3.2.3 Trafod Alajaamade tähtsaimad seadmed on trafod. Meeldetuletuseks: mis on trafo?

Transcript

1 3.2.3 Trafod Alajaamade tähtsaimad seadmed on trafod. Meeldetuletuseks: mis on trafo? 3 Ühefaasilise kahemähiselise trafo I 1 Φ ehituspõhimõte. I U 1 U 2 1 primaarmähis, 2 sekundaarmähis, 3 südamik. U 1 primaarpinge, U 2 sekundaarpinge, I 1 primaarvool, I 2 sekundaarvool, Φ magnetvoog Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 1

2 3 Primaarmähise pingestamisel vahelduvpingega indutseerub I 1 Φ I 2 sekundaarmähises sama sagedusega elektromotoorjõud. 1 2 U 1 U 2 Primaar- ja sekundaarpinge suhe U 1 /U 2 (trafo ülekandesuhe) on seejuures ligikaudu võrdne primaar- ja sekundaarmähise keerdude arvu suhtega w 1 / w 2. a b Kahemähiselise trafo tingmärk elektriahelate üksikasjalistes (mitmejoone-) skeemides (a) ja elektrivõrkude (ühejoone-) skeemides (b) Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 2

3 Trafode arv alajaamas sõltub piirkonnast, kus alajaam asub, töökindluse nõuetest ja muudest teguritest. Hajaasustusega piirkondades, kus tarbimine on väike ja kõrget elektrivarustuskindlust ei nõuta, seatakse sageli üles vaid üks trafo. Linnades ja tähtsate ning kõrget elektrivarustuskindlust nõudvate tarbijatega piirkondades on alajaamades tavaliselt kaks või enam trafot. Trafode tähtsamad tunnussuurused on nimiprimaar- ja nimisekundaarpinge, nimiprimaar- ja nimisekundaarvool ning nimisekundaarnäivvõimsus (nimivõimsus). Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 3

4 Keskpingevõrkude trafode nimivõimsuste jada on 50, 100, 160, 250, 400, 630, 800, 1000, 1600 ja 2500 kva. Trafod on enamasti viieastmelised reguleerimisdiapasooniga ±2 2,5%. Kasutuses on ka kolmeastmelisi trafosid reguleerimisdiapasooniga ±5%. Toitealajaamade trafodel võib reguleerimisastmeid olla rohkem. Näiteks 110 kv trafol on võimalik pinget reguleerida vahemikus ± 9 x 1,78%. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 4

5 Toitealajaamade trafod on koormuse all reguleeritavad, jaotustrafod aga mitte. Selliste trafode pingeastet saab muuta vaid väljalülitatud olukorras. Keskpingevõrkudesse ülesseatavate uute trafode nimi- ja nimitalitluspinged on 6 6,3 ± 2 2,5 % / 0,410 kv 10 10,5 ± 2 2,5 % / 0,410 kv 15 15,75 ± 2 2,5 % / 0,410 kv 20 21,00 ± 2 2,5 % / 0,410 kv. Paigaldatakse ka trafosid kahe ülempingemähisega nimitalitluspingega 6,3 kv ja 10,5 kv. Eesmärgiks on Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 5

6 kiirendada elektrivõrgu rekonstrueerimist tulevikus, kui toimub üleminek seniselt 6 kv pingelt pingele 10 kv. Jaotusvõrgus kasutatakse nii õliisolatsiooniga kui ka kuivisolatsiooniga trafosid. Allikas: internet Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 6 Kolmefaasilise õlitrafo aktiivosa koostamine, valmis trafo läbilõige ja välisvaade

7 Aktiivosa on paigutatud õlipaaki, millel on jahutusribid. Paagikaanele on paigutatud ülempinge poole ja alampinge poole õlipaisupaak ja väljaviigud. Harilikult on suuremad jõutrafod varustatud ka nn gaasireleega, mis trafosisese avarii korral tekkivate gaaside survele reageerib ja annab signaali trafo väljalülitamiseks kõrgepinge poolelt võimsuslüliti abil. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 7

8 Foto: R. Teemets Kuivisolatsiooniga trafode hulgas moodustavad omaette rühma valuvaiktrafod, kus mähised on valatud epoksüüdvaigu sisse ning on väliskeskkonnast täielikult eraldatud. Valuvaiktrafod taluvad võrreldes õliisolatsiooniga trafodega paremini lühiajalist ülekoormust. Pikaajaliste ülekoormuste korral on vajalik lisajahutus. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 8

