ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΥ ΥΤ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΠΟΣΤΑΘΜΟΥ ΥΤ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ Διπλωματική Εργασία του Βασίλη Α. Δεληγιάννη Επιβλέπων: Γεώργιος Θ. Ανδρέου, Λέκτορας Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, Απρίλιος 2013

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία ii Στη σύζυγο μου, Αντωνία

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία iii ΠΡΟΛΟΓΟΣ Από τη θέση αυτή, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Γεώργιο Ανδρέου για την καθοδήγηση και βοήθεια του στη συγγραφή αυτής της εργασίας όπως και για την άψογη συνεργασία στη διάρκεια της υλοποίησης της. Θα ήθελα να ευχαριστήσω επίσης, τους συναδέλφους μου στα Ελληνικά Πετρέλαια για την υποστήριξη και κατανόηση τους στη διάρκεια των σπουδών μου, ιδιαίτερα όμως τον κ.σταμκόπουλο Κ. για το χρόνο που διέθεσε, τη γνώση που μοιράστηκε, και την προσπάθεια εμπέδωσης του ολοκληρωμένου τρόπου σκέψης ενός μηχανικού. Επίσης τον κ.παύλου Ν. και κ.παξιμαδά Β. για τα στοιχεία που μου παραχώρησαν, τα οποία ήταν απαραίτητα για την εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Τέλος, θα ήθελα να καταθέσω την ευγνωμοσύνη μου στο συμφοιτητή μου Δημήτρη Κυριαζίδη για την υποστήριξη και για την υπομονή του καθ όλη τη διάρκεια της κοινής μας πορείας. Θεσσαλονίκη, Απρίλιος 2013

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία iv ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται την υπάρχουσα αποτύπωση και τη φιλοσοφία σχεδιασμού του συστήματος ηλεκτροδότησης και προστασιών ενός βιομηχανικού καταναλωτή υψηλής τάσης. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια θεωρητική προσέγγιση και περιγραφή της τοπολογίας του υποσταθμού ΥΤ ενώ αντίστοιχα στο δεύτερο κεφάλαιο αποτυπώνεται ο διακοπτικός εξοπλισμός και τα φορτία που εξυπηρετούν την παραγωγική διαδικασία. Στην συνέχεια στο τρίτο κεφάλαιο αναπτύσσεται εν συντομία η θεωρία ανάλυσης των σφαλμάτων βραχυκύκλωσης και των ζωνών προστασίας σύμφωνα με τα πρότυπα IEC και IEEE. Ακολούθως, αναλύονται τα προφίλ προστασιών, με βάση το πρότυπο ANSI, στα διαφορετικά επίπεδα τάσης και εξοπλισμού. Ταυτόχρονα αναλύεται και αξιολογείται ο συντονισμός των προστασιών και δίνονται παραδείγματα καμπυλών προστασίας. Στο τέλος του κεφαλαίου αναλύεται το πρότυπο και ο μηχανισμός αυτόματης μεταγωγής φορτίων στην περίπτωση απώλειας ηλεκτρικής παροχής. και περιγράφεται η συμπεριφορά των προστασιών σε υποθέσεις (σενάρια) σφαλμάτων και λειτουργικών ανωμαλιών.

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία v Abstract This thesis deals with the study of the power supply, design demands and protection schemes of a High Voltage Industrial Plant. The first chapter comprises a theoretical approach and topology description of the HV Substation, while the second chapter portrays existing MV/LV switchgear and loads serving the production process. The third chapter gives an overview, describing the terms and definitions, of short circuit currents including zone protection theory according to IEC and ANSI Standards. At the same time it exhibits and evaluates overcurrent protection and relay coordination, offering typical examples of Time Current Characteristic Curves. Finally, it describes the practice and theory of Automated Transfer System in a power loss scenario, studying simultaneously protection relays response and behavior at power supply abnormalities.

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία vi Περιεχο μενα 1. Εισαγωγή... 1 1.1 Γενικά... 1 1.1.1 Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας... 1 1.1.2 Περιγραφή της Βιομηχανίας Παραγωγής Πολυπροπυλενίου... 1 1.2 Περιγραφή ηλεκτρικού συστήματος μονάδας... 3 1.3 Εναέρια Παροχή και Γραμμές Μεταφοράς... 3 1.3.1 Παροχή από ΔΕΗ... 3 1.3.2 Γραμμές Μεταφοράς και Πυλώνες 150 kv... 7 1.3.3 Μονωτήρες Ζυγού 150 kv...12 1.4 ΥΣ Υψηλής τάσης 150 kv...15 1.4.1 Υπαίθριος Υποσταθμός...15 1.4.2 Αποζεύκτης και Γειωτής 150 kv...16 1.4.3 Μονωτήρας διέλευσης 150 kv...17 1.4.4 Διηλεκτρικές μετρήσεις...20 1.4.5 Μέτρηση του ρεύματος αγωγιμότητας σε ΣΥΤ...21 1.4.6 Συντελεστής απωλειών σε ΕΥΤ...21 1.4.7 Απαγωγέας Υπέρτασης 150 kv...26 1.5 Μετασχηματιστής ABB 150/6.3 kv...29 1.5.1 Γενικά Στοιχεία...29 1.5.2 Ρεύμα Μαγνήτισης Δοκιμή εν κενώ...33 1.5.3 Τάση Βραχυκύκλωσης ΜΣ - Δοκιμή Βραχυκύκλωσης...40 1.6 Σύστημα γείωσης...42 1.7 Περιγραφή εγκατεστημένων στοιχείων ΜΣ 150/6.3 kv...44 1.7.1 Περιγραφή...44 1.7.2 Δοχείο λαδιού...45 1.7.3 Δοχείο Διαστολής/Συστολής (Buffer Drum)...45 1.7.4 Όργανο στάθμης λαδιού (Oil Level Gauge)...46 1.7.5 Αφυγραντής (Silica Gel)...46 1.7.6 Ηλεκτρονόμος ανίχνευσης αερίων (Buchholz)...47 1.7.7 Συσκευή συλλογής αερίων(gas Drawing Unit)...48 1.7.8 Συσκευή ανακούφισης πίεσης(pressure Relief Valve)...48 1.7.9 Ανεμιστήρες/Εναλλάκτες ψύξης...49 1.7.10 Θερμόμετρο λαδιού...50 1.7.11 Θερμόμετρο τυλιγμάτων(akm)...50 1.7.12 Μετρητής εκκενώσεων προς γη...52

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία vii 1.7.13 Μονάδα αλλαγής τάσης υπό φορτίο(on Load Tap Changer)...53 1.8 Συντήρηση του ΜΣ Ισχύος...54 1.8.1 Γενικές οδηγίες σχετικά με τη συντήρηση ΜΣ...54 1.8.2 Μονωτικό μέσο...54 1.8.3 Ανάλυση Χρωματογράφου...55 1.9 Πρότυπα και κανονισμοί...56 1.9.1 IEC 60076...56 1.9.2 IEEE C57.104...56 1.9.3 IEC 61472 & ΕΝ 50110-1...56 2. Διακοπτικά Μέσα και Εξοπλισμός...58 2.1 Γενικά...58 2.1.1 Περιγραφή...58 2.1.2 Εισερχόμενη γραμμή MT - Διακόπτες Ισχύος MT...59 2.1.3 Παροχή προς ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv...63 2.1.4 Διακόπτες φορτίου MT Κινητήρες ΜΤ 6.3 kv...66 2.1.5 Ονοματολογία προστασιών κατά ANSI C37.2 και IEC 60617...67 2.1.6 Βοηθητικό κύκλωμα ελέγχου και όργανα προστασίας φορτίων ΜΤ...68 2.2 Εισερχόμενη γραμμή ΧΤ -Αυτόματοι Διακόπτες Ισχύος...70 2.2.1 Φορτία ΧΤ Αυτόματοι Διακόπτες Ισχύος ΧΤ...73 2.3 Φορτία ΧΤ Πεδία Φορτίων ΧΤ...77 2.4 Βοηθητικές παροχές...80 2.4.1 Συστήματα εφεδρείας...80 2.4.2 Πηγή εφεδρείας Συσσωρευτές, UPS...80 2.4.3 Πηγή εφεδρείας Ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος...83 2.4.4 Διακόπτης Ισχύος Αυτόματης μεταγωγής...84 2.5 Πρότυπα και κανονισμοί...86 2.5.1 ΕΝ 50160...86 2.5.2 IEC 60034...86 2.5.3 IEC 60364 ΕΛΟΤ HD 384...86 3. Προστασία και επιλεκτική συνεργασία...87 3.1.1 Μεταβατική Ανάλυση Σφαλμάτων...87 3.1.2 Ταξινόμηση των βραχυκυκλωμάτων...89 3.2 Διαστασιολόγηση του εξοπλισμού...90 3.2.1 Μηχανική και θερμική αντοχή...90 3.3 Ηλεκτρονόμοι και μέσα προστασίας...92 3.3.1 Ζώνες Προστασίας...92 3.4 Συστήματα Προστασίας στον ΥΣ...95 3.4.1 ΜΣ Ισχύος ΥΤ 150/6.3kV...95 3.4.2 Εισερχόμενη γραμμή MT - Διακόπτες Ισχύος MT...98

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία viii 3.4.3 Προστασίες ΜΤ ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv...100 3.4.4 Προστασίες ΧΤ ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv...100 3.4.5 Ηλεκτρονόμοι προστασίας κινητήρων ΜΤ...102 3.4.6 Ονοματολογία προστασιών διακοπτών ΧΤ σύμφωνα με το IEC 60255...110 3.4.7 Προστασίες κινητήρων ΧΤ ισχύος > 75 kw...112 3.4.8 Μοντέλο I 2 t Καμπύλη θερμικής αντοχής...114 3.4.9 Καμπύλη λειτουργίας και ρύθμιση καμπύλης προστασίας κινητήρα...117 3.4.10 Προστασίες κινητήρων ΧΤ ισχύος < 75 kw...120 3.5 Διεθνείς πρακτικές EXXON (Global Practices)...121 3.5.1 Διαδικασία αυτόματης μεταγωγής...121 3.5.2 Αυτόματη μεταγωγή φορτίων...122 3.5.3 Αυτόματη μεταγωγή φορτίων Υπόθεση 1...126 3.5.4 Αυτόματη μεταγωγή φορτίων Υπόθεση 2...128 3.5.5 Σφάλμα στο μετασχηματιστή υποβιβασμού ΧΤ 6.3/0.42 kv Υπόθεση 3...129 3.5.6 Υπόταση στο ζυγό τροφοδοσίας του κινητήρα και επανεκκίνηση Υπόθεση 4...131 3.6 Πρότυπα και κανονισμοί...134 3.6.1 ΙΕΕΕ Standard 242...134 3.6.2 IEEE Standard C37.96...134 Βιβλιογραφία... 135

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία ix Εικόνα 1-1. Μονάδα Πολυπροπυλενίου... 2 Εικόνα 1-2. Πρόβλεψη και Ζήτηση Φορτίου Βιομηχανικό Συγκρότημα Θεσσαλονίκης... 4 Εικόνα 1-3. Σύνδεση ΒΕΘ με ΚΥΤ ΔΕΗ... 5 Εικόνα 1-4. Μονογραμμικό σχέδιο ΒΕΘ... 6 Εικόνα 1-5. Κωδικοποίηση αγωγών ACSR Al/St... 7 Εικόνα 1-6. Πυλώνας διάταξης διπλού κυκλώματος... 8 Εικόνα 1-7. Τεχνικά χαρακτηριστικά αγωγού MCM 964... 8 Εικόνα 1-8. Πύλη οριζόντιας διάταξης δύο κυκλωμάτων... 9 Εικόνα 1-9. Αγωγός Προστασίας ΓΜ...10 Εικόνα 1-10. Γωνία προστασίας ΓΜ ΥΤ...11 Εικόνα 1-11. Αποσβεστήρας Stockbridge...12 Εικόνα 1-12. Τερματικός μονωτήρας διπλής αλυσίδας 150 kv και αποσβεστήρας Stockbridge...13 Εικόνα 1-13.Μήκος ταλάντωσης ΓΜ...13 Εικόνα 1-14. Πυλώνας παροχής 150 kv με τερματικούς μονωτήρες...14 Εικόνα 1-15. Μονωτήρες στήριξης στο τερματικό ζυγό...14 Εικόνα 1-16. Τοπολογία διαγώνιας διάταξης υπαίθριου ΥΣ...15 Εικόνα 1-17. Υπαίθριος ΥΣ 150kV Μονάδας Πολυπροπυλενίου...15 Εικόνα 1-18. Αποζεύκτες και Γειωτές ΥΣ...16 Εικόνα 1-19. Μονωτήρας διέλευσης 150 kv...17 Εικόνα 1-20. Μονωτήρας διέλευσης ABB 150 kv...18 Εικόνα 1-21. Τεχνικά χαρακτηριστικά μονωτήρα ΑΒΒ τύπου GOB...19 Εικόνα 1-22. Ισοδύναμο διηλεκτρικό με απώλειες...20 Εικόνα 1-23. Ισοδύναμο διηλεκτρικού κυκλώματος AC...22 Εικόνα 1-24. Συντελεστής ισχύος θ και συντελεστής απωλειών δ...22 Εικόνα 1-25. Τομή μονωτήρα διέλευσης...23 Εικόνα 1-26. Θερμογραφία μονωτήρα διέλευσης 150 kv...24 Εικόνα 1-27. Ιστόγραμμα θερμογραφίας μονωτήρα ΥΤ...25 Εικόνα 1-28. Απαγωγέας υπέρτασης 150 kv...26 Εικόνα 1-29. V - I χαρακτηριστική αλεξικέραυνου...27 Εικόνα 1-30. EXLIM μονωτήρας διέλευσης 150 kv...27 Εικόνα 1-31. Βασικά χαρακτηριστικά και ανοχές απαγωγέα υπέρτασης...28 Εικόνα 1-32. ΜΣ Ισχύος 150kV/6.3kV Μονάδας πολυπροπυλενίου...29 Εικόνα 1-33. Κατασκευαστική δομή ΜΣ Ισχύος ABB...30 Εικόνα 1-34. Πινακίδα ονομαστικών χαρακτηριστικών ΜΣ μονάδας Πολυπροπυλενίου...32 Εικόνα 1-35. Δοκιμή εν κενώ...33 Εικόνα 1-36. Καμπύλη μαγνήτισης ΜΣ ABB YT...34 Εικόνα 1-37. Γραμμική εξάρτηση e,i,φ στον αέρα...35 Εικόνα 1-38. Μη Γραμμική εξάρτηση e,i,φ στο σιδηροπυρήνα...35 Εικόνα 1-39. Ρεύμα μαγνήτισης συναρτήσει μαγνητικής ροής...35 Εικόνα 1-40. Ρεύματα μαγνήτισης: α) σε μονοφασικό ΜΣ β) ασύμμετρα ρεύματα σε τριφασικό ΜΣ...36 Εικόνα 1-41. Διάγραμμα διανυσμάτων τάσεων, ρευμάτων και μαγνητικών ροών...37 Εικόνα 1-42. Χαρακτηριστικές δοκιμής κενού...39 Εικόνα 1-43. Συγκεντρωτικό τεχνικό δελτίο δοκιμών ΜΣ ΑΒΒ...41 Εικόνα 1-44. Γείωση ΜΣ ΥΤ και απαγωγέων υπέρτασης...43 Εικόνα 1-45. Σύστημα αντιστάσεων υψηλής ενέργειας....44 Εικόνα 1-46. Δοχείο λαδιού ΜΣ ΑΒΒ...45 Εικόνα 1-47. Δοχείο Διαστολής/Συστολής (Buffer Drum)...45 Εικόνα 1-48. Όργανο Στάθμης λαδιού...46 Εικόνα 1-49. Αφυγραντής ΜΣ μη κορεσμένος (Πορτοκαλί χρώμα)...46 Εικόνα 1-50. Ηλεκτρονόμος Buchholz...47 Εικόνα 1-51. Συσκευή συλλογής αερίων Buchholz...48 Εικόνα 1-52. Συσκευή ανακούφισης πίεσης...48 Εικόνα 1-53. Εναλλάκτες ψύξης...49

