και Ρc:ι ενδιαφέρουν στην επιλογή των διακοπτων ισχύος ή των ασφαλειώ ν, α ν άλογα με το μέσο προστασ(ας τnς εγκατάστασης (βλέπετε παράγραφο 1.2.2, σχήμα ). Με βάσn τις τιμές Iaw του π(νακα και με μ = 1, μποpε( κανε(ς να υπολογ(σει από τις σχέσεις και τις μέγιστες τιμές Ιc:ι και Ρc:ι αντ ( στοιχα Η μnχανική (ή δυναμική) καταπόνησn κατά το βραχυκύκλωμα Γιά έναν αγωγό, που άγει εναλλασσόμενο ρεύμα ενεργού τιμής Ι ισχύει (σχήμα ) : Σχήμα : Το μαγνητικό πεδ(ο ευeύγpαμμου αγωγού, που διαρρέεται από ρεύμα φ Β ds = μ. 1 ( ) όπου Β n μαγνητική επαγωγή και μο = 4π.10-1 Vs/Am n μαγνητική διαπερατότητα του αέρα. Γιά το ολοκλήρωμα τnς μαγνητικής επαγωγής, κατά το παραπάνω σχήμα, έχουμε : 2π φ Β ds = J Β r dφ = Β 2 π r (2.3-2) ο Από τις σχέσεις και έπεται ότι Β = μο 2π Ι r (2.3-3)

28 -28- Αν υποeέσουμε ότι δύο παράλληλοι αγωγο( άπειρου μήκους, που απέχουν μεταξύ τους κατά d, άγουν αντ(στοιχα τα ρεύματα Ιι και!2 d Σχtιμα Δύ ν αμη μεταξύ παραλλήλων αγωγών 2 Βι ( σχtιμα ), τότε η μαγνητική επαγωγή Βι του αγωγού 1 στη eέση του άλλου αγωγού ε(ναι 81 = 2π Ι 1 d (2.3-4) Ο αγωγός 2 υφcσταται από το μαγνητικό πεδcο του αγωγού ι μ(α δύναμη, κάeετα προς το ρεύμα!2 και την μαγνητική επαγωγή Βι, η φορά της οποcας ε(ναι προς τον αγωγό 2 : F = Βι!2 1 (2.3-5) ή σε συνδυασμό με τη σχέση Ι ι Ι 2 1 F = (2.3-6) 2π d όπου 1 το μήκος του τμήματος του αγωγού, που εξετάzεται. Η δύναμη αυτή εcναι η Cδια με εκεcνη, που υφ(σταται ο αγωγός 1 από το μαγνητικό πεδ(ο του αγωγού 2 Στην προκειμένη περcπτωση, όπου τα ρεύματα εcναι ομόρροπα, οι αγωγο( έλκονται μεταξύ τους. Οταν τα ρεύματα εcναι αντ(ρροπα οι αγωγο( απωeούνται μεταξύ τους. Η απότομη αύξηση του ρεύματος κατά την εκδήλωση βραχυκυκλώματος έχει ως απότέλεσμα την εξάσκnση σημαντικών μηχανικών δυνάμεων μεταξύ των αγωγών. Η μεγαλύτερη τιμή της δύναμης αντιστοιχεί στο κρουστικό τμήμα του ρεύματος βραχυκύκλωσης (Ι.). Σε περcπτωση συμμετρικού φορτ(ου έχουμε F = 2π 2 Ia 1 d (2.3-7) rιά 1 και d στις Cδιες μονάδες και Ι. σε ka εcναι 2 1 F = 0.2 Ia σε Ν d (2.3-8)

29 F = 2, Ι σε kp (2.3-9) d Η μηχανική καταπόνnσn από τις δυνάμεις, που εξασκούνται μεταξύ των ρευματοφόρων μερών κατά το βραχυκύκλωμα, ε(ναι tνα σημαντικότατο eέμα γ ι ά τn μελέτn, τnν κατασκευή και τnν δοκιμή των nλεκ- ~ τροτεχνικών κατασκευών και των εγκαταστάσεων γενικότερα. Στο σχήμα εξετάzεται ένα παράδειγμα μηχανικής αντοχής zυγών κατά το 1) φ 2) f ~ι γό~. σε..:αμψη Σχήμα 2.3-3: Παράδειγμα νιά την επε~nγnσn της μηχανικής καταπόνησης των zυγών κατά το βραχυκύκλωμα 1 και 2 : ο καeορισμός των h και b σε zυγού ς οpeογωνικής διατομής γ(νεται σε σχέση με τn συναpμολόγnσή τους στους μονωτήρες. 3 : Ο zυγός eεωpεcται ως πακτωμtνn δοκός. βραχυκύκλωμα. Σύμφωνα με αυτό, τpε(ς zυγο( ορeοvωνικής διατομής (h.b) και μήκους 1 ο καeένας έχουν συναpμολογneε( στους μονωτήρες