9 Kuivtrafod on õlitrafodega võrreldes 10 15% kallimad ja neid kasutatakse ennekõike tuleohtlikes kohtades. Tavaolukorras kasutatakse siiski õlitrafosid. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 9

10 Madalpingevõrgu käidu seisukohalt on oluline trafo lülitusgrupi valik. Keskpingevõrkude trafodes kasutatakse kolme erinevat lülitusgruppi. a b c A B C a b c A B C C C 0 A a b c Yy A a b c Dy11 B B a b c A B C a b c A B C C C 11 0 A a c Yd A a c b b B B Kuni 100 kva trafode korral kasutatakse lülitusgruppi Yzn, trafodel kva lülitusgruppi Dyn ning nende kõrval ka lülitusgruppi Yyn. Tähed Y või y ja D või d ning Z või z osutavad vastavalt primaar- või sekundaarmähise (suur- või väiketähed) lülitusviisile täht-, kolmnurk- või siksaklülitusele. Lülitusgruppide skeemid ja vektordiagrammid Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 10

11 a b c A B C a b c A B C C C 11 c 0 A a Yy0 a 0 c A Dy11 b b B B a b c A B C a b c A B C C C a c a c 0 A Yd11 Lülitusgruppide skeemid ja vektordiagrammid 0 A b b B Kui täht- või siksaklülituses mähise neutraal maandatakse (ühendus neutraaliga on toodud trafo lülituskilbile), kuulub tähisesse täht N või n. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 11 B Lülitusgrupile järgnev number (nt Dyn11) näitab sama faasi sekundaarpinge vektori nihkumist primaarpinge vektori suhtes kella numbrilaual, kui primaarpinge vektor on asetatud 12-le. Paralleeltööle (nt operatiivselt koormuse üleviimise ajaks) võib lülitada ainult sama lülitusgrupiga trafosid.

12 Trafo ühe mähise ühendamisel tähte ja teise ühendamisel kolmnurka takistatakse kõrgemate harmooniliste levikut elektrivõrgus ning tagatakse, et trafo faaside koormus primaarpoolel on trafo sekundaarkoormuste ebavõrdsuse korral ühtlasem. Harmoonilistega tuleb arvestada ka trafo neutraaljuhtme valikul. Harmooniliste esinemisel võib vajalikuks osutuda faasijuhiga võrdne või suurema ristlõikega neutraaljuht. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 12

13 Trafodel nimivõimsustega kva kasutatakse lülitusgruppi Yzn. Kuna siksaklülituses trafode korral asub iga mähis trafo kahel sambal, siis asümmeetrilise koormuse korral püsib pinge sümmeetrilisena. Enam on levinud siiski lülitusgrupp Dyn. Probleemseteks on Eesti jaotusvõrkudes veel kasutatavad Yyn-lülitusgrupiga trafod. Selliste trafode asümmeetrilisel koormamisel tekivad madalpingepoolel suured faasipingete erinevused ning täiendavad võimsuskaod. Põhimõtteliselt sobivad sellised trafod ainult sümmeetriliste koormuste korral. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 13

14 Trafode arvu ja võimsuse valimisel lähtutakse nende arvutuslikust koormusest. Arvestada tuleb ka reserveerimise ja avariilise ülekoormamise võimalusi ning muidugi majanduslikke võimalusi. Enamasti on trafosid alajaamas üks või kaks olenevalt vajalikust elektrivarustuskindluse tasemest ja perspektiivsest koormusest. Ülesseatud trafode võimsus S T peab normaaltalitlusel vastama tingimusele Sm ST n kus S m alajaama maksimaalkoormus, n T trafode arv alajaamas. T Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 14

15 Avariijärgses talitluses on tingimuseks S AV ST k n n ( ) T kus S AV = S m S res alajaama koormus avariijärgsel talitlusel (maksimaal- ja reservvõimsuse vahe), n V väljalülitatud trafode arv, k trafole lubatud koormatustegur avariijärgsel talitlusel (tavaliselt lubatakse 5 ööpäeval kuni 6 tunni jooksul koormatustegurit k = 1,4). Kahe trafoga alajaamas tuleb valida S 0, 7 V T S AV ning ühe trafoga alajaamas ST S m. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 15