Βασίλης Δεληγιάννης Διπλωματική Εργασία x Εικόνα 1-54. Ανεμιστήρες ψύξης...49 Εικόνα 1-55. Θερμόμετρο λαδιού...50 Εικόνα 1-56. Θερμόμετρο τυλιγμάτων ΜΣ ΥΤ...51 Εικόνα 1-57. Μετρητής δραστηριότητας απαγωγέων υπέρτασης....52 Εικόνα 1-58. Μονάδα αλλαγής τάσης υπό φορτίο...53 Εικόνα 1-59. Χρωματογραφική ανάλυση μονωτικού μέσου...55 Εικόνα 1-60. Αποστάσεις για εργασία σε ενεργό εξοπλισμό...56 Εικόνα 2-1. Τροφοδοσία & φορτία ζυγών Α & Β 6.3kV...58 Εικόνα 2-2. Αυτόματος διακόπτης ισχύος ΜΤ...59 Εικόνα 2-3.Καμπύλη Paschen...60 Εικόνα 2-4. Μετασχηματιστές υποβιβασμού 6.3/0.42 kv...63 Εικόνα 2-5. Πεδία διακοπτών ΜΤ...64 Εικόνα 2-6.Καλωδίωση οργάνων μέτρησης...65 Εικόνα 2-7. Διακόπτες φορτίου κινητήρων ΜΤ...66 Εικόνα 2-8.Διακόπτης ισχύος ΧΤ...73 Εικόνα 2-9. Πεδία φορτίων ΧΤ...77 Εικόνα 2-10. Μονάδες UPS...80 Εικόνα 2-11. Συστοιχίες Συσσωρευτών....82 Εικόνα 2-12. Πεδίο Η/Ζ...83 Εικόνα 2-13. Εξωτερική στέγαση ΗΖ...83 Εικόνα 2-14. Αυτόματος διακόπτης ισχύος για τη μεταγωγή προς Η/Ζ...84 Εικόνα 3-1. Συνήθη σφάλματα...89 Εικόνα 3-2. Ζώνες Προστασίας...93 Εικόνα 3-3. Παράδειγμα λειτουργίας ζώνης προστασίας...94 Εικόνα 3-4. Καταγεγραμμένα σφάλματα σε ΜΣ ισχύος, IEEE....95 Εικόνα 3-5. Τυπικό προφίλ προστασιών ΜΣ ισχύος...96 Εικόνα 3-6. Προστασίες δευτερεύοντος ΜΣ ισχύος...98 Εικόνα 3-7. Προστασίες δευτερεύοντος ΜΣ ισχύος...99 Εικόνα 3-8. Προστασίες παροχικού διακόπτη (feeder) ΜΣ υποβιβασμού...100 Εικόνα 3-9. Προστασίες δευτερεύοντος ΜΣ υποβιβασμού ΧΤ...101 Εικόνα 3-10. Ηλεκτρονόμοι προστασίας κινητήρων ΜΤ...102 Εικόνα 3-11. Χαρακτηριστική στιγμιαίου χρόνου υπότασης...103 Εικόνα 3-12. Χαρακτηριστική αντιστρόφου χρόνου υπότασης...104 Εικόνα 3-13. Καταστάσεις λειτουργίας ΗΝ προστασίας...105 Εικόνα 3-14. Καμπύλη κινητήρα και καμπύλη προστασίας...107 Εικόνα 3-15. Συνδεσμολογίες προστασιών γης & διαφορικής...108 Εικόνα 3-16. Συνδεσμολογία ΗΝ προστασίας MP3000...108 Εικόνα 3-17. Τυπικό προφίλ προστασίας κινητήρα με ΗΝ προστασίας και ασφάλειες...109 Εικόνα 3-18.Καμπύλες Προστασίας LSIG...110 Εικόνα 3-19. Καμπύλη Προστασίας L...111 Εικόνα 3-20. Καμπύλη Προστασίας S...111 Εικόνα 3-21. Καμπύλη Προστασίας I...111 Εικόνα 3-22. Καμπύλη Προστασίας G...111 Εικόνα 3-23. Τυπικό προφίλ προστασίας κινητήρα άνω 75 kw ΧΤ...112 Εικόνα 3-24. Καμπύλες θερμικού μοντέλου κινητήρα...114 Εικόνα 3-25. Θερμικό μοντέλο κινητήρα...115 Εικόνα 3-26. Αλγόριθμος ΗΝ προστασίας κινητήρα...116 Εικόνα 3-27. Αλγόριθμος ΗΝ προστασίας κινητήρα...116 Εικόνα 3-28. Καμπύλη λειτουργίας και προστασίας κινητήρα...117 Εικόνα 3-29. Καμπύλη λειτουργίας και προστασίας κινητήρα...120 Εικόνα 3-30. Αυτόματη μεταγωγής φορτίων...121 Εικόνα 3-31. Μονογραμμικό σχέδιο αυτόματης μεταγωγής φορτίων...123 Εικόνα 3-32. Αλγόριθμος αυτόματης μεταγωγής φορτίων...124

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικά 1.1.1 Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας Με τον όρο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας (ΣΗΕ) χαρακτηρίζεται ένα σύνολο εξοπλισμού που αποτελείται από σταθμούς ανύψωσης και υποβιβασμού τάσης, εναέριες και υπόγειες γραμμές μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Σκοπός του συστήματος είναι η τροφοδότηση ηλεκτρικών καταναλωτών με την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια αξιόπιστα με υψηλά ποιοτικά χαρακτηριστικά. Οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις και καθώς και οι αυστηρές προδιαγραφές για την αξιόπιστη και ασφαλή λειτουργία στο βιομηχανικό περιβάλλον μια Πετρελαϊκής και Χημικής βιομηχανίας, καθιστούν αναγκαία την ύπαρξη ενός αξιόπιστου και ασφαλούς συστήματος μεταφοράς και διανομής. Η περιγραφή του τρόπου λειτουργίας του συστήματος διανομής ενέργειας και των επιμέρους στοιχείων και προστασιών που απαρτίζουν την υπάρχουσα εγκατάσταση, μπορεί να παρέχει στον ενδιαφερόμενο μηχανικό σημαντικές πληροφορίες για την καλύτερη κατανόηση της δομής του Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας (Σ.Η.Ε). Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό να περιγράψει τις εγκαταστάσεις ΥΤ,ΜΤ και ΧΤ που υποστηρίζουν τη μονάδα Πολυπροπυλενίου των Ελληνικών Πετρελαίων και να παρουσιάσει αναλυτικά τα μέσα προστασίας που χρησιμοποιούνται στις εγκαταστάσεις αυτές, για την αντιμετώπιση κάθε είδους σφάλματος καθώς και τη περιπτώσεις μερικής και ολικής απώλειας της ηλεκτρικής παροχής. 1.1.2 Περιγραφή της Βιομηχανίας Παραγωγής Πολυπροπυλενίου Στην ενότητα αυτή γίνεται μια σύντομη περιγραφή και παρουσίαση του εξοπλισμού μιας Βιομηχανίας παραγωγής Πολυπροπυλενίου. Η γραμμή παραγωγής περιλαμβάνει τις παρακάτω μονάδες: Προετοιμασία και δοσομέτρηση καταλυτών Ενεργοποίηση καταλύτη και πολυμερισμός Ανάκτηση Προπυλενίου και αποθήκευση Τελική επεξεργασία πολυμερούς (άτμιση, ξήρανση) Εισαγωγή προσθέτων στο πολυπροπυλένιο και εξώθηση (extrusion) Σύστημα Blow down και βοηθητικές παροχές Επεξεργασία μονομερούς Ομογενοποίηση δισκίων (pellets) πολυπροπυλενίου, αποθήκευση και συσκευασία. Σελίδα 1

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-1. Μονάδα Πολυπροπυλενίου Ο πολυμερισμός τύπου bulk γίνεται σε σωληνωτούς αντιδραστήρες που γεμίζουν με υγρό προπυλένιο για την παραγωγή ομοπολυμερούς. Τα συστήματα καταλύτη, υγρού προπυλενίου και υδρογόνου (για τον έλεγχο του μοριακού βάρους) τροφοδοτούν συνεχώς τους αντιδραστήρες, πράγμα που προσφέρει πλεονεκτήματα από την άποψη του κόστους, του υψηλού ρυθμού μεταφοράς θερμότητας και της ομοιόμορφης θερμοκρασίας, πίεσης και κατανομής καταλύτη. Μέσα στον αντιδραστήρα κυκλοφορεί ένα ομοιογενές μείγμα από σφαίρες πολυπροπυλενίου. Το παραγόμενο πολυμερές εξάγεται συνεχώς από τον αντιδραστήρα σε έναν κυκλώνα απαερίωσης για διαχωρισμό πρώτου βαθμού, μέσω μιας γραμμής εκτόνωσης η οποία θερμαίνεται με ατμό. Προπυλένιο που δεν αντέδρασε ανακτάται από τον κυκλώνα μέσω εκτόνωσης, συμπυκνώνεται και μετά αντλείται πίσω στον αντιδραστήρα μέσω του δοχείου αποθήκευσης, όπου αναμιγνύεται με φρέσκο προπυλένιο από τις σφαίρες. Πολυμερές από τον κυκλώνα ρέει προς το διαχωριστή χαμηλής πίεσης και από εκεί σε ένα δοχείο επεξεργασίας με ατμό, όπου τα κατάλοιπα καταλύτη εξουδετερώνονται και το διαλυμένο μονομερές απομακρύνεται, ανακτάται και ανακυκλώνεται πίσω στον αντιδραστήρα. Από το δοχείο επεξεργασίας με ατμό το πολυμερές στέλνεται σε έναν μικρό ξηραντήρα ρευστοστερεάς κλίνης όπου θερμό άζωτο απομακρύνει την υγρασία πού έχει απομείνει. Το πολυπροπυλένιο παράγεται σε σφαιρική μορφή, με διάσταση σωματιδίου εύρους από ένα έως τρία χιλιοστά. Αυτό το προϊόν στέλνεται σε ένα τμήμα όπου αναμειγνύεται με πρόσθετα και μορφοποιείται με τη βοήθεια Εxtruder σε δισκία. Τα πρόσθετα απαιτούνται για να δώσουν στο προϊόν τα τελικά χαρακτηριστικά σύμφωνα με την εμπορική εφαρμογή. Τα δισκία ομογενοποιούνται τελικά σε σιλό ανάμιξης ώστε να υπάρχει μία ομοιόμορφη παρτίδα (lot) υλικού, το οποίο μεταφέρεται σε σιλό ενσάκκισης ή στα σιλό αποθήκευσης προϊόντος χύμα (bulk), απ όπου τα φορτηγά φορτώνουν δια βαρύτητας. Προϊόν από τα σιλό ενσάκκισης συσκευάζεται, παλετάρεται, περιτυλίγεται και αποθηκεύεται στην αποθήκη. Σελίδα 2

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.2 Περιγραφή ηλεκτρικού συστήματος μονάδας Το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της βιομηχανικής μονάδας παραγωγής πολυπροπυλενίου ακολουθώντας τα πρότυπα ασφαλείας και τις απαιτήσεις σχεδιασμού και λειτουργίας αποτελείται στη βασική δομή του από: Δυο εισερχόμενες γραμμές ΥΤ 150 kv Υπαίθριο υποσταθμό ΥΤ Μετασχηματιστές ισχύος 150/6.3 kv Μετασχηματιστές ισχύος υποβιβασμού 6.3/0.42 kv Σύστημα Γείωσης Πεδία ΧΤ και ΜΤ Φορτία ΜΤ και ΧΤ Μονάδες αδιάλειπτης παροχής (UPS) Ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος Η/Ζ Διακοπτικός εξοπλισμός Ηλεκτρονόμοι Προστασίας και κυκλώματα ελέγχου. Στη συνέχεια θα δοθεί η αναλυτική περιγραφή του κάθε εξοπλισμού παράλληλα με τη θεωρητική ανάλυση και φιλοσοφία σχεδιασμού σύμφωνα με τα πρότυπα και τους κανονισμούς. 1.3 Εναέρια Παροχή και Γραμμές Μεταφοράς 1.3.1 Παροχή από ΔΕΗ Το βιομηχανικό συγκρότημα των Ελληνικών Πετρελαίων στη Θεσσαλονίκη τροφοδοτείται από το δίκτυο διανομής, συγκεκριμένα από το ΚΥΤ ΕΥΟΣΜΟΥ με γραμμές διπλού κυκλώματος 150 kv. Μέσω της γραμμής VERIA31(150 kv) δύο ανεξάρτητες γραμμές τροφοδοτούν μέσω του ΚΥΤ ΕΥΟΣΜΟΥ & ΚΥΤ ΣΙΝΔΟΥ το κεντρικό ΥΣ του συγκροτήματος. Σελίδα 3

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-2. Πρόβλεψη και Ζήτηση Φορτίου Βιομηχανικό Συγκρότημα Θεσσαλονίκης Σελίδα 4

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-3. Σύνδεση ΒΕΘ με ΚΥΤ ΔΕΗ Σελίδα 5

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-4. Μονογραμμικό σχέδιο ΒΕΘ Σελίδα 6

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.3.2 Γραμμές Μεταφοράς και Πυλώνες 150 kv Εναέριες γραμμές, σε σύγκριση με τα υπόγεια καλώδια είναι ο απλούστερος και φθηνότερος τρόπος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, εφόσον υπάρχει η δυνατότητα στήριξης των αγωγών. Οι εναέριες γραμμές μεταφοράς αποτελούνται από τα παρακάτω στοιχεία: 1. 3 αγωγούς φάσεων και ένα ή δύο αγωγούς προστασίας κατά των κεραυνών 2. Πυλώνες πάνω στους οποίους στηρίζονται οι αγωγοί μέσω μονωτήρων 3. Μονωτήρες ανάρτησης ή στήριξης 4. Στοιχεία σύνδεσης, απόσβεσης μηχανικών ταλαντώσεων που προστατεύουν τους μονωτήρες από την επίδραση τόξου. Οι αγωγοί πρέπει να αντέχουν στη μηχανική και στη θερμική καταπόνηση και να μην προκαλούν απαράδεκτα υψηλές απώλειες Κορώνα. Η ένταση του ρεύματος Κορώνα ελαττώνεται αν αυξήσουμε τη διάμετρο του αγωγού ή αν τοποθετήσουμε ανά φάση δύο ή περισσότερους αγωγούς παράλληλα, καθώς παρουσιάζουν μικρότερη πεδιακή ένταση (kv/m) από ότι ένας αγωγός ανά φάση. Η πεδιακή ένταση πέραν της οποίας αρχίζει η εκκένωση Κορώνα εξαρτάται από τη διάμετρο του αγωγού και είναι 21-27 kv/m σε ενεργό τιμή. Στους αγωγούς χρησιμοποιούμε πολύκλωνα συρματόσχοινα για λόγους ευκαμψίας. Τα υλικά είναι τα παρακάτω: i. Χαλκός εφελκυσμένος εν ψυχρώ ii. Μπρούντζος iii. Αλουμίνιο και μάλιστα ή καθαρό αλουμίνιο 99.9% λέγεται αλουμίνιο ηλεκτροτεχνίας E-Al ή το κράμα αλουμινίου Aldrey iv. Σύνθετοι αγωγοί αλουμινίου χάλυβα Al/St.Έχουν και την ονομασία Aluminum Coated Steel Reinforced Conductors ή ACSR αγωγοί. Εικόνα 1-5. Κωδικοποίηση αγωγών ACSR Al/St Σελίδα 7

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-6. Πυλώνας διάταξης διπλού κυκλώματος Οι αγωγοί ACSR χαρακτηρίζονται κατά DIN ως εξής: Al/St = διατομή του Al/St. Σε σύνθετους αγωγούς η σχέση των παραπάνω διατομών είναι συνήθως 6.Μπορεί και σε μεγάλες διατομές να φθάσει και το 20. Οι πολύκλωνοι ACSR αποτελούνται από 1 έως 3 στρώματα χαλύβδινων συρμάτων και 1 3 στρώματα συρμάτων αλουμινίου. Τα σύρματα είναι συνεστραμμένα και μάλιστα η διεύθυνση συστροφής είναι αντίθετη σε δύο γειτονικά στρώματα στοιχείο που εξασφαλίζει μια καλή συνοχή του συρματόσχοινου. Συνήθως στον χαρακτηρισμού των αγωγών ACSR ή αλουμινίου δίνεται και η ισοδύναμη διατομή χαλκού. Αυτή είναι η διατομή που θα είχε ένας αγωγός ίσης αντίστασης εάν κατασκευαζόταν από χαλκό. Εικόνα 1-7. Τεχνικά χαρακτηριστικά αγωγού MCM 964 Σελίδα 8

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Οι ωμικές αντιστάσεις των πολύκλωνων αγωγών προκύπτουν από την ονομαστική διατομή τους. Η αγωγιμότητα που πρέπει να ληφθεί στους υπολογισμούς είναι διαφορετική από ότι η αγωγιμότητα του καθαρού υλικού. Για αγωγούς ACSR χρησιμοποιεί κανείς μόνο τη διατομή του αλουμινίου για τον υπολογισμό της αντίστασης. Οι αντιστάσεις ανά μέτρο στη θερμοκρασία λειτουργίας είναι αυξημένες αντίστοιχα με την αύξηση της θερμοκρασίας ως εξής: (Θ) (20 ) 1 α(θ 20 ) ( ) [1 α(θ 20 )] Από 60 k V και πάνω χρησιμοποιούνται για εναέριες γραμμές μεταφοράς κατά κανόνα οι σύνθετοι αγωγοί με πυρήνα χάλυβα και εξωτερικό αγωγό από αλουμίνιο.το αλουμίνιο χρησιμοποιείται για ηλεκτρική αγωγιμότητα και ο χάλυβας για μηχανικά αντοχή. Το ρεύμα οδεύει κυρίως μέσα από το αλουμίνιο δηλαδή το ρεύμα μέσα από το χάλυβα είναι αμελητέο. Οι αγωγοί πρέπει στη διαδρομή τους να στηριχθούν, να τεντωθούν και να οδηγηθούν στην κατάλληλη πορεία ώστε να τερματίσουν στον υποσταθμό των 150 kv. Η στήριξη των αγωγών μπορεί να γίνει σε ανοίγματα των 150 έως 500 m.επίσης προσοχή πρέπει να δοθεί και τις οριζόντιες αποστάσεις μεταξύ των αγωγών ώστε διότι λόγω ταλάντωσης υπάρχει κίνδυνος γίνει διάσπαση μεταξύ φάσεων. Εικόνα 1-8. Πύλη οριζόντιας διάταξης δύο κυκλωμάτων Η μορφή ενός πύργου καθορίζεται από τεχνικοοικονομικούς υπολογισμούς λαμβάνοντας υπόψη την τάση, την ισχύ, τη διάταξη των αγωγών, το διαθέσιμο χώρος, τις ατμοσφαιρικές συνθήκες, τις μηχανικές καταπονήσεις και την κίνηση των αγωγών υπό τις διάφορες συνθήκες. Επίσης πρέπει να ληφθεί υπόψη η αυξημένη ροπή που ασκείται σε ένα πύργο αν ένας ή περισσότεροι αγωγοί κοπούν. Οι αγωγοί μπορεί να είναι διατεταγμένοι σε οριζόντιο επίπεδο ή και σε κάθετο. Σελίδα 9