30 -30- στnp ι ξnς τους. Κάeε zυγός μποpε( να eεωρneε( ότι ε(ναι μ(α δοκός πακτωμένη και στις δύο πλευρές τnς. Κατά τους κανόνες επομένως τnς μnχανικnς αντοχής των υλικών έχουμε 1) γι ά τn ροπί'ι κά μ ψnς Mb ε ν ός zuγού λό γ ω τnς δύ ν αμnς, που εξασκε( τ α ι σε αυτόν κατά το βραχυκύκλωμα Mb = F 1/16 σε kp cm (2.3-10) 2) Η μnχανικn αντοχή των zυγών εξαρτάτα ι από τnν μέ γι στη oρe n τάσn ( σmax ) κα ι τnν poπn αντίστασnς (W) : σ = i σm il )( kp /c m~ ( ) w Η μ έγ ιστn επ ι τpεπόμε ν n τάσn σ~aχ ε( ν αι α ) γιά zυγούς από χαλκό : σ a χ = 1000 έως 1200 kp / cm 2 β ) γιά zυγούς από α λ οuμ(νιο σ aχ = 400 έως 600 kp/cm 2 Η poπn αντ<στασnς ισούται με το λόγο τnς ροπnς αδράν ειας (J ) προς τn μέγιστη διάστασn τnς διατομί'ις. Αποδε ι κνύεται ότι ισχύει α ) γι ά ορeογων ι κ ή διατομn (σχnμα 2.3-3). h b 2 w = σε cm3 ( ) 6 β ) γιά κ υκ λι κ Ί'Ι διατομί'ι διαμέτρου ο. ~ π Q3 w = σε cm3 (2.3-13) 32 Από τn μnχανικί'ι ιι::αταπόνnσn των zυγών κατά το βραχυκύκλωμα μπορε ί ν α συμβε ί μηχανικός συντονισμός, όταν n μηχανική ιδιοσυχνότητα κυμα(νεται μεταξύ των ορ(ων ~ 10% των 50 Hz και ~ 10% των 100 Hz. με αποτέλεσμα τnν επιπλέον καταπονnσn των zυγών και των μονωτήρων. Το προβ λ nμα αφορά σuνί'ιeως τους zυvούς ορeοvωνικής διατομής και μπορε( να αποφεuχeεί με αλλαγή του μί'ικοuς ή τnς διατομής των zυvών. Η ιδ ι οσυχνοτnτα των zυvών υπολογίzετα ι απο εμπειρικές εχέσεις, όπως π. χ. απc τn σχέσn : cπou f = ) Ε 2) J J E.J g 14 σε Hz ( ) το μέτρο ελαστικοτnτας (ελαστικn σταeεpά) του υλικού του zυγού : γι α χ α λκ ο : Ecu = ~ kp / cm 2 γ ια α λ ουμ ί ν ι ο ΕΑι ιο~ kp / cm 2 Η poπn αόpανειας σε cm4. Γ ι ά zuνούς οpeογωνικnς όια τ οu n ς (σχnuα 2.3-3) είναι:

31 Παράδε ι -31- J = h b3 / 12 σε cm4 (b και h σε cm) ( ) 3) g το βάρος του zυγού σε kp/cm 4) 1 το μnκος του zυγού ( μεταξύ των πακτωμέ νων άκρω ν του ) σε cm. γμα.,._ Τpε(ς zυγο ί από χα λκ ό με διατομn 40χ5 mm 2 ( σχnμα , περίπτωση 1) eα αποτελούν τnν εc σοδο ενός π Cν ακα μέσnς τάσnς στα 20 kv. ό( ν ο ντ αι : W = 0,166 cm3, J = 0,042 cmιι και g = 1,78 k p / m. Να υπο λογ ιστε( n αντοχn των zυγών γιά μ nκ ος 1=1,2 m & γιά μnκος 1=0,8 m. Ο συντελεστnς κ στn σ χέσ n ν α eεωρneεί ότι εcναι: κ=l,8. fίύσn F = 2, Ι d σε kp Κατά το ν π(νακα : Iew = 7,2 ka. Επομένως : Ι. = l,8.f2 Iew = l,8.f2.7,2 = ka F = , 33 = kp 0.2 F 1 41,3.120 Mb = = = 308,45 kp cm Mb 308,45 σ = = l 1000 k g/cm 2 ( δεν αντέχουν στο w ο' 166 βραχυκύκλωμα ) ~.'t.ill ι,ιnκοs Ο..ι..!!l..: F = 2, = 27,41 kg 0,2 F 1 27, Mb = = = 137,05 kp cm Mb σ = = = 825,6 i looo kg/cm 2 ( αντέχουν στο βραχυκύκλωμα ) w ο, 166 J E.J f = = 112 g lob. ο Ο,84. ιοs = = Hz