16 3.2.4 Kommutatsiooni- ja mõõteaparatuur Elektrienergia ülekandmise ja jaotamise kõikidel tasemetel on vaja elektriahelaid teineteisest eraldada hooldustööde tegemiseks, rikete likvideerimiseks ning rikkis seadmete eemaldamiseks elektrivõrgust. Seda tehakse kommutatsiooniseadmetega. Keskpingevõrkude kommutatsiooniseadmeteks on võimsuslülitid, koormuslülitid, lahklülitid ja sulavkaitsmed. Lülituste kõrval normaal- ja anormaaltalitluses on vajalik kaitselahutamine, kus seadmed pikemaks ajaks elektriliselt eraldatakse ning ohutuse tagamiseks ka maandamine. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 16

17 Joonisel on kaks uutes 110/20/10/6 kv toitealajaamades enam levinud keskpingejaotla skeemi. a) b) Joonisel a on jaotla, kus keskpingefiidri kommuteerimiseks kasutatakse võimsus- ja lahklüliti kombinatsiooni ehk nn lahklüliti/maanduslülitit. Fiidri maandamine sellise skeemi korral toimub läbi võimsuslüliti, mis tähendab, et maanduslüliti ja võimsuslüliti on mõlemad sisselülitatud asendis. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 17

18 a) b) Joonisel b on jaotla, kus võimsuslüliti asub vankril. Sellise fiidri kaitselahutamine tekitatakse vankri väljatõmbamisega lahtrist ning maandamiseks on eraldi asetsev kohtkindel maanduslüliti. Kaugjuhitavad on vanades toite- ja vahealajaamades vaid võimsuslülitid. Uutes alajaamades on võimalik kauglülitada ka lahkja maanduslüliteid ning viia vankreid remondi- või tööasendisse. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 18

19 Võimsuslülitid Harku alajaama välisjaotlas Foto: R.Teemets Elektrivõrgu tähtsaim kommutatsiooniaparaat on võimsuslüliti, mis on võimeline sisse ja välja lülitama nii elektriahela normaal- kui ka anormaaltalitlusvoolu näiteks lühiste korral. Võimsuslüliti ülesanne on ahela lahutamisel tekkiv elektrikaar kustutada. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 19

20 Olenevalt sellest, millises keskkonnas elektrikaart kustutatakse, liigitatakse võimsuslüliteid järgmiselt: õlivaesed lülitid, elegaas (SF 6 ) võimsuslülitid, vaakumlülitid, õlirikkad lülitid, suruõhkvõimsuslülitid, tahkegaaslülitid. Keskpingevõrkudes kasutatakse neist kolme esimest. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 20

21 ABB elegaasvõimsuslülitid OBH ABB vaakuumvõimsuslülitid OSV-SDB Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 21

22 Võimsuslülitid peavad olema kiired, taluma lühisvoolu termilist ja elektrodünaamilist toimet, olema võimelised lahutama lühisvoolu. Rekonstrueeritavatesse või uutesse keskpingealajaamadesse seatakse üles elegaas- või vaakumlülitid. Seni veel kasutatavad õlilülitid vajavad pidevat hooldust ja nende töökindlus on madalam kui nüüdisaegsetel lülititel. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 22

23 Eesti jaotusvõrkude võimsuslüliteid Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 23

24 Võimsuslüliteid kasutatakse peamiselt toite- ja vahealajaamades, mõnikord ka suurtes jaotusalajaamades, kui selleks on tarvidus. Mujal on elektriahelate kommuteerimiseks koormus- või lahklülitid, väiksemate trafode lülitamiseks ka lahkkaitsmed. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 24

25 Koormuslüliti on võimeline sisse ja välja lülitama ahela normaaltalitlusvoolu ja ülekoormusvoolu. Koormuslüliti sobib ka kaitselahutusvahemiku loomiseks. Ehituselt on lahklüliti ja koormuslüliti sarnased, kuid koormuslülitil on kaarekustutuskamber. Koormuslüliti NALF sulavkaitmetega Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 25

26 Lahklüliti ülesanne on luua kaitselahutusvahemik. Lahklülitid Harku alajaama välisjaotlas Foto: R. Teemets Lahklülitiga võib elektriahelat avada ja sulgeda, kui katkestatakse või lülitatakse sisse tühiselt väike vool. Lahklüliti ei ole mõeldud lühis- ega koormusvoolude kommuteerimiseks, kuid on võimeline etteantud aja lühisvoolu taluma. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 26

27 Pantograaf-lahklüliti Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 27

28 Keskpingevõrkude kommutatsiooniseadmed: koormuslüliti NALF (a), lahklüliti (b) ja GEVEA lahkkaitsmed (c) Keskpingevõrkude kommutatsiooniseadmeid Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 28