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Η διάταξη των τριών φάσεων επί οριζόντιου επιπέδου είναι κατασκευαστικά απλή. Δεν υπάρχει κίνδυνος να επέλθει επαφή των αγωγών, αν ο ένας επιμηκυνθεί. Χρειαζόμαστε όμως μεγάλο άνοιγμα τραβέρσας (μεγάλο πλάτος πύργου) και υπάρχει κίνδυνος να γίνει επαφή αν οι αγωγοί ταλαντωθούν οριζόντια. Επίσης η καταπόνηση στον παραπάνω πύργο είναι μεγαλύτερη σε στρέψη. Λόγοι όπως η μεταφερόμενη ισχύς, η ευστάθεια και η εφεδρεία επιβάλλουν συχνά διπλά ή και πολλαπλά κυκλώματα. Αυτές οι διατάξεις επηρεάζουν προφανώς τις αυτεπαγωγές και χωρητικότητες των γραμμών κυρίων στο ομοπολικό σύστημα. Πέραν τούτων η τοποθέτηση πολλών παράλληλων κυκλωμάτων στον ίδιο πύργο μειώνει τη αξιοπιστία του συστήματος. Στην περίπτωση μηχανικής αστοχίας του ενός κυκλώματος δηλαδή της μίας γραμμής, μπορεί να επηρεαστεί και το γειτονικό κύκλωμα. Ένας πύργος φέρει εκτός των αγωγών των τριών φάσεων και ένα ή δύο αγωγούς προστασίας. Επιδιώκουμε, αν γίνει εκκένωση κεραυνών αυτή να γίνει μέσω του αγωγού προστασίας και όχι μέσω των φάσεων. Ο αγωγός προστασίας είναι ατσάλινης διατομής 35-90mm 2. Στην Ελλάδα οι αγωγοί έχουν διαμέτρους 3/8 στα 150 kv. Μπορεί όμως όπου επιβάλλεται καλή αγωγιμότητα για λόγους προστασίας, οι αγωγοί να είναι τύπου ACSR. Ένας αγωγό τεταμένος οριζόντια δημιουργεί ένα πεδίο προστασίας για άλλους αγωγούς που οδεύουν παράλληλα με αυτόν. Το πεδίο προστασίας είναι ένα καμπυλόγραμμος τρίγωνο με κορυφή τον αγωγό γης. Οι πλευρές είναι τόξα κύκλων εφαπτόμενων στο έδαφος. Η ακτίνα των κύκλων είναι ίση με το απλό έως διπλάσιο ύψος του αγωγού γης h e.μεταξύ των δύο ακραίων τιμών η τιμή 1.5h e είναι πλέον η εφαρμοζόμενη. Κατ άλλους το πεδίο προστασίας είναι μέσα σε μια γωνία ±30, εκατέρωθεν της κατακόρυφου. Εικόνα 1-9. Αγωγός Προστασίας ΓΜ Παρά την τυχαιότητα και την ιδιορρυθμία που διέπει την πτώση των κεραυνών, είναι γενικά αποδεκτό ότι ο κεραυνός θα επιλέξει για να πλήξει το υψηλότερο γειωμένο σημείο της εγκατάστασης εντός ορισμένης περιοχής. Βάσει αυτής της αρχής, η προσφερόμενη προστασία σε μια γραμμή από τους αγωγούς γείωσης, είναι συνάρτηση της γεωμετρίας των ηλεκτροδίων. Βασική σημασία για την αποδοτικότητα της προστασίας παίζει η «γωνία προστασίας», με την οποία ο αγωγός προστασίας καλύπτει τους ενεργούς αγωγούς. Η «γωνία προστασίας» είναι η γωνία α μεταξύ της κατακόρυφου από τον αγωγό προστασίας και της πλάγιας γραμμής που συνδέει το σύρμα με τον προστατευόμενο αγωγό. Αναφέρεται, συνήθως, στον πιο απομακρυσμένο Σελίδα 10

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ αγωγό της γραμμής και όσο μικρότερη είναι η γωνία αυτή, τόσο καλύτερα προστατεύεται ο αγωγός. Μία γωνία 30 είναι η συνήθως συνιστώμενη, αν και μέχρι 40 είναι αποδεκτή. Εικόνα 1-10. Γωνία προστασίας ΓΜ ΥΤ Οι πύργοι κατά μήκος μια γραμμής μεταφοράς διακρίνονται ανάλογα με τα φορτία που φέρουν, στους παρακάτω: Α. Πύργοι που φέρουν υπό κανονικές συνθήκες κυρίως κατακόρυφα φορτία, αυτοί που είναι στα ευθύγραμμα τμήματα της γραμμής και φέρουν το βάρος του αγωγού συν το βάρος του επικαθημένου πάγου και ενδεχομένως δυνάμεις προκαλούμενες από τον άνεμο. Β. Πύργοι τανύσεων των αγωγών. Οι αγωγοί πρέπει να τεντωθούν στα ευθύγραμμα τμήματα. Οι μονωτήρες είναι οριζόντιοι. Οι οριζόντιες δυνάμεις εκατέρωθεν του πύργου δεν είναι κατ ανάγκη ίσες. Έτσι, οι πύργοι αυτοί φέρουν και οριζόντια φορτία και δέχονται μεγάλες ροπές κάμψης. Οι πύργοι αυτοί αποσυμπλέκουν επίσης μηχανικά τα εκατέρωθεν μέρη της γραμμής και δεν μεταδίδονται ταλαντώσεις. Γ. Πύργοι στα σημεία κάμψης της γραμμής. Αυτοί φέρουν και οριζόντια φορτία. Εκτός των παραπάνω μορφών υπάρχουν ειδικές κατασκευές που φροντίζουν για την αντιμετάθεση των αγωγών, όπως και ειδικές κατασκευές για τον τερματισμό των εναέριων γραμμών σε υποσταθμούς εξωτερικού χώρου (πύλες). Οι πύργοι πρέπει να εξασφαλίζουν ορισμένες αποστάσεις των αγωγών από τη γη ή κτίσματα ή άλλες εγκαταστάσεις. Αυτές καθορίζονται για λόγους ασφαλείας στου κανονισμούς και συγκεκριμένα με βάση την υπουργική απόφαση, οι ελάχιστες κάθετες αποστάσεις αγωγών- εδάφους είναι 7.75 m στα 150 k V,με δυνατότητα ανύψωσης μέχρι 12 μ. Σελίδα 11

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.3.3 Μονωτήρες Ζυγού 150 kv Η ανάρτηση των αγωγών γραμμών υψηλής τάσης στους πύργους γίνεται με μονωτήρες ανάρτησης. Οι μονωτήρες μπορεί να είναι αλυσίδα από πολλούς μονωτήρες δισκοειδείς σε σειρά ή εναλλακτικά ένας ή πολλοί μονωτήρες ράβδου τεχνολογία που συναντιέται κυρίως στο εξωτερικό. Το υλικό τους είναι πορσελάνη ή γυαλί. Σε σπάνιες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται για μονωτήρες εναέριων γραμμών άλλα υλικά όπως καουτσούκ σιλικόνης και τεφλόν κυρίως γιατί προσφέρουν μικρό βάρος. Επίσης σε εσωτερικούς χώρους γίνεται χρήση μονωτήρων στήριξης από εποξειδικές ρητίνες σε ανάμιξη με σκόνη χαλαζία. Αν και οι δισκοειδείς μονωτήρες μιας αλυσίδας είναι όμοιοι και ως εκ τούτο έχουν την ίδια χωρητικότητα, εν τούτοις η κατανομή της τάσεως κατά μήκος της αλυσίδας δεν είναι ισομερής λόγω των παρασιτικών χωρητικοτήτων που έχουν προς τον πύργο. Προκειμένου να ομαλοποιηθεί η κατανομή της τάσεως μπορεί να τοποθετηθεί ένας αγώγιμος δακτύλιος γύρω από τον μονωτήρα που είναι κοντά στον αγωγό. Ο δακτύλιος έχει αυτήν την επίδραση επειδή αυξάνει τη χωρητικότητα του τελευταίου μονωτήρα, παράλληλα μπορεί να χρησιμεύσει ως το ένα ηλεκτρόδιο ενός προστατευτικού διακένου. Οι μονωτήρες έχουν μήκος και μορφή εξαρτώμενα από την τάση και τις ατμοσφαιρικές ή περιβαλλοντολογικές συνθήκες. Η κατασκευή τους είναι τέτοια ώστε όταν προσβάλλονται από τη βροχή να μένει η κάτω επιφάνεια ξερή και έτσι να διατηρεί τη μονωτική της ικανότητα. Οι μονωτικές ικανότητες ενός δίσκου εξαρτώνται από τη μορφή του, το υλικό της επιφανείας και τη ρύπανση του. Η πάνω επιφάνεια είναι λεία για να μην επικάθονται σκόνη ή ρύπανση. Η κάτω επιφάνεια έχει πτυχές που φροντίζουν για τη διατήρηση ξερών ζωνών. Σε περιοχές που υποφέρουν από βιομηχανική μόλυνση αλλά και από επικαθίσεις αλάτων η αντιμετώπιση του προβλήματος είναι δυσχερής και απαιτεί συχνές πλύσεις των μονωτήρων και καθαρισμό όπως επίσης και η επάλειψη τους με αλοιφές, σιλικόνη, PTFE. Σε περιοχές με ιδιαίτερο υγρό κλίμα ή υψηλό βαθμό ρύπανσης γίνεται και χρήση ειδικών μονωτήρων ομίχλης με αυξημένη τάση διάσπασης σε υγρό περιβάλλον. Στα άκρα των μονωτήρων εναέριων γραμμών ΥΤ υπάρχουν αρματωσιές από ένα δακτύλιο για ελάττωση του ηλεκτροστατικού πεδίου στο άκρο του μονωτήρα. Υπάρχουν και κεράτια απαγωγής τόξου όπως φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. Μετά από διασπάσεις που μπορεί να συμβούν στο μονωτήρα, το ηλεκτρικό τόξο μετατοπίζεται από την επιφάνεια του μονωτήρα στο κενό μεταξύ των ράβδων απαγωγής λόγω μαγνητικών δυνάμεων και ο μονωτήρας δεν καταστρέφεται. Για την αποφυγή συντονισμού του αέρα στη ιδιοσυχνότητα της γραμμής και την εμφάνιση καταστροφικών ταλαντώσεων (Vortex Shedding) τοποθετείται στο τερματικό σημείο της γραμμής ένας αποσβεστήρας Stockbridge. Εικόνα 1-11. Αποσβεστήρας Stockbridge Σελίδα 12

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-12. Τερματικός μονωτήρας διπλής αλυσίδας 150 kv και αποσβεστήρας Stockbridge Εικόνα 1-13.Μήκος ταλάντωσης ΓΜ Ο αριθμός των δισκοειδών μονωτήρων που χρησιμοποιούνται για αλυσίδα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως ο τρόπος ανάρτησης τους κυρίως όμως από την τάση της γραμμής. Σε μια γραμμή 150 kv χρησιμοποιούνται κάθετες αλυσίδες από 10-11 μονωτήρες με συνολικό μήκος 2.5 m (250x146mm) ενώ για γραμμές 400 kv κάθετες αλυσίδες από 19 μονωτήρες με συνολικό μήκος 3.8m. Σε πύργους κάμψης ή τέρματα όπου δηλαδή οι μονωτήρες δέχονται μεγάλες δυνάμεις τοποθετούνται μονωτήρες διπλής αλυσίδας. Σε δισκοειδείς μονωτήρες αυξάνουμε τον παραπάνω υπολογισμό ώστε σε περίπτωση αστοχίας του ενός δίσκου να μπορεί να λειτουργήσει απρόσκοπτα η εγκατάσταση. Οι μονωτήρες σε μια δεδομένη γραμμή μεταφοράς προσδιορίζονται από το μηχανικό φορτίο που φέρουν και από την ηλεκτρική τους καταπόνηση. Βασικό στοιχείο για την επιλογή των μονωτήρων είναι η υπό βροχή μέγιστη ηλεκτρική τάση αντοχής. Αυτή ορίζεται σαν την ενεργό τιμή U i της εναλλασσόμενης τάσης που πρέπει να αντέχει συνεχώς ο μονωτήρας κατά το μήκος του υπό βροχή με διεύθυνση 45 ως προς την κατακόρυφο. Ισχύουν οι παρακάτω τιμές των τάσεων αντοχής: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Πρέπει να σημειωθεί ότι κατά μήκος του μονωτήρα εφαρμόζεται στη ομαλή λειτουργία η φασική τάση, Σελίδα 13

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-14. Πυλώνας παροχής 150 kv με τερματικούς μονωτήρες Εικόνα 1-15. Μονωτήρες στήριξης στο τερματικό ζυγό Σελίδα 14

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.4 ΥΣ Υψηλής τάσης 150 kv 1.4.1 Υπαίθριος Υποσταθμός Οι υπαίθριοι σταθμοί υψηλής τάσης είναι συνήθως η απλούστερη και οικονομικότερη επιλογή για την κατασκευή ενός ΥΣ ΥΤ εφόσον υπάρχει η ελευθερία χώρου. Συνήθως αποτελούνται από διπλούς ζυγούς για να υπάρχει η δυνατότητα συνεχούς τροφοδότησης σε περίπτωση σφάλματος στους ζυγούς. Στου διπλούς ζυγούς κάθε πύλη αναχώρησης ή άφιξης έχει αποζεύκτες μέσω των οποίων επιλέγονται οι ζυγοί που θα συνδεθούν με τη πύλη. Κάθε πύλη έχει τρείς διασυνδετικούς αγωγούς, που οδεύουν κάθετα προς τους ζυγούς. Μπορεί οι ζυγοί να είναι πάνω ή κάτω από τους αγωγούς της πύλης. Δηλαδή οι αγωγοί των πυλών είναι σε διαφορετικό επίπεδο από τους ζυγούς. Ανάλογα με τη διάταξη των αποζευκτών και ζυγών έχουμε παράλληλη διάταξη, εγκάρσια ή διαγώνια. Η διαγώνια διάταξη αποζευκτών με κάτωθεν ζυγούς και μονόστηλους αποζεύκτες έχει το πλεονέκτημα ότι οι ζυγοί μπορεί να τεθούν εκτός και οι στο ζυγό ανήκοντες αποζεύκτες να επισκευασθούν. Εικόνα 1-16. Τοπολογία διαγώνιας διάταξης υπαίθριου ΥΣ Εικόνα 1-17. Υπαίθριος ΥΣ 150kV Μονάδας Πολυπροπυλενίου Σελίδα 15

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.4.2 Αποζεύκτης και Γειωτής 150 kv Οι αποζεύκτες και γειωτές 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 σε αυτό. Επίσης χρησιμοποιούνται για να γειώσουμε ένα κύκλωμα. Σε κλειστή κατάσταση πρέπει οι αποζεύκτες να αντέχουν στα ρεύματα σφαλμάτων. Σε ανοικτή κατάσταση οι αποζεύκτες πρέπει να αντέχουν στις υπερτάσεις της εγκατάστασης. Οι αποζεύκτες δεν πρέπει να χειρίζονται υπό φορτίο. Για αυτό πρέπει να μανδαλώνονται μηχανικά με τους διακόπτες φορτίου ή ισχύος όπου ανήκουν. Επίσης οι γειωτές πρέπει να μανδαλώνονται με τους διακόπτες φορτίου ή ισχύος όπου ανήκουν. Στον υπαίθριο υποσταθμό της μονάδας Πολυπροπυλενίου, είναι τοποθετημένοι τρίστηλοι αποζεύκτες με περιστρεφόμενες επαφές. Εικόνα 1-18. Αποζεύκτες και Γειωτές ΥΣ Στον παραπάνω εξοπλισμό εφαρμόζεται προληπτικό πρόγραμμα συντήρησης παρακάτω έλεγχοι: όπου γίνονται οι ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Κύριες Επαφές Βοηθητικές επαφές Αρθρώσεις & Συνδέσεις Σύστημα Μετάδοσης Καθαρισμός & Λίπανση Έλεγχος Λειτουργίας Μέτρηση γείωσης Αποζεύκτης Γειωτής Σελίδα 16