32 Η eερμικn καταπόνnσn κατά το τριφασικό βραχυκύκλωμα Το βραχυκύκλωμα προκαλε( στους αγωγούς, στις επαφές (λυόμενες n μό ν ιμες) και στον nλεκτρατεχνικό εξοπλισμό γενικά, που ε(ναι στn διαδρομή βραχυκύκλωσnς, μ(α επιπλέον eερμική καταπόνnσn. Γ ι ά τn eεpμικn αυτή καταπό ν nσn έχουν ιδια(τερn σnμασ(α n τιμή ταυ διαp- : καύς ρεύματος βραχυκύκλωσnς (ld : σχήμα 2.1-2) και ο χρόνος μέχρι τn διακοπή ταυ βραχυκυκλώματος. Η αύξnσn τnς eερμακρασ(ας σε αγωγούς υπαλαγ ( zεται από εμπειρικές σχέσεις, όπως π.χ. από τn σχέσn : κ 2 2 όe = Ι d [ t + Τ ( Ι w / Ι d) ) σε oc ( ) Α2 όπου 1) Δe n αύξnσn τnς eερμακρασ(ας σε C 2) Iew και ld σε Α 3 ) κ γιά χαλκό κ 0,0058 κ γιά αλουμ ( νιο κ = 0,0135 4) Α n διατομή ταυ αγωγού σε mm 2 5 ) t ο χρόνος σε sec από τnν εμφάνιση μέχρι τn διακοπή ταυ βραχυκυκλώματος 6) Τ Ενας συντελεστής χρόνου n τιμή του οπο C ου ε(ναι γιά τριφασικό βραχυκύκλωμα : Τ = 0,3 έως 0,15 γιά διφασικό βραχυκύκλωμα : Τ = 0,6 έως 0,25 Η τιμή Τ μειώνεται με τnν απόστασn από τn eέσn βραχυκύκλωσnς. Ως 1) 2) οριακές eερμοκpασ(ες eεωpούνται γιά γυμνούς αγωγούς γιά τα καλώδια ισχύει ο παρακάτω c: γιά χαλκό 200 oc γιά αλουμ(νιο 180 oc π(νακας: " ; υ eερμακpασcα λειτουργ(ας σε kv σε oc γιά καλώδια χαμnλής τάσnς σε θ C Πf νακαc; : eερμακρασ ( α λειτουργ(ας και οριακή eερμοκpασ(α γιά καλώδια.

33 Η μeλtτn eξοnλισμού τοu unοσταsμού μtσnς τάσnς Η εnιλογn του μετασχηματιστή Η ονομαστική ισχύς του μετασχηματιστή υπολογtζεται ( με τις σχέσεις του πt νακα ) από το άθρο ισμα των ηλεκρικών φορτtων φωτισμού και κtνησης της εγκατάστασης, που θα ρευματοδοτει. Με Βά-.. Ονο μαστική ισχύς μετασχηματιστή σε kvά Απώλειες χαλκού Απώλειες σιδήρου Σχ ετική τάση Βραχυκύσε w σε w κλωσ ης περtπου έως 6 % Πtνακας Τάξη μεγέθου ς των απωλειών χαλκού και σιδnρο~ : καθώς και τη ς σχετικής τάσης 6ραχυκύκλωσης σε τυποποιημένους μετασχηματιστές μέσης τάσης. ση την ισχύ αυτή επιλέγεται ο κατάλληλος σε ισχύ μετασχηματιστής ( πtνακας ), ο οποtος 8α πρέπει να διαθέτει αφυγραντήρα και ηλεκτρονόμο Boucholz ( Βλέπετε παράγραφο ) Επειδή οι τιμές που δtνονται στον πtνακα αφορούν την τάξη μεγέθους των απωλειών και της σχετικής τάσης Βραχυκύκλωσης, θα πρέπει να αναζητηθούν πλnροφορtες από προμηθευτές γιά τυποποιημένα μεγέθη μετασχηματιστών. Σε περtπτωση. που η ονομαστική τάση του δικτύου μέσης τάσnς της περιοχής ( προς το ο ποtο 8α συνδεθει ο υποσταθμός, ανάλογα με τον τύπο παροχής: Βλέπετε παράγραφο 1.2.2) δεν εtναι 20 kv, θα πρέπει τόσο ο μετασ χηματιστής όσο και ο υπόλοιπος εξοπλισμός μέσης τάσης (καλώδια. πt vακ ες. κ.λ. π) να μπορούν να λειτουργήσουν και σε ονομαστική τάση 20 kv. Η παραπάνω προυπόθεση εtναι απαραtτητη γιατι η Δ. Ε.Η. αποσκ ο πει να μετατρέψει όλα τα δtκτυα μέσης τάσης στα 20 kv. Χρειάζεται επο μέ νως προσοχή κατά την επιλογή του μετασχηματιστη και του υπό λ οι που εξοπλισμού μέσης τάσης. Οι μετασχηματιστές. που εtναι κατ άλληλ ο ι γιά δύο τάσεις (20 kv & 15 kv ή 20 kv & 6, 6 kv ) έχουv πάvω στο δοχείο τους διακόπτη μεταγωγής της μέσης τάσης. Διακ ό πτ ης μεταγωγής της τάσης πρέπει επtσnς να υπάρχει και στη χαμηλή τάση γιά τυχο ν ρύθμισή της στα 380 V, λόγω των δ ι ακυμάνσεων. που έχει το δtκτυο. από περιοχή σε περιοχή.