29 Keskpingevõrkude lülitid võivad olla käsi- või mootorajamiga, mis omakorda on või ei ole kaugjuhitav. Tõhusamad on kaugjuhitavad seadmed, mida lülitatakse dispetšisüsteemi vahendusel. Kaugjuhtimine on kasutusel toiteja vahealajaamades ning mõningates mastalajaamades (lahutuspunktides). Foto: R. Teemets Ajam paikneb enamasti kapis maapinna lähedal ja on ühendatud lülitiga juhtvarda abil. Ajamiga samasse kappi paigutatakse mõõte- ja sideaparatuur ning akumulaatorpatarei ja kütteseadmed. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 29

30 Sidet juhtimiskeskusega peetakse tavaliselt raadio teel. Mastlülituspunkt Tulemuseks on jaotusterminal (distribution terminal unit, DTU), mille abil võib jaotusvõrgu talitlust efektiivselt juhtida. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 30

31 Kommutatsiooniseadmeteks loetakse ka sulavkaitsmed, mida keskpingevõrkudes kasutatakse peamiselt väikese võimsusega trafode kommuteerimiseks koormusvabas olukorras. Merlin Gerini keskpinge sulavkaitsmeid Schneider Electricu koduleheküljelt Kaitseelemendina koos koormus- või lahklülitiga on sulavkaitse küllaltki levinud. Elektriahela kaitsmine sulavkaitsmetega on võrreldes releekaitsega ja võimsuslülitiga odavam ja võimaldab eraldada elektriahela rikkis elementi võrgust. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 31

32 Lahkkaitsmel on statsionaarne liigpinge piirik st. piiriku vahetus toimub ainult pingevabalt. Piiriku klemmidele saab ühendada alt tuleva kaabli otsad. Lahkkaitse L33-20/UF/HDA12/SKS GEVA toode Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 32

33 Elektrimõõtmised keskpingevõrkudes lähtuvad mõõteanduritest, milleks on voolu- ja pingetrafod. Voolu- ja pingeandurite ülesanne on vähendada voolu ja pinge väärtusi mõõteandmeid kasutavate seadmete tarvis ning eraldada primaarahel sekundaarahelast. Mõõteandurite mõõteväärtusi kasutatakse releekaitse-, mõõte- ja juhtimisseadmete tarvis. Levinumad mõõteandurid on voolutrafod. Voolutrafosid jaotatakse mõõte- ja kaitsevoolutrafodeks. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 33

34 Mõõtevoolutrafode ülesanne on toetada täpseid mõõtmisi ning need töötavad kitsas voolude vahemikus. Mõõtevoolutrafode tähtsaim näitaja on täpsusklass. Kaitsevoolutrafod edastavad andmeid kaitseseadmetele. Seda tüüpi voolutrafo töötab laias voolude diapasoonis ning täpsusklassil pole nii suurt tähtsust. Voolutrafo nimisekundaarvooluks on IEC-standardi kohaselt 1 A või 5 A. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 34

35 Erinevaid voolutrafosid firmalt ABB Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 35

36 Ka pingetrafod jaotatakse mõõte- ja kaitsepingetrafodeks ning seetõttu on nende omadused mõnevõrra teistsugused. Pingetrafode nimisekundaarpingena kasutatakse Eestis IECstandardi kohaseid väärtusi 100 V või 200 V. Firma ABB keskpinge pingetrafo TDO 6 Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 36

37 Voolutrafodel on üks primaarmähis ja tavaliselt mitu eri südamikul paiknevat sekundaarmähist. Pingetrafodel on üks primaarmähis ja üks või kaks sekundaarmähist, millest üks on tavaliselt avakolmnurkmähis. Voolu- ja pingetrafode käsitlemisel tuleb silmas pidada, et o voolutrafo talitlus on lähedane lühistalitlusele ja o pingetrafo talitlus trafo tühijooksutalitlusele. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 37

38 Selletõttu peab voolutrafo sekundaarmähis olema lühistatud ja pingetrafo sekundaarmähis tühijooksul ning vältida tuleb igal juhul voolutrafo tühijooksutalitlust ja pingetrafo lühistalitlust. Mõningatesse nüüdisaegsetesse võimsus- ja koormuslülititesse on sisse ehitatud ka valgusmõõteandurid. Tekst põhineb raamatu Jaotusvõrgud 4. peatükil 38