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.4.3 Μονωτήρας διέλευσης 150 kv Μονωτήρας διέλευσης είναι ένα είδος μονωτήρα που επιτρέπει τη διέλευσης ενός αγωγού ΥΤ δια μέσου ενός γειωμένου μεταλλικού φράγματος. Συνήθως τα φράγματα αυτά είναι διάφορα κελύφη που περικλείουν συσκευές όπως Μ/Σ, διακόπτες ισχύος κλπ. Για την κατασκευή των μονωτήρων διελεύσεως εκτός από τη διηλεκτρική αντοχή πρέπει να ληφθεί υπόψη και η μηχανική αντοχή τους. Συνήθως οι μονωτήρες διελεύσεως κατασκευάζονται OIP (Oil in Paper) ή SRBP ( Synthetic Resin Bonded Paper) δηλαδή από χαρτί εμποτισμένο με λάδι ή χαρτί συγκολλημένο με συνθετικές ρητίνες ή επίσης χρησιμοποιείται σπανιότερα και χαρτί διαποτισμένο με συνθετικές ρητίνες SRIP (Synthetic resin impregnated paper ) ή και χυτές εποξικές ρητίνες (Cast Iron). Εικόνα 1-19. Μονωτήρας διέλευσης 150 kv Αν οι μονωτήρες διέλευσης χρησιμοποιούνται στο ύπαιθρο περιβάλλονται από κελύφη από πορσελάνη και έχουν σχήματα κατάλληλα για να επιμηκύνουν την οδό πιθανής υπερπηδήσεως τους, να αντιμετωπίζουν τη βροχή, το αλάτι και τη βιομηχανική ρύπανση. Σε περίπτωση που χρησιμοποιείται OIP ως μονωτικό, το χαρτί συνήθως σε φύλλα πρέπει να αποξηραίνεται σε υψηλό κενό και ακολούθως να εμβαπτίζεται σε καθαρό λάδι. Αν ο μονωτήρας διελεύσεως έχει μεγάλο μήκος τότε αντί φύλλων χαρτιού χρησιμοποιείται ταινία που τυλίγεται περιμετρικά του αγωγού. Σε περίπτωση που χρησιμοποιείται SRBP ως μονωτικό, τότε λόγω της συγκολλητικής ρητίνης, η κατασκευή είναι πολύ ισχυρότερη αλλά από την άλλη μεριά δεν μπορεί να είναι μεγάλου μήκους λόγω περιορισμένης δυνατότητας των μηχανών που το κατασκευάζουν όμοια ούτε και μεγάλου πάχους επειδή έχει μεγαλύτερες απώλειες από το OIP. Αν χρησιμοποιούνται εποξικές ρητίνες η κατασκευή γίνεται αεροστεγής και ως εκ τούτο χρησιμοποιείται για μονωτήρες διελεύσεως σε δοχεία με αέριο υπό πίεση, σε διακόπτες με SF 6. Μερικές από τις διαστάσεις ενός μονωτήρα καθορίζονται από τις μηχανικές αντοχές άλλες όμως εξαρτώνται αποκλειστικά από τις ηλεκτρικές παραμέτρους. 1. Για το στεγνό τμήμα του μονωτήρα, δηλαδή το κάτω από το πτερύγιο μέρος του που δεν βρέχεται η συνολική απόσταση που είναι δυνατόν να υπάρξει «ξηρά έρπουσα υπερπήδηση» υπολογίζεται από τον εμπειρικό τύπο 30mm/kV της τάσεως του συστήματος στην περίπτωση βιομηχανικά μολυσμένου περιβάλλοντος ή 16 mm/ kv στην περίπτωση καθαρού. 2. Το συνολικό μήκος του μονωτήρα διέλευσης που βρίσκεται στον αέρα πρέπει να είναι τόσο όσο να αντέχει σε δοκιμές 4 kv ανά cm σε HVAC 50Hz και 5 kv ανά cm σε LI κρουστικές τάσεις. Προκειμένου να αποφευχθούν βλάβες στην πορσελάνη από τυχόν υπερπηδήσεις του μονωτήρα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί η πιθανότητα των τελευταίων με την τοποθέτηση ενός προστατευτικού διακένου. 3. Το τμήμα του μονωτήρα που είναι μέσα στο λάδι πρέπει να αντέχει στις υπερτάσεις του συστήματος. Η τάση υπερπήδησης του είναι συνήθως κατά τι μικρότερη από την τάση διάσπασης του λαδιού. Οι τιμές αντοχής είναι 1 kv(rms) ανά mm σε HVAC 50 Hz και 2 kv(peak) ανά mm σε LI. 4. Η εγκάρσια πεδιακή ένταση πρέπει να είναι τέτοια ώστε να αποφεύγονται σημαντικές μερικές εκκενώσεις. Σε μονωτήρες διελεύσεως με μόνωση OIP η μέγιστη επιτρεπόμενη μέση πεδιακή ένταση δηλαδή σε αυτήν που γίνονται οι δοκιμές είναι 3.5 kv (RMS) ανά mm σε HVAC 50 Hz, αυτές οι δοκιμές καλύπτουν και τις LI. Σελίδα 17

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 5. Η διάμετρος του αγωγού, όσον αφορά την πεδιακή ένταση καλύπτεται από τις παραπάνω προδιαγραφές. Συχνά όμως έχουμε μεγαλύτερες διαμέτρους λόγω των ισχυρών εντάσεων που τους διαρρέουν. Μονωτήρες διελεύσεως χρησιμοποιούνται για την διέλευση της γραμμής των 150 kv στην είσοδο του ΜΣ 150/6.3 kv. Οι μονωτήρες είναι της εταιρίας ABB, με τα εξής χαρακτηριστικά, σύμφωνα με τα πρότυπα, IEC (IEC 60137). ANSI (IEEE C57.19.0).Σύμφωνα με το πρότυπο η IEC ιεραρχεί σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με την ρύπανση του περιβάλλοντος στο οποίο πρόκειται να τοποθετηθεί ο μονωτήρας και είναι οι παρακάτω: Class 1 16 mm/kv για ελαφρά μολυσμένη ατμόσφαιρα Class 2: 20 mm/kv for μέση μολυσμένη ατμόσφαιρα Class 3: 25 mm/kv for βαριά μολυσμένη ατμόσφαιρα Class 4: 31 mm/kv for εξαιρετικά βαριά μολυσμένη ατμόσφαιρα. Οι πιο συνηθισμένες επιλογές είναι 20 και 25 mm/kv. Εικόνα 1-20. Μονωτήρας διέλευσης ABB 150 kv Bushing application: Type: Construction: Standard: Service voltage (Ur): Current (Ir): ): Τα χαρακτηριστικά των μονωτήρων είναι: Transformer Oil to Air OIP IEC 52 to 300 kv 800 to 1,250 A Σελίδα 18

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-21. Τεχνικά χαρακτηριστικά μονωτήρα ΑΒΒ τύπου GOB Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι σύμφωνα με το εγχειρίδιο εγκατάστασης και συντήρησης του κατασκευαστή μετά την τοποθέτηση του μονωτήρα πρέπει να γίνουν οι παρακάτω έλεγχοι: 1. Σύσφιξη μεταξύ ΜΣ και φλάντζα μονωτήρα 2. Σύσφιξη στην πλευρά της εξωτερικής σύνδεσης 3. Μέτρηση χωρητικότητας και γωνίας δ 4. Έλεγχος της αντίστασης διαρροής, μέσω της εφαρμογής ενός ρεύματος μεταξύ μονωτήρων. Σελίδα 19

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.4.4 Διηλεκτρικές μετρήσεις Υπενθυμίζεται ότι ένα διηλεκτρικό που ευρίσκεται υπό τάση δηλαδή μέσα ένα οποιοδήποτε ηλεκτρικό πεδίο αν μεν είναι ιδανικό δεν παρουσιάζει απώλειες και περιγράφεται από μια πραγματική διηλεκτρική σταθερά: Ενώ αν το διηλεκτρικό είναι πραγματικό η διηλεκτρική σταθερά έχει μιγαδική μορφή, δηλαδή είναι = ( ) Όπου ( ) είναι το πραγματικό και φανταστικό μέρος της σχετικής διηλεκτρικής σταθεράς. Οι απώλειες σε ένα πραγματικό διηλεκτρικό οφείλονται στις παρακάτω αιτίες: Απώλειες λόγω αγωγιμότητας P CON που οφείλονται στη διαρροή του διηλεκτρικού από ρεύμα. Απώλειες λόγω πολώσεως P POL που οφείλονται στα διάφορα είδη πολώσεως, όπως επι παραδείγματι λόγω προσανατολισμού, παραμορφώσεως και οριακής στρώσεως που μπορεί να υποστεί ένα διηλεκτρικό. Απώλειες λόγω ιονισμού P C που οφείλονται σε μερικές εκκενώσεις μέσα στο εσωτερικό ή στην επιφάνεια του διηλεκτρικού. Οι απώλειες αυτές έχουν ως αποτέλεσμα ορισμένα φαινόμενα που μπορούν να μετρηθούν μέσω των διηλεκτρικών μετρήσεων και δοκιμών. Τα σημαντικότερα μεγέθη που αποτελούν το αντικείμενο αυτών των μετρήσεων είναι: Ρεύμα αγωγιμότητας σε ΣΥΤ Συντελεστής απωλειών σε ΕΥΤ Χαρακτηριστικές των μερικών εκκενώσεων σε ΕΥΤ. Τα μεγέθη αυτά είναι απολύτων συνυφασμένα με τις ιδιότητες και την εν γένει κατάσταση, πχ το σχήμα, υλικό, πίεση, θερμοκρασία, προηγούμενη καταπόνηση των διηλεκτρικών. Κατά τις διηλεκτρικές μετρήσεις συχνά παριστάνεται ένα πολύπλοκο φαινόμενο, συχνότατα μη γραμμικό με ισοδύναμα κυκλώματα που αποτελούνται από γραμμικά στοιχεία. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται το ισοδύναμο κύκλωμα ενός διηλεκτρικού με απώλειες. Ενώ το ιδανικό διηλεκτρικό μπορεί να παρασταθεί με ένα πυκνωτή, οι απώλειες λόγω αγωγιμότητας μπορεί να ληφθούν υπόψη από την αντίσταση R CON ενώ οι απώλειες πολώσεως που συμμετέχουν στην πραγματική συνιστώσα του ρεύματος από την R POL. Οι απώλειες λόγω μερικών εκκενώσεων αναπαρίστανται με ένα διάκενο. Συγκεκριμένα ένα διάκενο στο οποίο υπάρχει Εικόνα 1-22. Ισοδύναμο διηλεκτρικό με απώλειες εκκένωση αναπαρίσταται από τον πυκνωτή C C με ένα διάκενο G ή με ένα διακόπτη εν παραλλήλω. Ο C C φορτίζεται είτε από τον το C b είτε από την R B. Σελίδα 20

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.4.5 Μέτρηση του ρεύματος αγωγιμότητας σε ΣΥΤ Για ένα διηλεκτρικό σε σταθερό πεδίο ισχύει η σχέση: Όπου είναι το διάνυσμα της πεδιακής έντασης και το διάνυσμα της πυκνότητας ρεύματος και ειδική αγωγιμότητα. η Η αγωγιμότητα στερεών ή υγρών οφείλεται κυρίως σε ιονικά ρεύματα και ως εκ τούτο επηρεάζεται πολύ από τη θερμοκρασία, τη ανομοιογένεια του υλικού και κυρίως από την υγρασία. Η αντίσταση R CON ενός συστήματος μονώσεως προσδιορίζεται από τη μέτρηση της έντασης όταν επιβληθεί μια συνεχή τάση. Επειδή διάφοροι μηχανισμοί επιδρούν ταυτόχρονα στο διηλεκτρικό το μετρούμενο ρεύμα άρα και η R CON μεταβάλλονται με το χρόνο. Για αυτό το λόγο οι μετρήσεις πρέπει να γίνονται πάντα την ίδια χρονική στιγμή μετά την επιβολή της τάσης. Για μονωτικά συστήματα με απλή γεωμετρία η ειδική αγωγιμότητα και η ειδική αντίσταση μπορούν να υπολογισθούν από την τιμή της R CON. Οι μετρήσεις αυτές γίνονται με τη μέθοδο με V/m και Α/m. Οι τάσεις που επιβάλλονται είναι συνήθως της τάξεως του 1 kv τα δε ρεύματα τάξεως pa na. Για αυτό τα καλώδια που οδηγούν στα όργανα μέτρησης πρέπει να είναι προσεκτικά θωρακισμένα. Αυτές οι μετρήσεις είναι μεγάλης σημασίας όχι μόνο για την εύρεση της ειδικής αντίστασης και αγωγιμότητας των διαφόρων μονωτικών αλλά κυρίως για να ελεγχθεί η κατάσταση μονωτικών συστημάτων με μεγάλη χωρητικότητα. 1.4.6 Συντελεστής απωλειών σε ΕΥΤ Για ένα διηλεκτρικό σε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό πεδίο είναι: ( ) επειδή πέρα των απωλειών αγωγιμότητας υπάρχουν και απώλειες πολώσεως και ιονισμού έπεται ότι η μιγαδική διηλεκτρική σταθερά έχει έντονο φανταστικό μέρος. Οι απώλειες εκφράζονται από ένα συντελεστή απωλειών. Ο συντελεστής απωλειών εκφράζεται από την εφαπτομένη της γωνίας απωλειών δ που είναι η συμπληρωματική της διαφοράς φάσεως φ αν είναι Ι r και Ι Χ τα μέτρα της πραγματικής και φανταστικής συνιστώσας του ρεύματος και P d και P X η ενεργός και η άεργος συνιστώσα των απωλειών τότε είναι: Αν θεωρηθεί ότι η δ έχει μικρή τιμή, πράγμα που συμβαίνει πάντοτε για καλά διηλεκτρικά και επειδή η γωνία δ είναι συμπληρωματική της γωνίας φ έπεται ότι: δηλαδή ο συντελεστής απωλειών λαμβάνεται ίσος με το συντελεστή ισχύος. Ο συντελεστής απωλειών μπορεί να χωρισθεί σε τρείς συνιστώσες: που αντιστοιχούν η κάθε μία σε ένα είδος απωλειών. Αν υφίστανται μόνο οι απώλειες αγωγιμότητας αποδεικνύεται ότι: Σελίδα 21

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ δηλαδή οι απώλειες είναι αντιστρόφως ανάλογες της συχνότητας άρα αμελητέες σε υψηλές συχνότητες. Σε βιομηχανική συχνότητα όμως εμφανίζονται όλοι οι παράγοντες. Για μικρές τιμές της δ ισχύουν: Το παρακάτω σχήμα δείχνει δύο ισοδύναμα κυκλώματα για ένα διηλεκτρικό που υποβάλλεται σε εναλλασσόμενη τάση. Και εδώ ο πυκνωτής αναπαριστά το ιδανικό διηλεκτρικό και η αντίσταση τις απώλειες. Στην περίπτωση της εν σειρά συνδέσεως ο συντελεστής απωλειών είναι: ενώ στην εν παραλλήλω, Όπου ω είναι η κυκλική συχνότητα. Η επίδραση της συχνότητας είναι αντίθετη στους δυο τρόπους σύνδεσης πράγμα που δείχνει το περιορισμένο της εφαρμογής των ισοδύναμων κυκλωμάτων. Αν όμως η συχνότητα είναι σταθερή τα δύο κυκλώματα είναι πράγματι ισοδύναμα. Εικόνα 1-23. Ισοδύναμο διηλεκτρικού κυκλώματος AC Με τη μέτρηση του συντελεστή απωλειών εκτιμάται το ρεύμα διαρροής διάμεσου του λαδιού. Το ρεύμα διαρροής είναι μέτρο της μόλυνσης και δίνει την κατάσταση των μονωτικών του ιδιοτήτων. Σε όλες τις πρακτικές εφαρμογές ο συντελεστής ισχύος ταυτίζεται με το συντελεστή απωλειών μέχρι την τιμή 0,1. Από την τιμή 0,1 και πάνω οι δύο συντελεστές έχουν απόκλιση μέχρι 30%. Η τιμή της συμπίπτει με τον Εικόνα 1-24. Συντελεστής ισχύος θ και συντελεστής απωλειών δ Σελίδα 22

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ συντελεστή ισχύος, εφόσον η γωνία δ είναι μικρότερη από 10 μοίρες. Η πλειονότητα των δοκιμών μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση οποιουδήποτε από τους παραπάνω συντελεστές. Πολύ σημαντικό επίσης είναι τακτική συντήρηση και ο οπτικός έλεγχος του μονωτήρα. Από τον κατασκευαστή προτείνονται οι παρακάτω προληπτικές ενέργειες συντήρησης: 1.Καθαρισμός της επιφάνειας του μονωτήρα 2.Μέτρηση της χωρητικότητας και της γωνίας δ 3.Χρήση θερμοκάμερας και τοπικών «ζεστών σημείων» (hot spots) 4.Έλεγχος διαρροών και παράλληλη σύγκριση με τη στάθμη λαδιού. Εικόνα 1-25. Τομή μονωτήρα διέλευσης Παρακάτω παρουσιάζεται η θερμογράφηση ενός μονωτήρα υψηλής ΥΤ, 150 kv, σε πραγματικές συνθήκες φόρτισης. Η συστηματική παρακολούθηση του θερμικού προφίλ ενός μονωτήρα στο πλαίσιο ενός προγράμματος προληπτικής συντήρησης δίνει σημαντικές πληροφορίες για την κατάσταση ή την πιθανή εξέλιξη ενός σφάλματος εξαιτίας μηχανικής αστοχίας ή καταπόνησης του εξοπλισμού. Συγκεκριμένα στους μονωτήρες διέλευσης, η υπέρυθρη θερμογραφία ανιχνεύει τυχόν ρωγμές στην εξωτερική επιφάνειά τους, ελέγχοντας παράλληλα και την θερμοκρασία των τοιχωμάτων τους. Σε περίπτωση που παρατηρήσουμε μια ανεξήγητα υψηλή θερμοκρασία σε σχέση με τον μετασχηματιστή ή τους άλλους μονωτήρες, απαιτείται να προχωρήσουμε σε περαιτέρω επιθεώρηση του εσωτερικού των μονωτήρων, προκειμένου να εντοπίσουμε την αιτία της υπερθέρμανσης. Η υπερθέρμανση μπορεί να οφείλεται είτε στη ανάπτυξη υψηλής αντίστασης στην σύνδεση των μονωτήρων με τις φάσεις των μετασχηματιστών, είτε σε κακή σύνδεση του μονωτήρα με τον μετασχηματιστή, είτε και σε κακή σύνδεσή των ίδιων των αγωγών με τον μονωτήρα. Η ανάπτυξη υψηλής θερμότητας στο εσωτερικό των μονωτήρων διέλευσης οδηγεί στην τήξη των αγωγών, καθώς επίσης και την καταστροφή των συστατικών και των τοιχωμάτων των μονωτήρων. Σελίδα 23

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-26. Θερμογραφία μονωτήρα διέλευσης 150 kv Σελίδα 24

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-27. Ιστόγραμμα θερμογραφίας μονωτήρα ΥΤ Τη δεδομένη χρονική στιγμή το ενεργειακό προφίλ της μονάδος ήταν το παρακάτω: I A = 684 A V AB = 6,383 kv S TOTAL = 7,68 MVA I B = 687 A V BC = 6,396 kv P TOTAL = 7,25 MVA I C = 698 A V CA = 6,369 kv Q TOTAL = 2,07 MVA S TOTAL (MVA) Displacement & Apparent Factor THD(%) Ενώ οι αναλυτές γραμμών (IQ Analyzers) παρουσίαζαν τις παραπάνω τιμές για το συντελεστή ισχύος, το συντελεστή παραμόρφωσης και τη συνολική αρμονική παραμόρφωση σε κάθε γραμμή. Σελίδα 25

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.4.7 Απαγωγέας Υπέρτασης 150 kv Οι απαγωγείς υπερτάσεων σε εγκαταστάσεις ΜΤ έχουν σκοπό να μειώσουν τις υπερτάσεις σε ανεκτά επίπεδα. Εγκαθίστανται σε παροχές από εναέρια δίκτυα, ιδιαίτερα σε κεραυνόπληκτες περιοχές. Βασικό μέγεθος για τη σωστή λειτουργία του είναι η ηλεκτρική αντοχή της εγκατάστασης (Basic Insulation Level,BIL) το οποίο είναι και το εύρος για τις Eξωτερικές Κρουστικές Υπερτάσεις (LI,1.2/50μs). Τα είδη δοκιμών προσδιορίζονται από τη IEC 60071-1 και για γραμμές ΥΤ γίνονται δοκιμές κάτω από κρουστικές τάσεις LI που αναπαράγουν τις υπερτάσεις εκ κεραυνών καθώς και με εναλλασσόμενες τάσεις βιομηχανικής συχνότητας διάρκειας 1min. Εικόνα 1-28. Απαγωγέας υπέρτασης 150 kv Οι βασικές ιδιότητες των εκτροπέων υπέρτασης είναι: 1. Να μην άγουν κατά την κανονική τάση λειτουργίας 2. Να αρχίσουν να άγουν μόλις εμφανισθεί η υπέρταση 3. Να διακόψουν μόλις περάσει η υπέρταση. Υπάρχουν διάφοροι τύποι αλεξικέραυνων (με ή χωρίς διάκενα), οι οποίοι λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο παρουσιάζοντας δηλαδή μεγάλη αντίσταση της τάξης των ΜΩ σε κανονική λειτουργία, ενώ σε περίπτωση υπέρτασης η αντίσταση μειώνεται σε μερικά Ω. Τα τελευταία χρόνια, τα αλεξικέραυνα με διάκενα αντικαθίστανται με αυτά χωρίς διάκενα, τα οποία αποτελούνται από μη γραμμικές αντιστάσεις κατασκευασμένες από οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO), το οποίο συνιστά σημαντική βελτίωση έναντι του SiC, καθώς η χαρακτηριστική τάσης - ρεύματος είναι σχεδόν επίπεδη και μη γραμμική και καλύπτει περίπου 8 δεκάδες ka. Σε τάση κανονικής λειτουργίας το ρεύμα διαρροής περιορίζεται σε κάποια ma, ενώ το αλεξικέραυνο μπορεί να διακόπτει κρουστικές τάσεις με ρεύματα πολλών ka. Το ρεύμα που ρέει δια της μη γραμμικής αντίστασης είναι αμελητέο για κάθε τάση μικρότερη μιας ορισμένη τιμής V l (που μπορεί να είναι η κανονική τάση λειτουργίας του δικτύου), εάν όμως εμφανιστεί στα άκρα του αλεξικέραυνου μια τάση μεγαλύτερη με αναμενόμενο εύρος, τιμής υψηλότερης μιας τιμής Vm>V l, ρέει δια αυτού μεγάλο ρεύμα, έτσι ώστε η τάση να περιορισθεί κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες στην τιμή Vm. Τα πλεονεκτήματα των αλεξικέραυνων αυτών είναι η απλή τους κατασκευή, η μη γραμμική σχέση τάσης ρεύματος για μια μεγάλη περιοχή τιμών, καθώς και η απουσία διακένων, τα οποία είναι δυνατόν να προκαλέσουν πολύ απότομο μέτωπο μείωσης της τάσης με αποτέλεσμα τη δημιουργία επικίνδυνων καταπονήσεων. Το κύριο μειονέκτημά τους είναι η συνεχής ροή ρεύματος βιομηχανικής συχνότητας και κατά συνέπεια η απώλεια ισχύος. Σελίδα 26

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-29. V - I χαρακτηριστική αλεξικέραυνου Αλεξικέραυνα γραμμής δεν κατασκευάζονται για πολύ υψηλές τάσεις δεδομένου ότι σε συστήματα HV και EHV μπορούν να συνδεθούν εν σειρά περισσότερες της μιας μονάδας. Όσον αφορά τα μέγιστα ρεύματα γραμμής τα αλεξικέραυνα γραμμής υποδιαιρούνται στις παρακάτω τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με τη χρήση τους. 1.10 ka για την προστασία μεγάλων σταθμών παραγωγής και υποσταθμών σε δυσμενείς συνθήκες 2.5 ka για την προστασία μεγάλων σταθμών παραγωγής και υποσταθμών 3.2.5 ka για την προστασία ΥΣ μέσου μεγέθους 4.1.5 ka για την προστασία μικρών υποσταθμών έως και μεμονωμένων Μ/Σ. Οι απαγωγείς υπέρτασης στο πλαίσιο της προληπτικής συντήρησης ελέγχονται οπτικά και καθαρίζονται. Η πιο αξιόπιστη μέθοδος είναι η μέτρηση του ρεύματος και της αντίστασης διαρροής με όργανα τύπου LCM (Leakage Current Monitor). Στην εγκατάσταση υπό περιγραφή και συγκεκριμένα στη είσοδο του ΜΣ ΥΤ 150/6.3 kv, πριν τους μονωτήρες διέλευσης έχουν τοποθετηθεί τρείς απαγωγείς υπέρτασης τύπου ZINC OXIDE EXLIM P του κατασκευαστή ΑΒΒ, με τα παρακάτω τεχνικά χαρακτηριστικά: Εικόνα 1-30. EXLIM μονωτήρας διέλευσης 150 kv Σελίδα 27

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-31. Βασικά χαρακτηριστικά και ανοχές απαγωγέα υπέρτασης Σελίδα 28

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.5 Μετασχηματιστής ABB 150/6.3 kv 1.5.1 Γενικά Στοιχεία Εικόνα 1-32. ΜΣ Ισχύος 150kV/6.3kV Μονάδας πολυπροπυλενίου Οι απαιτήσεις που υπάρχουν σε ένα ΣΗΕ για: Βελτίωση της ικανότητας μεταφοράς ενεργής ισχύος Βελτίωση της ευστάθειας στάσιμης και μεταβατικής κατάστασης λειτουργίας Μείωση των απωλειών του συστήματος μεταφοράς. Αποτελούν τους βασικούς λόγους για χρήση υψηλής τάσης κατά τη μεταφορά της ηλεκτρικής ενέργειας. Με τη υπάρχουσα τεχνολογία των μονωτικών υλικών δεν είναι δυνατό να ξεπεραστεί το φράγμα των 25 kv στην κατασκευή των σύγχρονων γεννητριών. Είναι λοιπόν απαραίτητη η χρήση ΜΣ ισχύος αρχικά για την ανύψωση και στη συνέχεια για τον υποβιβασμό της τάσης του δικτύου. Ο ΜΣ ισχύος χρησιμοποιείται επίσης και για τη ρύθμιση της τάσης κατά συνέπεια της ροής ενεργής και άεργης ισχύος στο σύστημα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας δηλαδή έχει ρυθμιστικό ρόλο. Σε ΜΣ μέσης και υψηλή τάσης το τύλιγμα ΧΤ τοποθετείται προς την πλευρά του γειωμένου πυρήνα και το τύλιγμα ΥΤ τοποθετείται ομοαξονικά από την εξωτερική πλευρά του τυλίγματος ΧΤ. Η διάταξη αυτή εξυπηρετεί δύο σκοπούς: Η εξωτερική τοποθέτηση του τυλίγματος ΥΤ απλοποιεί το πρόβλημα της μόνωσης του τυλίγματος αυτού από το γειωμένο πυρήνα. Τα ομοαξονικά τυλίγματα οδηγούν σε πολύ μικρότερη μαγνητική ροή σκέδασης. Τα τυλίγματα ενός ΜΣ πρέπει να είναι ομοαξονικά, δεδομένο ότι δεν μπορούν να λειτουργήσουν ΜΣ έστω και μικρής ισχύος καθώς έστω και μικρή φόρτιση ο πυρήνας πηγαίνει τοπικά σε κορεσμό. Σελίδα 29

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ σε: Οι τριφασικοί ΜΣ διακρίνονται ανάλογα με τον αριθμό των τυλιγμάτων που βρίσκονται σε κάθε πυρήνα ΜΣ ενός τυλίγματος ΜΣ δυο τυλιγμάτων (ΥΤ και ΧΤ) ΜΣ τριών τυλιγμάτων (ΥΤ, ΧΤ, Τριτεύον). Τα τυλίγματα είναι τυλιγμένα γύρω από τα σιδερένια κατακόρυφα τμήματα του πυρήνα που ονομάζονται σκέλη ή κορμοί. Τα σκέλη του πυρήνα με το ζύγωμα τους αποτελούν το μαγνητικό κύκλωμα του ΜΣ, η μορφή του οποίου επηρεάζει τη συμπεριφορά των ΜΣ στην ασύμμετρη φόρτιση και κατά την παρουσία αρμονικών. Εικόνα 1-33. Κατασκευαστική δομή ΜΣ Ισχύος ABB Σελίδα 30

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Η μονάδα του πολυπροπυλενίου τροφοδοτείται μέσω δύο ΜΣ ισχύος του κατασκευαστή ABB με τα παρακάτω τεχνικά χαρακτηριστικά: ABB Power Transformer Φάσεις 3 Ονομαστική ισχύς (Rated Power) Σύστημα Ψύξης (Type of cooling) Ονομαστική Συχνότητα(Rated Frequency) Τάση Πρωτεύοντος (Primary Voltage) Ένταση Πρωτεύοντος(Primary Current) Τάση Δευτερεύοντος (Secondary Voltage) Ένταση Δευτερεύοντος (Secondary Current) Συνολικό Βάρος Βάρος Λαδιού Βάρος καθαρό Μέγιστη Θερμοκρασία Περιβάλλοντος Ρυθμός ανόδου θερμοκρασίας 20/25 MVA ONAN/ONAF 50 HZ 150±8x1.25% kv 77.0/96.2 A 6.3 kv 1832.5/2291.0 A 60000 Kg 21000 kg 26000 kg 40 C Winding/oil K 65/60 Σελίδα 31

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-34. Πινακίδα ονομαστικών χαρακτηριστικών ΜΣ μονάδας Πολυπροπυλενίου Σελίδα 32

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.5.2 Ρεύμα Μαγνήτισης Δοκιμή εν κενώ Στη δοκιμή εν κενώ ενός ΜΣ ισχύος επιβάλλουμε στο πρωτεύον την ονομαστική τάση και μετράμε το ρεύμα και την ενεργό ισχύ στην είσοδο του πρωτεύοντος P 1. Το ρεύμα που μετράμε προφανώς θα είναι ίσο με το ρεύμα του εγκάρσιου άξονα του σχήματος, δηλαδή θα είναι ίσο με το ρεύμα μαγνήτισης. Γνωρίζουμε ότι το ρεύμα μαγνήτισης σε ΜΣ ισχύος είναι ίσο με 1-5 % του ονομαστικού ρεύματος. Ένα τόσο μικρό ρεύμα προκαλεί αμελητέα πτώση τάσης στη σύνθετη αντίσταση του πρωτεύοντος η οποία εξάλλου έχει μέτρο πολύ μικρότερο του μέτρου της σύνθετης αντίστασης μαγνήτισης. Άρα η ισχύς απωλειών χαλκού του πρωτεύοντος, που προκαλούνται τώρα από το επίσης μικρό ρεύμα μαγνήτισης θα είναι επίσης αμελητέες. Συνεπώς, η ονομαστική επιβαλλόμενη τάση θα είναι πρακτικά ίση με την τάση του εγκάρσιου άξονα, δηλαδή του κυκλώματος μαγνήτισης του ΜΣ. η ενεργή ισχύς P 1 που μετράμε στην είσοδο του πρωτεύοντος του ΜΣ θα είναι πρακτικά ίση με την ισχύ απωλειών υστέρησης και δινορρευμάτων στο σίδηρο του πυρήνα του ΜΣ(P FE ή P h ). Τα παραπάνω συμπεράσματα επιτρέπουν για τη δοκιμή ΜΣ εν κενώ την απλοποίηση του ισοδυνάμου κυκλώματος του ΜΣ στο παρακάτω κύκλωμα: Εικόνα 1-35. Δοκιμή εν κενώ Θα ισχύουν κατά συνέπεια οι σχέσεις: Η δεύτερη από τις σχέσεις αυτές, που ισχύει για τη βασική αρμονική, θα ισχύει και για τις στιγμιαίες τιμές του ρεύματος. Το συνολικό όμως στιγμιαίο ρεύμα μαγνήτισης σαν συνάρτηση του χρόνου ( ) δεν είναι ημιτονοειδές. Η καμπύλη μαγνήτισης του ΜΣ ABB ΥΤ κατά σύμφωνα με το τεχνικό δελτίο που συνόδευε τον ΜΣ κατά την παραλαβή του είναι η παρακάτω, Σελίδα 33

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-36. Καμπύλη μαγνήτισης ΜΣ ABB YT Σελίδα 34

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Η πεπλεγμένη ροή σε μαγνητικό μέσο όπως είναι ο αέρας έχει γραμμική εξάρτηση με το ρεύμα που διαρρέει ένα πηνίο. Η πεπλεγμένη ροή και κατά συνέπεια το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο έπεται της αρχικής τάσης προκαλώντας την εμφάνιση μιας τάσης σύμφωνα με τον κανόνα του Lenz, συμφασική με την αρχική. Εικόνα 1-37. Γραμμική εξάρτηση e,i,φ στον αέρα Λόγω της μη γραμμικότητας του σιδήρου του πυρήνα και του φαινομένου της μαγνητικής υστέρησης που επίσης παρουσιάζει, το ρεύμα δεν είναι ημιτονοειδές. Η χρήση σιδηρομαγνητικών υλικών στους μετασχηματιστές παρουσιάζει το πλεονέκτημα ότι για συγκεκριμένη ένταση πεδίου Η στο εσωτερικό τους παράγεται πολλαπλάσια μαγνητική ροή από αυτή που θα παράγονταν στον αέρα. Εικόνα 1-38. Μη Γραμμική εξάρτηση e,i,φ στο σιδηροπυρήνα Αυτή η μη ημιτονοειδής μορφή του ρεύματος μαγνήτισης σε συνδυασμό και με τις στιγμιαίες μαγνητικές ιδιότητες του πυρήνα, εξασφαλίζουν μια ημιτονοειδή μαγνητική ροή. Η ροή προσδιορίζεται από την τάση και τη συχνότητα της πηγής τροφοδότησης, επομένως: μια ημιτονοειδής τάση οδηγεί σε μια ημιτονοειδή μαγνητική ροή ανεξάρτητα από τις μαγνητικές ιδιότητες του πυρήνα. σε οποιαδήποτε μαγνητική κατάσταση του πυρήνα, το ρεύμα μαγνήτισης θα προσαρμοστεί αυτόματα έτσι ώστε να ικανοποιείται η προηγούμενη ιδιότητα. Εικόνα 1-39. Ρεύμα μαγνήτισης συναρτήσει μαγνητικής ροής Σελίδα 35

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Σε κάθε χρονική στιγμή το ρεύμα μαγνήτισης μπορεί να βρεθεί συναρτήσει της μαγνητικής ροής που διαρρέει τον πυρήνα του σιδήρου μέσω του βρόχου υστέρησης. Για παράδειγμα σε μια χρονική στιγμή αντιστοιχεί το όπως ανάλογα είναι και τα προσέχοντας τη σωστή φορά διαγραφής. Τα εν κενώ ρεύματα στις τρείς φάσεις του ΜΣ μπορεί λόγω ασυμμετρίας του πυρήνα να έχουν διαφορετική μορφή, όπως φαίνεται παρακάτω: Εικόνα 1-40. Ρεύματα μαγνήτισης: α) σε μονοφασικό ΜΣ β) ασύμμετρα ρεύματα σε τριφασικό ΜΣ Πάντως οι αρμονικές αυτές του ρεύματος μαγνήτισης είναι μικρές και δεν προκαλούν διαταραχές στο δίκτυο. Αν το ρεύμα μαγνήτισης αναλυθεί σε σειρά Fourier, θα προκύψει η θεμελιώδης αρμονική και μια σειρά από περιττές αρμονικές. Η θεμελιώδη αρμονική μπορεί να αναλυθεί σε δύο συνιστώσες, μια συμφασική με την επαγόμενη τάση και σε μία που έπεται με 90. Η συμφασική συνιστώσα του ρεύματος είναι το ρεύμα που αντιστοιχίζεται στις απώλειες υστέρησης και δινορρευμάτων ενώ η συνιστώσα που έπεται μαζί με τις υπόλοιπες αρμονικές είναι το ρεύμα που απαιτείται για τη δημιουργία της μαγνητικής ροής στον πυρήνα του ΜΣ.Η πιο σημαντική από αυτές είναι η 3 η αρμονική που συνιστά το 40% του συνολικού αρμονικού περιεχομένου του ρεύματος μαγνήτισης. Το ρεύμα μαγνήτισης μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα ισοδύναμο ημιτονοειδές ρεύμα το οποίο μπορεί έχει την ίδια RMS τιμή και συχνότητα και παράγει την ίδια μέση ισχύ με το ρεύμα μαγνήτισης. Η αντιστοίχιση αυτή εξυπηρετεί στο να μπορεί το ρεύμα μαγνήτισης να τοποθετηθεί σε ένα διάγραμμα διανυσμάτων τάσεων, ρευμάτων και μαγνητικών ροών. Σελίδα 36

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-41. Διάγραμμα διανυσμάτων τάσεων, ρευμάτων και μαγνητικών ροών Επειδή το μέτρο της σύνθετης αντίστασης του πρωτεύοντος είναι αμελητέο σε σχέση με το μέτρο της της σύνθετης αντίστασης μαγνήτισης, για τη βασική αρμονική της ονομαστικής τάσης που επιβάλλεται στο πρωτεύον ενός ΜΣ στη δοκιμή εν κενώ θα ισχύουν οι σχέσεις: από την οποία υπολογίζουμε το μέτρο της σύνθετης αντίστασης μαγνήτισης. Η ενεργή ισχύς P 1 που μετράμε στην είσοδο του ΜΣ είναι πρακτικά ίση με την ισχύ απωλειών υστέρησης και δινορρευμάτων στο σίδηρο του πυρήνα P h αν αγνοήσουμε τις απώλειες χαλκού που δημιουργεί το μικρό ρεύμα μαγνήτισης στην ωμική αντίσταση του πρωτεύοντος. Έτσι τελικά θα ισχύει η σχέση: από την οποία υπολογίζεται η αντίσταση απωλειών σιδήρου, Ενώ η αντίδραση μαγνήτισης υπολογίζεται από το τη: Παρακάτω παρατίθεται η αναφορά και τα δεδομένα από το δοκιμή στο κενώ που διενεργήθηκε στις εγκαταστάσεις της μονάδας στον ΜΣ ΑΒΒ ΥΤ (Pre commissioning test ). Σελίδα 37

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Αποτελέσματα δοκιμής στο κενώ στο μετασχηματιστή ΑΒΒ ΥΤ RMS VOLTAGE MEAN VALUE VOLTAGE V10 (kv) V20 (kv) V30 (kv) V10 (kv) V20 (kv) V30 (kv) 4.037 4.049 4.031 3.997 4.038 4.000 3.826 3.832 3.822 3.816 3.833 3.813 3.641 3.645 3.639 3.636 3.646 3.636 3.453 3.454 3.451 3.452 3.456 3.450 3.266 3.266 3.265 3.266 3.268 3.265 CURRENT LOSSES I1 (A) I2 (A) I3 (A) W1 (kw) W2 (kw) W3 (kw) 15.893 12.218 15.098 18.890 12.240 4.430 5.493 4.049 4.742 12.450 9.310 6.840 3.028 2.490 2.425 9.379 7.620 6.827 2.432 2.224 2.050 7.480 6.427 6.196 2.253 2.150 2.015 6.210 5.530 5.466 RMS VOLTAGE MEAN VALUE CURRENT (A) Measured Loss (kv) VOLTAGE (kv) (kw) 4.039 4.010 14.103 35.560 3.827 3.820 4.761 28.600 3.642 3.639 2.648 23.826 3.453 3.453 2.235 20.103 3.266 3.266 2.139 17.206 Σελίδα 38

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Ακολούθως και οι χαρακτηριστικές δοκιμής κενού, Εικόνα 1-42. Χαρακτηριστικές δοκιμής κενού Σελίδα 39

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.5.3 Τάση Βραχυκύκλωσης ΜΣ - Δοκιμή Βραχυκύκλωσης Στη δοκιμή βραχυκύκλωσης μετράμε την τάση την τάση και την ενεργή ισχύ στην είσοδο του πρωτεύοντος, P K με βραχυκυκλωμένο το δευτερεύων τύλιγμα με ένα αμπερόμετρο έως ότου το ρεύμα στο δευτερεύον να φθάσει στην ονομαστική του τιμή Ι 2Ν. Από τα παραπάνω μπορούν να προσδιοριστούν οι απώλειες χαλκού ή η πτώση τάσης ( ) ενός ΜΣ ισχύος. Η τάση U 1 που συνήθως χρειάζεται να επιβληθεί στην παραπάνω δοκιμή βραχυκύκλωσης έχει μέτρο ίσο με 4-14% της ονομαστικής U 1N του πρωτεύοντος. Ένα βοηθητικό μέγεθος για τον υπολογισμό της πτώσης τάσης στην ονομαστική λειτουργία ενός ΜΣ ή για τον υπολογισμό της σύνθετης αντίστασης ( ) είναι η τάση βραχυκύκλωσης. Αυτή ορίζεται ως η τάση του πρωτεύοντος η οποία υπό βραχυκυκλωμένο το δευτερεύον επάγει στο δευτερεύον το ονομαστικό ρεύμα. Επειδή η τάση βραχυκύκλωσης είναι μικρό ποσοστό της ονομαστικής τάσης τότε και η μαγνητική ροή που δημιουργεί αυτή η τάση στον πυρήνα του ΜΣ είναι πολύ μικρή. Επομένως και οι απώλειες στον εγκάρσιο κλάδο μαγνήτισης θα είναι πολύ μικρές και το ρεύμα ( ) μπορεί να αγνοηθεί. Η τάση βραχυκύκλωσης δίνεται συνήθως και σαν ποσοστό της ονομαστικής τάσης δηλαδή σε ανά μονάδα μέγεθος. Η λέγεται τότε ονομαστική τάση βραχυκύκλωσης του ΜΣ και ισχύει η σχέση: (pu) δηλαδή η ανά μονάδα τιμή της σύνθετης αντίστασης του ΜΣ βραχυκύκλωσης. είναι ίση με την ονομαστική τάση Από τη δοκιμή βραχυκύκλωσης προκύπτουν οι απώλειες φορτίου του ΜΣ δηλαδή οι απώλειες Joule στο χαλκό των τυλιγμάτων υπό ονομαστικό φορτίο. Η ενεργή ισχύς που μετράμε στη δοκιμή βραχυκύκλωσης είναι πρακτικά ίση με την ισχύ απωλειών χαλκού, οπότε: ή σε ανηγμένες τιμές ( ) Προκύπτουν οι ακόλουθες παρατηρήσεις: Αν χρειαστεί να γίνει κατανομή της αντίστασης και της αντίδρασης στο πρωτεύον και δευτερεύον του ισοδυνάμου κυκλώματος ενός ΜΣ τότε αυτές θεωρούμε ότι ισοκατανέμονται: Σε μεγάλους ΜΣ η επαγωγική συνιστώσα της σύνθετης αντίστασης είναι σημαντικά μεγαλύτερη της ωμικής συνιστώσας Οι αντιστάσεις πρέπει να στην πράξη να αναχθούν στη θερμοκρασία λειτουργίας στάσιμης κατάστασης του ΜΣ, γιατί η δοκιμή βραχυκύκλωσης γίνεται συνήθως σε μια διαφορετική αλλά Σελίδα 40

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ διαφορετική γνωστή θερμοκρασία. Σε ένα οποιοδήποτε φορτίο και θερμοκρασία η ισχύς απωλειών χαλκού είναι: [ ( )] όπου α θερμοκρασιακός συντελεστής αντίστασης του θερμοκρασίες λειτουργίας και πειράματος βραχυκύκλωσης. Η τελική αναφορά μετά από την ολοκλήρωση των δοκιμών κατά τη διάρκεια την παραλαβή ΜΣ στο ( pre commissioning test ) είχε τα παρακάτω αποτελέσματα, Εικόνα 1-43. Συγκεντρωτικό τεχνικό δελτίο δοκιμών ΜΣ ΑΒΒ Σελίδα 41

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.6 Σύστημα γείωσης Η μελέτη, ο σχεδιασμός και η εγκατάσταση ενός συστήματος γείωσης έχει σκοπό να: Να παρέχει δίοδο στο ηλεκτρικό ρεύμα προς τη γη υπό κανονικές συνθήκες και συνθήκες σφάλματος χωρίς να υπερβαίνει οποιαδήποτε όρια λειτουργίας και εξοπλισμού του υποσταθμού ή να επηρεάζει δυσμενώς τη συνέχεια της λειτουργίας του. Να εξασφαλίσει ότι ένας άνθρωπος που βρίσκεται στη γειτονιά της γειωμένης εγκατάστασης δεν εκτίθεται στον κίνδυνο της ηλεκτροπληξίας. Κατά τη διάρκεια ενός τυπικού σφάλματος προς γη, η ροή του ρεύματος από το σύστημα γείωσης στη γη θα παράγει ανυψώσεις δυναμικού μέσα στον υποσταθμό και γύρω από αυτόν. Εάν δεν ληφθούν προφυλάξεις στο σχεδιασμό της γείωσης, οι μέγιστες κλίσεις δυναμικού στην επιφάνεια της γης κατά τη διάρκεια σφάλματος προς τη γη μπορεί να έχουν αρκετά μεγάλη τιμή, ώστε να τεθεί σε κίνδυνο το άτομο που βρίσκεται στην περιοχή. Ακόμη, επικίνδυνες τάσεις μπορεί να αναπτυχθούν ανάμεσα σε γειωμένες κατασκευές ή περιβλήματα εξοπλισμού και της κοντινής γης. Οι βασικές αρχές σχεδιασμού με βάση το πρότυπο ANSI/IEEE 80, IEEE Guide for safety in AC Substation Grounding είναι: Ένας συνεχόμενος αγώγιμος βρόχος πρέπει να περιβάλλει όσο δυνατόν μεγαλύτερη επιφάνεια στην περιοχή του υποσταθμού. Με τον τρόπο αυτό αποφεύγεται η συγκέντρωση υψηλών ρευμάτων και άρα η εμφάνιση υψηλών δυναμικών μέσα στην περιοχή του πλέγματος ενώ παράλληλα μειώνεται και η συνολική αντίσταση γείωσης. Μέσα στο βρόχο οι αγωγοί γείωσης είναι τοποθετημένοι παράλληλα ή κάθετα κατά μήκος του εξοπλισμού για την καλύτερη αντιμετώπιση βραχυκυκλωμάτων. Ένα σύνηθες πλέγμα γείωσης περιλαμβάνει γυμνούς αγωγούς χαλκού θαμμένους σε βάθος 0.3-0.7 m από την επιφάνεια και σε απόσταση μεταξύ τους. Οι συνδέσεις μεταξύ των αγωγών στους κόμβους του πλέγματος πρέπει να είναι σταθερές. Οι ράβδοι γείωσης τοποθετούνται στις γωνίες του πλέγματος και στους κόμβους κατά μήκος της περιμέτρου του. Στις περιπτώσεις όπου εμφανίζονται υψηλές συγκεντρώσεις ρευμάτων, όπως για παράδειγμα στη σύνδεση ουδετέρου-γης των γεννητριών, σε συστοιχίες πυκνωτών ή σε μετασχηματιστές, απαιτείται αύξηση των διαστάσεων των αγωγών γείωσης, πολλαπλοί αγωγοί γείωσης, καθώς και επέκταση του συστήματος γείωσης ακόμη και εκτός του φράχτη γύρω από τον υποσταθμό. Στην προς περιγραφή εγκατάσταση ακολουθείται η ίδια προσέγγιση στο σχεδιασμό. Πλέγμα γείωσης αγωγών χαλκού καλύπτει την επιφάνεια της εγκατάστασης με ράβδους γείωσης τοποθετημένους περιμετρικά. Ανάλογα με το επίπεδο τάσης και το μέγεθος του σφάλματος ως προς γη προκύπτει η διαστασιολόγηση και τα τεχνικά χαρακτηριστικά του συστήματος γείωσης σε ένα κοινό σύστημα, καταλήγοντας στη ΧΤ σε ΤΝ-S τοπολογία. Στον κοινό γειωτή πλέγματος συνδέονται: Στην πλευρά της ΥΤ οι απαγωγείς υπέρτασης. Τα μεταλλικά μέρη του μετασχηματιστών στην πλευρά της ΥΤ Τα πεδία και οι κυψέλες στη ΜΤ Ο ουδέτερος κόμβος του μετασχηματιστή Οι ζυγοί ουδετέρου στα πεδία της ΧΤ καθώς και ο ζυγός γείωσης όπου συνδέεται ο αγωγός προστασίας PE. Η γείωση συλλεκτηρίου συστήματος κεραυνών, εγκατάσταση γείωσης συστήματος αλεξικέραυνης προστασίας. Σελίδα 42

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Η κοινή σύνδεση της γείωσης προστασίας των κυψελών ΜΤ, του δοχείου του μετασχηματιστή στην πλευρά της ΥΤ και η γείωση του ουδετέρου είναι επιτρεπτή καθώς η συνολική αντίσταση του πλέγματος γειωτή είναι μικρότερη από 0.5 Ω. Εικόνα 1-44. Γείωση ΜΣ ΥΤ και απαγωγέων υπέρτασης Αντίστοιχα ο ουδέτερος κόμβος του γειώνεται μέσω συστήματος αντιστάσεων (NRG, Neutral Grounding Resistor) περιορίζοντας την ένταση του σφάλματος ως προς γη (IEEE Standard 142). Συγκεκριμένα, το σύστημα γείωσης μέσω αντιστάσεων του ουδετέρου κόμβου: Περιορίζει την τιμή των ανυψώσεων δυναμικού στο ασύμμετρο μονοφασικό σφάλμα γης. Ελαχιστοποιεί τη πιθανότητα εμφάνισης τόξου(arc flash, arc blast). Μειώνει την ενέργεια του σφάλματος γης. Παρέχει τη δυνατότητα τοποθέτησης ΗΝ γης μέσω μετασχηματιστών έντασης. Σελίδα 43

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Εικόνα 1-45. Σύστημα αντιστάσεων υψηλής ενέργειας. 1.7 Περιγραφή εγκατεστημένων στοιχείων ΜΣ 150/6.3 kv 1.7.1 Περιγραφή Στους δυο ΜΣ ισχύος ΑΒΒ που τροφοδοτούν την μονάδα Πολυπροπυλενίου είναι εγκατεστημένα τα παρακάτω στοιχεία: Μονωτήρες στο πρωτεύον τύλιγμα στην πλευρά της ΥΤ (1U-1V-1W) στα 750 kv/1250 A. Μονωτήρες στο δευτερεύον τύλιγμα στη πλευρά της ΧΤ (2U-2V-2W) στα 20 kv/3150 A Μονωτήρα στον ουδέτερο κόμβο του αστέρα στη ΧΤ (2Ν) 10 kv/3150 A Δοχείο λαδιού με δύο τμήματα Όργανο στάθμης λαδιού Αφυγραντήρας αέρα (Silicagel) Προστασία Buchholz Δείκτης ελέγχου αερίων Ασφαλιστική Βαλβίδα Υπερπίεσης Εναλλάκτες ψύξης Απαγωγείς υπερτάσεων Μετρητής απαγωγών Όργανο θερμοκρασίας Δείκτης θερμοκρασίας τυλιγμάτων Μηχανισμός αλλαγής τάσης υπό φορτίο (On load tap changer) Κινητήρας μηχανισμού OLTC Κινητήρες ανεμιστήρων ψύξης. Σελίδα 44

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.2 Δοχείο λαδιού Το δοχείο λαδιού αποτελείται από δυο τμήματα. Το πρώτο τμήμα χρησιμοποιείται για την αποθήκευση του λαδιού για τη ψύξη του ΜΣ ενώ το δεύτερο τμήμα χρησιμοποιείται για την αποθήκευση του λαδιού για το μηχανισμό αλλαγής τάσης υπό φορτίο. Τα δύο τμήματα επικοινωνούν εσωτερικά, και λόγω της κατασκευής αυτή απαιτείται μόνο ένας αφυγραντήρας για την αναπνοή του δοχείου. Στο ΜΣ εφαρμόζεται περιοδικός δειγματοληπτικός έλεγχος, με αναλύσεις στο λάδι για την επιθεώρηση και τον έλεγχο της γήρανσης μόνωσης. Εικόνα 1-46. Δοχείο λαδιού ΜΣ ΑΒΒ 1.7.3 Δοχείο Διαστολής/Συστολής (Buffer Drum) Το δοχείο διαστολής είναι ένα δοχείο που τοποθετείται πάνω στον μετασχηματιστή και χρησιμοποιείται για την απόσβεση της διαστολής του λαδιού καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται. Το δοχείο διαστολής διαθέτει στο εσωτερικό του, διάφραγμα το οποίο αποτρέπει την άμεση επαφή αέρα και λαδιού. Έτσι, το μονωτικό λάδι διατηρείται καθαρό χωρίς τον κίνδυνο εισχώρησης υγρασίας και αέρα. Η απομάκρυνση της υγρασίας γίνεται μέσω του αφυγραντή ο οποίος επιτρέπει την «αναπνοή» του μετασχηματιστή, εμποδίζοντας την εισχώρηση υγρασίας από το εξωτερικό περιβάλλον. Στο επόμενο σχήμα φαίνεται η τυπική διάταξη του δοχείου διαστολής, καθώς και ο εξοπλισμός σύνδεσης με την κυρίως δεξαμενή του μετασχηματιστή. Εικόνα 1-47. Δοχείο Διαστολής/Συστολής (Buffer Drum) Σελίδα 45

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.4 Όργανο στάθμης λαδιού (Oil Level Gauge) Το ενδεικτικό αυτό όργανο δείχνει την στάθμη του λαδιού ακόμα και όταν ο μετασχηματιστής λειτουργεί υπό φορτίο. Αποτελείται από έναν πλωτήρα που βρίσκεται στο εσωτερικό της δεξαμενής και είναι μαγνητικά συζευγμένος με το δείκτη, ο οποίος είναι τοποθετημένος στο εξωτερικό της δεξαμενής. Τα παραπάνω εξαρτήματα είναι πλήρως στεγανοποιημένα μεταξύ τους. Το όργανο διαθέτει επαφές για την σήμανση χαμηλής στάθμης λαδιού. Δεν απαιτείται περιοδική συντήρηση, προτείνεται μόνο η προληπτική αντικατάσταση της φλάντζας (gasket) 1 Επαφή σήματος 2 Αρχικό Στοιχείο (Πλωτήρας) 3 Μεταλλικό Στέλεχος 4 Αποστράγγιση Εικόνα 1-48. Όργανο Στάθμης λαδιού 1.7.5 Αφυγραντής (Silica Gel) Οι αφυγραντές χρησιμοποιούνται για να εμποδίζουν την υγρασία του περιβάλλοντος να έρθει να σε επαφή με το λάδι του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού, όταν το φορτίο και η θερμοκρασία μεταβάλλονται και κατά συνέπεια ο όγκος του. Είναι δηλαδή απαραίτητοι για τη μείωση της υποβάθμισης του λαδιού και της διατήρησης της ακεραιότητας της μόνωσης. Οι αφυγραντές διατίθενται σε διάφορα μεγέθη ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Σε μεγάλες εγκαταστάσεις μπορούν συνδεθούν παράλληλα, αυξάνοντας το ποσοστό απορρόφησης της υγρασίας. Περιέχουν υγροσκοπικούς κρυστάλλους που απορροφούν υγρασία ίση με το 20% του βάρους τους. Στην περίπτωση κορεσμού από υγρασία ο αφυγραντής αλλάζει χρώμα σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή. Στο πρόγραμμα συντήρησης απαιτείται περιοδικός οπτικός έλεγχος καθώς και έλεγχος της στάθμης λαδιού. 1. Εσωτερικό 2. Εξωτερικός κύλινδρος 3. Διάφανο πλαίσιο 4. Διαδρομή αέρα 5. Δοχείο λαδιού Εικόνα 1-49. Αφυγραντής ΜΣ μη κορεσμένος (Πορτοκαλί χρώμα) Σελίδα 46

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.6 Ηλεκτρονόμος ανίχνευσης αερίων (Buchholz) Ο ηλεκτρονόμος ανίχνευσης αερίων τοποθετείται σε μετασχηματιστές που διαθέτουν δοχείο διαστολής. Παρεμβάλλεται ανάμεσα στη κυρίως δεξαμενή και το δοχείο διαστολής, και αποτελείται από το θάλαμο συσσώρευσης αερίων (άνω και κάτω), τους αντίστοιχους πλωτήρες και το κύκλωμα σημάνσεων και απενεργοποίησης του μετασχηματιστή. Υπό φυσιολογικές συνθήκες ο θάλαμος συσσώρευσης αερίων είναι γεμάτος με μονωτικό λάδι. Όταν συμβεί σφάλμα, παράγονται αέρια λόγω της χειροτέρευσης της μόνωσης ή της διάσπασης του λαδιού σε θερμά σημεία. Στην περίπτωση έκλυσης σημαντικής ποσότητας αερίων ο ηλεκτρονόμος ενεργοποιείται και σημαίνεται alarm/trip. 1. Κυτίο Κλεμμών 2. Εξαεριστικό 3. Μηχανικό κομβίο δοκιμής 4. Στυπιοθλίπτης 5. Αποστραγγιστικό 6. Σημεία Οπτικού ελέγχου 7. Πνευματικές βαλδίδες Εικόνα 1-50. Ηλεκτρονόμος Buchholz Στα πλαίσια της προληπτικής συντήρησης γίνονται οι παρακάτω έλεγχοι: Μηχανικός έλεγχος: Ενεργοποίηση του alarm και του trip και έλεγχος της επαφής (NO/NC) Πνευματικός έλεγχος: Μέσω της πνευματικής βαλβίδας (εικόνα Νο7) εισάγεται ξηρός αέρας και ελέγχεται η ενεργοποίηση του alarm και του trip Εναλλακτικά μπορεί να γίνει αποστράγγιση του Buchholz με ταυτόχρονη ενεργοποίηση των alarm/trip. Σελίδα 47

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.7 Συσκευή συλλογής αερίων(gas Drawing Unit) Η συσκευή συλλογής αερίων συνδέεται σε σειρά με τον ηλεκτρονόμο Buchholz και επιτρέπει τη συλλογή υπό φορτίο και ανάλυση των συσσωρευμένων αερίων. Η ανάλυση των αερίων αποτυπώνει την υπάρχουσα κατάσταση καθώς και την προϊστορία του στη μόνωση του ΜΣ. 1 Σημείο σύνδεσης 2 Βαλβίδα 3 Συλλογής αερίων 4 Συλλογή λαδιού 5 Βαλβίδα πνευματικής δοκιμής Εικόνα 1-51. Συσκευή συλλογής αερίων Buchholz 1.7.8 Συσκευή ανακούφισης πίεσης(pressure Relief Valve) Όλοι οι μετασχηματιστές είναι εφοδιασμένοι με την συσκευή ανακούφισης πίεσης ή ανακουφιστική βαλβίδα. Η συσκευή αυτή χρησιμεύει στην εκτόνωση των μεταβολών της πίεσης που οφείλονται σε εσωτερικά σφάλματα. Αποτελείται από ένα διάφραγμα που επανέρχεται στη θέση του μέσω ελατηρίων και μία μηχανικά κινούμενη ενδεικτική ράβδο. Όταν η πίεση ξεπερνά μια προκαθορισμένη τιμή, το διάφραγμα κινείται προς τα επάνω και επιτρέπει την εκτόνωση των αερίων. Όταν η πίεση επανέλθει στα φυσιολογικά επίπεδα το διάφραγμα επιστρέφει στην αρχική του θέση, σφραγίζοντας το μετασχηματιστή. Κατά την ενεργοποίηση ανυψώνεται η ενδεικτική ράβδος στο πάνω τμήμα της συσκευής και επαναφέρεται στην αρχική θέση μόνο κατόπιν χειροκίνητης επέμβασης. Το όργανο μπορεί να διαθέτει επαφές για το άνοιγμα του διακόπτη του μετασχηματιστή. Η ρύθμιση γίνεται σε εύρος. Εικόνα 1-52. Συσκευή ανακούφισης πίεσης Σελίδα 48

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.9 Ανεμιστήρες/Εναλλάκτες ψύξης Η απαγωγή της αναπτυσσόμενης θερμότητας από το ΜΣ προς το περιβάλλον επιτυγχάνεται με τη φυσική κυκλοφορία του λαδιού διάμεσο των εναλλακτών ψύξης. Ανάλογα με τη θερμοκρασία του λαδιού και τις απαιτήσεις ψύξης οι τοποθετημένοι πλευρικά του ΜΣ ανεμιστήρες ψύξης επιβάλλουν βεβιασμένη κυκλοφορία αέρος στους εναλλάκτες αυξάνοντας το αποβαλλόμενο θερμικό φορτίο. A. Γάντζος ανύψωσης B. Βάνα απομόνωσης C. Φλάντζα D. Βαλβίδα αναπνοής E. Στήριξη F. Βάνα απομόνωσης G. Βαλβίδα αποστράγγισης H. Βάνα απομόνωσης σήματος Εικόνα 1-53. Εναλλάκτες ψύξης Οι ανεμιστήρες ψύξης είναι τοποθετημένοι στα πλευρικά τοιχώματα του κάθε εναλλάκτη. Η εκκίνηση τους μέσω του βοηθητικού κυκλώματος ελέγχου γίνεται αυτόματα με τη χρήση ενός θερμοστάτη σε σειρά. Δεν προβλέπεται διαδικασία προληπτικής συντήρησης παρά μόνο ο καθαρισμός τους και ο τακτικός έλεγχος για φθορά ρουλεμάν. Εικόνα 1-54. Ανεμιστήρες ψύξης Σελίδα 49

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.10 Θερμόμετρο λαδιού Το ενδεικτικό θερμόμετρο λαδιού καταγράφει τη θερμοκρασία του άνω στρώματος σε κλίμακα βαθμών. Εσωτερικά της κλίμακας του οργάνου υπάρχουν δείκτες για τις ρυθμίσεις των alarm και trip θερμοκρασίας. Επίσης το θερμόμετρο έχει τη δυνατότητα να αποτυπώνει τη τελευταία μέγιστη θερμοκρασία που κατέγραψε. Το θερμόμετρο διαθέτει επαφές για τη συνεργασία του με το κύκλωμα ψύξης ή προστασίας του ΜΣ. 1. Αρχικό στοιχείο 2. Περιστροφικός σύνδεσμος 3. Μεταλλικό στέλεχος 4. Αποσβεστήρας κραδασμών 5. Μεταλλικός δακτύλιος φραγής 6. Κιβώτιο Κλεμμών 7. Δείκτες για alarm/trip Εικόνα 1-55. Θερμόμετρο λαδιού Η επαφή του alarm πρέπει να ρυθμιστεί χαμηλότερα από την τιμή trip. Η ρύθμιση της επαφής του trip γίνεται στο άθροισμα της μέγιστης θερμοκρασίας και της μέγιστης επιτρεπόμενης θερμοκρασίας λαδιού. 1.7.11 Θερμόμετρο τυλιγμάτων(akm) Η διάρκεια ζωής του ΜΣ εξαρτάται από τη θερμοκρασία των τυλιγμάτων διότι επηρεάζει τη θερμοκρασία λειτουργίας και την αλλοίωση των διηλεκτρικών χαρακτηριστικών του λαδιού που ψύχει τα τυλίγματα. Εξαιτίας της υψηλής τάσης στα τυλίγματα του ΜΣ δεν είναι δυνατή η μέτρηση της θερμοκρασίας των τυλιγμάτων με θερμόμετρα επαφής. Αντίθετα χρησιμοποιείται θερμόμετρο τύπου AKM δηλαδή ενός θερμομέτρου λαδιού σε συνδυασμό με ένα θερμοστοιχείο συνδεδεμένο στους μετασχηματιστές έντασης (CT) του ΜΣ. Η θερμοκρασία των τυλιγμάτων εξαρτάται από τη το φορτίο του ΜΣ, δηλαδή του ρεύματος των τυλιγμάτων καθώς και τη θερμοκρασίας του μέσου ψύξης δηλαδή του λαδιού. Οι αυτές τιμές καταγράφονται: Μέσω του θερμοστοιχείο για τον υπολογισμό του ρεύματος των μετασχηματιστών έντασης μέσω ενός θερμομέτρου για την θερμοκρασία του λαδιού, όπου τελικά συνδυαστικά αποδίδουν την τελική τιμή της θερμοκρασίας των τυλιγμάτων. Σελίδα 50

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1. Αρχικό στοιχείο 2. Εύκαμπτος σύνδεσμος 3. Τριχοειδές στέλεχος 4. Αντικραδασμική στήριξη 5. Στηπιοθλίπτης 6. Ρυθμίσεις alarm/trip 7. Δείκτης 8. Μετασχηματιστής έντασης (CT) 9. Θερμοστοιχείο 10. Σύνδεση με CT μέσω μονάδας 11. Σύνδεση με CT μέσω αντίστασης. Εικόνα 1-56. Θερμόμετρο τυλιγμάτων ΜΣ ΥΤ Σελίδα 51

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.12 Μετρητής εκκενώσεων προς γη Στη βάση του ΜΣ τοποθετείται σειρά μετά τους απαγωγείς υπέρτασης ένας μετρητής εκκενώσεων προς τη γη με σκοπό την πληροφόρηση της δραστηριότητας των απαγωγέων. Ο μετρητής είναι της σειράς EXCOUNT- A με τα παρακάτω τεχνικά χαρακτηριστικά: Εικόνα 1-57. Μετρητής δραστηριότητας απαγωγέων υπέρτασης. Σελίδα 52

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.7.13 Μονάδα αλλαγής τάσης υπό φορτίο(on Load Tap Changer) Σε ΜΣ Ισχύος, διανομής και μεταφοράς επιθυμούμε συχνά τη τάση να είναι μεταβλητή για να ρυθμίζεται η τάση στο φορτίο. Αν η μεταβολή της τάσης μπορεί να γίνει ενώ ο ΜΣ είναι εκτός δικτύου, δηλαδή χωρίς τάση και ρεύμα, στοιχίζει ασήμαντο ποσό στην κατασκευή του ΜΣ. Στην περίπτωση αυτή υπάρχουν απολήξεις των τυλιγμάτων καθώς και ένα μεταγωγέας χειροκίνητος ή αυτόματος που επιτελεί την κατάλληλη αλλαγή σπειρών. Η αλλαγή σπειρών γίνεται σχεδόν πάντα στο τύλιγμα της ΥΤ γιατί τα ρεύματα είναι μικρότερα με αποτέλεσμα να καταπονούνται λιγότερο οι επαφές. Αν όμως η αλλαγή του λόγου μετασχηματισμού από μια θέση σε μια νέα πρέπει να γίνει υπό φορτίο, δηλαδή ενώ ο ΜΣ φέρει ρεύμα τότε η διαδικασία γίνεται πολύπλοκη. Η διακοπή του επαγωγικού κυκλώματος θα είχε ως συνέπεια τη δημιουργία ηλεκτρικού τόξου μέσα στο ΜΣ. Η αλλαγή της τάσης υπό φορτίο στην πράξη γίνεται ακόμα με το σύστημα αλλαγής τάσης υπό φορτίο που επινόησε το 1926 ο Bernhard Jansen. Η μέθοδος που ακολουθείται γίνεται μέσω της βραχυκύκλωσης των σπειρών μέσω μιας ωμικής αντίστασης αρκετά μεγάλης ώστε να μην προκαλείται βραχυκύκλωμα αλλά και με σχετικές μικρές απώλειες όταν διαρρέεται από το ρεύμα φορτίου. Η όλη διαδικασία αλλαγής τάσης υπό φορτίο διαρκεί ένα ως δύο κύκλους δηλαδή O διακόπτης με τις απολήξεις βρίσκεται συνήθως σε ιδιαίτερο δοχείο μέσα σε μονωτικό λάδι και έχει δικό του σύστημα προστασίας, ανεξάρτητο από το σύστημα προστασίας του ΜΣ. Εικόνα 1-58. Μονάδα αλλαγής τάσης υπό φορτίο Σελίδα 53

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.8 Συντήρηση του ΜΣ Ισχύος 1.8.1 Γενικές οδηγίες σχετικά με τη συντήρηση ΜΣ Η συχνότητα των περιοδικών ελέγχων καθορίζεται ανάλογα με το φορτίο και τον κύκλο λειτουργίας του ΜΣ ισχύος. Η σκοπιμότητα των ελέγχων αποσκοπεί στο να διαπιστωθούν αποκλίσεις από την κανονική λειτουργία του ΜΣ όσο αφορά το θόρυβο, τη στάθμη του μονωτικού μέσου, τυχόν διαρροές, ή αστοχίες στη λειτουργία του ψυκτικού μέσου. Ο παρακάτω πίνακας ενδεικτικά καθορίζει τη συχνότητα και τους ελέγχους που πρέπει να γίνονται στο ΜΣ: ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Στάθμη λαδιού Silica Gel Εβδομαδιαίος Μηνιαίος Καθαρισμός Μονωτήρων Έλεγχος λειτουργίας Buchholz Διηλεκτρική Αντοχή Τετραμηνιαίος Ετήσιος 1.8.2 Μονωτικό μέσο Αν ο ΜΣ ισχύος λειτουργεί σε μόνιμο φορτίο τότε προτείνεται μέσω δειγματοληψίας του λαδιού κάθε δύο χρόνια τουλάχιστον να εφαρμόζεται διηλεκτρικός έλεγχος. Στην περίπτωση που η αντοχή του δείγματος είναι θεωρείται ότι δεν έχουν αλλοιωθεί τα διηλεκτρικά του χαρακτηριστικά και είναι αποδεκτό προς χρήση. Παρακάτω παρατίθεται ο πίνακας με τα συγκεντρωτικά αποτελέσματα του διηλεκτρικού τεστ στο μετασχηματιστή ΥΤ, σύμφωνα με το πρότυπο IEC 296/82. TEST BREAKDOWN VOLTAGE (kv) Θερμοκρασία λαδιού 20 Συχνότητα 50 Hz Ν Ο 1 63.0 Ν Ο 2 75.4 Ν Ο 3 67.4 Ν Ο 4 81.6 Ν Ο 5 66.0 Ν Ο 6 81.6 ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ 72.5 Ακολούθως κάθε 8-10 χρόνια θα πρέπει να εφαρμόζεται χημική ανάλυση για να διαπιστωθούν: Αν το ποσοστό των επικαθίσεων είναι (10 ppm) Αν το ποσοστό του θείου (Sulphur, S) είναι (25 ppm) Την απουσία ανόργανων οξέων (HCl, HNO 3, H 2 SO 4 ) και αλκαλίων ( Li, Na, K, Rb, Cs, Fr ) Την απουσία ασφάλτου και ρητινών Σελίδα 54

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Το ποσοστό των οργανικών οξέων, σε εκφρασμένη σε κανονικότητα διαλύματος (mol/l). Στην περίπτωση που η ανάλυση του μονωτικού μέσου δεν συμφωνεί με τα παραπάνω προτείνεται η ολική αντικατάσταση του μέσου αφού προηγηθεί καθαρισμός του ΜΣ για την απομάκρυνση στερεών επικαθίσεων. 1.8.3 Ανάλυση Χρωματογράφου Μια μέθοδος όπου εφαρμόζεται για την ποιοτική αξιολόγηση της διηλεκτρικής συμπεριφοράς του μονωτικού μέσου και του ΜΣ είναι η ανάλυση των αερίων. Η συλλογή των αερίων επιτυγχάνεται μέσω της μονάδας συλλογής αερίων (Gas Drawing Unit) που βρίσκεται σε σειρά με το relay Buchholz. Συστηματικές μελέτες έδειξαν ότι η παρουσία μερικών εκκενώσεων ή τοπικών ζεστών σημείων (hot spots) αλλοιώνει τα στερεά ή υγρά μέσα προκαλώντας την εμφάνιση αερίων όπως Η στοιχειομετρική ανάλυση του δείγματος μπορεί να αποτυπώσει την ύπαρξη της αστοχίας του υλικού, θερμικής ή ηλεκτρικής. Εικόνα 1-59. Χρωματογραφική ανάλυση μονωτικού μέσου Σελίδα 55

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ 1.9 Πρότυπα και κανονισμοί 1.9.1 IEC 60076 Το πρότυπο IEC 60076 καθορίζει το πλαίσιο εγκατάστασης, λειτουργίας, ανοχών, δοκιμών & μετρήσεων για ΜΣ μονοφασικούς και τριφασικούς ΜΣ ισχύος εκτός από τις παρακάτω κατηγορίες: Μονοφασικούς ΜΣ Μετασχηματιστές οργάνων & τριφασικούς Μετασχηματιστές για σταθερούς αντιστροφείς Μετασχηματιστές δοκιμών & εκκίνησης Μετασχηματιστές ράγας. 1.9.2 IEEE C57.104 Αντίστοιχα η οδηγία IEEE C57.104, περιγράφει και ερμηνεύει: Το θεωρητικό πλαίσιο για τη δημιουργία και ύπαρξη αερίων στο λάδι ως μονωτικό μέσο Τα αποτελέσματα από την στοιχειομετρική ανάλυση του μονωτικού μέσου Διάφορες διαγνωστικές μεθόδους Τα όργανα ελέγχου και μετρήσεων Την προτεινόμενη βιβλιογραφία. 1.9.3 IEC 61472 & ΕΝ 50110-1 Τα συγκεκριμένα πρότυπα καθορίζουν τις ελάχιστες αποστάσεις ασφαλείας και εργασίας για εξοπλισμό υπό τάση. Συγκεκριμένα αναλύει τον τρόπο υπολογισμού των αποστάσεων D L και D V για τάση Εικόνα 1-60. Αποστάσεις για εργασία σε ενεργό εξοπλισμό Σελίδα 56

Κεφάλαιο 1 Υπαίθριος ΥΣ ΥΤ Ονομαστική τάση U N kv (RMS) D L mm Οριοθέτηση ζώνης ενεργού εξοπλισμού D v mm Οριοθέτηση ζώνης κοντά σε ενεργό εξοπλισμού Αποφυγή επαφής 300 3 60 1120 6 90 1120 10 120 1150 15 160 1160 20 220 1220 30 320 1320 36 380 1380 45 480 1480 60 630 1630 70 750 1750 110 1000 2000 132 1100 3000 150 1200 3000 220 1600 3000 275 1900 4000 380 2500 4000 480 3200 6100 700 5300 8400 Σελίδα 57

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2. Διακοπτικά Μέσα και Εξοπλισμός 2.1 Γενικά 2.1.1 Περιγραφή Η μονάδα παραγωγής πολυπροπυλενίου τροφοδοτείται από τους δυο μετασχηματιστές ισχύος ονομαστικής ισχύος 25 MVA σε ταυτόχρονη παράλληλη λειτουργία, όπως προαναφέρθηκε στο κεφάλαιο 1. Στην έξοδο του δευτερεύοντος τυλίγματος 6.3 kv μέσω των τριφασικών ζυγών τροφοδοτούνται δύο εισερχόμενες γραμμές φορτίων, η Α & Β γραμμή. Από τους ζυγούς των 6.3 kv της Α & Β γραμμής τροφοδοτούνται τα φορτία της μέσης τάσης μέσω διακοπτών ισχύος και φορτίου καθώς και οι μετασχηματιστές υποβιβασμού 6.3/0.42 kv. Παρακάτω δίνεται το συγκεντρωτικό μονογραμμικό διάγραμμα όπου αποτυπώνεται η έξοδος των ΜΣ προς τον υποσταθμό της μονάδος. Εικόνα 2-1. Τροφοδοσία & φορτία ζυγών Α & Β 6.3kV Σελίδα 58

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.1.2 Εισερχόμενη γραμμή MT - Διακόπτες Ισχύος MT Στο τερματικό σημείο του κάθε κύριου τριφασικού ζυγού για την παροχή και απομόνωση της εισερχόμενης ηλεκτρικής ισχύος είναι τοποθετημένοι οι διακόπτες ισχύος των κύριων γραμμών Α & Β του υποσταθμού. Εικόνα 2-2. Αυτόματος διακόπτης ισχύος ΜΤ Οι διακόπτες ισχύος χειρίζονται υπό οποιεσδήποτε ομαλές ή ανώμαλες συνθήκες (βραχυκυκλώματα) ενός δικτύου και μάλιστα σε ζεύξη όσο και σε απόζευξη. Οι διακόπτες ισχύος πρέπει να είναι σε θέση να σβήσουν το τόξο που δημιουργείται μεταξύ των επαφών τους όταν ανοίγουν ένα κύκλωμα. Οι θερμοκρασίες που ανέρχονται σε η θερμότητα και τα κρουστικά ρεύματα πίεσης που δημιουργούνται είναι αρκετά για να επιφέρουν την έκρηξη και καταστροφή του διακόπτη. Υπάρχουν οι εξής βασικοί τύποι διακοπτών: Αέρα Πεπιεσμένου αέρα Πεπιεσμένου αερίου (SF 6 ) Ελαίου Κενού. Το κύριο πρόβλημα στους διακόπτες ισχύος είναι το οριστικό σβήσιμο του ηλεκτρικού τόξου που έχει δημιουργηθεί στους ακροδέκτες του. Το τόξο σχηματίζεται ανάμεσα στις επαφές ενός διακόπτη που ανοίγει με τον ακόλουθο τρόπο: καθώς οι επαφές αρχίζουν να απομακρύνονται μικραίνει το συνολικό εμβαδόν της επιφάνειας που βρίσκεται σε επαφή με αποτέλεσμα να αυξάνει η αντίσταση άρα και η θερμοκρασία στην περιοχή. Αυτό έχει ως επακόλουθο το λιώσιμο και μετά και την εξαέρωση μια μικρής ποσότητας μετάλλου μεταξύ των επαφών και την κατά αυτόν τον τρόπο δημιουργία ιονισμένου πλάσματος με τη μορφή του ηλεκτρικού τόξου. Το σβήσιμο αυτού του τόξου επιφέρει και τη διακοπή του κυκλώματος. Η ύπαρξη του τόξου είναι απαραίτητη για την καλή λειτουργία των διακοπτών. Αν το τόξο δεν εμφανιζόταν και αν η διακοπή γινόταν ακαριαία με το άνοιγμα του διακόπτη, θα εμφανιζόταν τεράστιες υπερτάσεις εξ επαγωγής που θα αποτελούσαν ένα φοβερό πρόβλημα για τις μονώσεις. Το τόξο επιτρέπει την βαθμιαία ελάττωση της έντασης μέχρι το μηδενισμό της. Στο AC το ρεύμα μηδενίζει φορες το Σελίδα 59

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός δευτερόλεπτο προκαλώντας το ταυτόχρονο σβήσιμο του τόξου. Όταν η ισχύς διακοπής άρα και η θερμοκρασία του τόξου είναι πολύ μεγάλη τότε η διηλεκτρική αποκατάσταση δεν γίνεται αρκετά γρήγορα και το τόξο εμφανίζεται ξανά καθώς αυξάνει η τάση στα άκρα των επαφών. Η χρήση του κενού ως μονωτικού μέσου εκμεταλλεύεται την ιδέα ότι στο κενό δεν υπάρχουν οι απαραίτητοι φορείς για τη δημιουργία ηλεκτρονικών στιβάδων και συνεπώς για τη μεταφορά του ηλεκτρικού φορτίου. Σε ένα διάκενο μήκους μερικών cm και με κενό της τάξεως του που χρησιμοποιούνται σε διακόπτες κενού το μήκος της μέσης ελεύθερης διαδρομής είναι. Όμως η ύπαρξη μεταλλικών και μονωτικών επιφανειών που περιβάλλουν τον διάκενο με το υψηλό κενό και η παρουσία σε αυτές προσροφημένων αερίων και ατμών ελαίων μπορεί με την έκλυση τους να δημιουργήσει τους απαραίτητους φορείς ώστε κάτω από υψηλή τάση να επέλθει διάσπαση και τη μορφή φωτεινού σπινθήρα και ενδεχομένως τόξου. Εικόνα 2-3.Καμπύλη Paschen Οι διακόπτες ισχύος αποτελούνται κυρίως από δυο επαφές μια σταθερή και μια κινούμενη, τους ακροδέκτες, το θάλαμο σβέσης τόξου το περίβλημα καθώς και το μηχανισμό κίνησης. Το περίβλημα για διακόπτες εξωτερικού χώρου είναι από πορσελάνη. Για διακόπτες εσωτερικού χώρου χρησιμοποιούνται και περιβλήματα από εποξειδικές ρητίνες με συμπληρωματικά υλικά. Η ροή του μέσου εκτός της ψύξης που επιφέρει βοηθάει και την επιμήκυνση του τόξου. Ο θάλαμος σβέσης έχει συχνά κατάλληλη διαμόρφωση που να βοηθά αυτήν την επιμήκυνση. Πρέπει εδώ να παρατηρηθεί ότι η σταθερή ροή του μέσου σβέσης είναι αυτή που προσδιορίζει την ψύξη του τόξου και όχι η ένταση του ρεύματος. Η κίνηση των επαφών των διακοπτών γίνεται με μέσες ταχύτητες. Η επίτευξη αυτών των ταχυτήτων επιτυγχάνεται μόνο με τη χρήση πιεσμένου αέρα ή όπως στο VCP-W με προεντεταμένο ελατήριο. Στον υποσταθμό της μονάδος χρησιμοποιούνται διακόπτες κενού τύπου VCP-W της εταιρίας Eaton- Cattler Hammer. Η διαστασιολόγηση του διακόπτη καθορίστηκε με κριτήριο την αρχική μελέτη ροής φορτίου σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60909. Η περιγραφή του προτύπου καθώς τα στοιχεία της αρχικής μελέτης για τον συντονισμό των προστασιών θα αναφερθούν στο επόμενο κεφάλαιο. Τα χαρακτηριστικά μεγέθη ενός διακόπτη είναι: Σελίδα 60

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Η ονομαστική τάση Το ονομαστικό ρεύμα, μέγιστο διαρκές ρεύμα. Το ονομαστικό ρεύμα απόζευξης, εναλλασσόμενη και συνεχή συνιστώσα Η ονομαστική ισχύ απόζευξης Το ονομαστικό ρεύμα ζεύξης δηλαδή η ενεργός τιμή του στάσιμου ρεύματος αμέσως μετά τη ζεύξη Το ονομαστικό βραχυχρόνιο ρεύμα που αντέχει ο διακόπτης στο σφάλμα. Η έναρξη (Spring Release) ή η διακοπή (Shunt trip) λειτουργίας των αυτομάτων διακοπτών ισχύος γίνεται με την ελευθέρωση του προεντεταμένου ελατηρίου και το κλείσιμο ή το άνοιγμα των επαφών ισχύος και τόξου. Η λειτουργία αυτή μπορεί να γίνει τοπικά με μηχανικό τρόπο είτε ηλεκτρικά μέσω ενός ηλεκτρομαγνήτη. Το βοηθητικό κύκλωμα ελέγχου είναι ανεξάρτητο από το κύκλωμα ισχύος και λειτουργεί με χαμηλότερη τάση από την ονομαστική τάση λειτουργίας του διακόπτη, όπως φαίνεται στο παρακάτω ηλεκτρικό διάγραμμα. Διακόπτης (Control Station) για το κλείσιμο του διακόπτη Ενδεικτικές λυχνίες, ανοικτός διακόπτης/κλειστός διακόπτης Πηνίο ηλεκτροκινητήρα για την τάνυση του ελατηρίου Ελέγχει την προένταση του Απελευθέρωση ελατηρίου πηνίου και κλείσιμο διακόπτη Απελευθέρωση πηνίου για το άνοιγμα διακόπτη Τάση κυκλώματος ελέγχου και λειτουργίας του διακόπτη Ανοίγει όταν το ελατήριο τανύσει πλήρως Βοηθητικές επαφές διακόπτη, α (ΝΟ) & b(nc) Σελίδα 61

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Το πρόγραμμα προληπτικής συντήρησης του διακόπτη ισχύος περιλαμβάνει τους παρακάτω ελέγχους: Περιοχή διακόπτη Κριτήρια Μέθοδος ελέγχου Ακεραιότητα σκελετού Οπτικός έλεγχος Μόνωση Μέτρηση αντίστασης με γη Megger Ισχύος Βοηθητικό κύκλωμα Μηχανικά Μέρη Μέτρηση επάρκειας κενού Μέτρηση διακένου επαφών Φθορά των ακροδεκτών και ενδείξεις οξείδωσης Καλωδιώσεις Έλεγχος λειτουργίας κινητήρα Μηχανική λειτουργία Λίπανση Σύμφωνα με την προτεινόμενη διαδικασία του κατασκευαστή Αντικατάσταση επαφών Οπτικός έλεγχος Σύσφιξη Επαναλαμβανόμενη λειτουργία Άνοιγμα, Κλείσιμο και μηχανική τάνυση του ελατηρίου Καθαρισμός και λίπανση Σελίδα 62

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.1.3 Παροχή προς ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv Στον ζυγό των 6.3 kv μετά τους διακόπτες ισχύος των εισερχομένων γραμμών Α & Β τροφοδοτούνται μέσω αυτόματων διακοπτών ισχύος κενού οι συνολικά 6 ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv για την κάλυψη των φορτίων ΧΤ. Ο κάθε μετασχηματιστής, συνολικής ισχύος 2 MVA, ψύχεται με φυσική κυκλοφορία αέρα (ONAN). Εικόνα 2-4. Μετασχηματιστές υποβιβασμού 6.3/0.42 kv Ο κάθε ΜΣ έχει στο πρωτεύον τύλιγμα του -μετά τον αυτόματο διακόπτη ισχύος κενού VCP-W της εταιρίας Eaton-Cattler Hammer - μετασχηματιστές μέτρησης τάσης και εντάσεως υποβιβασμού με ονομαστικό λόγο 1200:5 A. Μέσω των μετασχηματιστών αυτών τροφοδοτούνται τα όργανο προστασίας του ΜΣ καθώς και η μονάδα πληροφόρησης. Σελίδα 63

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Όργανο Προστασίας ΜΣ Digitrip 3000 Προστασία σφάλματος Υπερέντασης και Γης. Προστασία Πρωτεύοντος ΜΣ Διαφορική Προστασία Καμπύλες Αντίστροφου Χρόνου Backup to differential protection Προστασία Υπερέντασης στη λειτουργία εν κενώ Μονάδα πληροφόρησης και εποπτείας ηλεκτρικών μεγεθών, IQ DP 4000 Εικόνα 2-5. Πεδία διακοπτών ΜΤ Το διάγραμμα συνδεσμολογίας του διακόπτη ισχύος στο πρωτεύον τύλιγμα του ΜΣ είναι το παρακάτω: Σελίδα 64

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Διακόπτης ισχύος(52) Τάση Τροφοδοσίας Οργάνων Πληροφόρηση Εποπτεία IQ Data & Δίκτυο παρακολούθησης πραγματικού χρόνου Όργανο Προστασίας Υπερέντασης Μετασχηματιστές μέτρησης Προς πρωτεύον ΜΣ υποβιβασμού Εικόνα 2-6.Καλωδίωση οργάνων μέτρησης Σελίδα 65

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.1.4 Διακόπτες φορτίου MT Κινητήρες ΜΤ 6.3 kv Μέσω δύο ζυγών 6.3kV για κάθε γραμμή για την εξυπηρέτησης της διεργασίας τροφοδοτούνται κινητήρες ισχύος άνω των 150 kw μέσω διακόπτων φορτίου κενού. Εικόνα 2-7. Διακόπτες φορτίου κινητήρων ΜΤ Οι διακόπτες φορτίου μπορεί να χειρίζονται υπό κανονικές ονομαστικές συνθήκες. Διακόπτουν ή συνδέουν τα κυκλώματα υπό ονομαστικό φορτίο, όχι σε μεγαλύτερα ρεύματα. Στη υποσταθμό της μονάδας υπάρχουν διακόπτες φορτίου κενού τύπου Fuse-Contactor Ampgard της εταιρίας Eaton-Cattler Hammer. Οι διακόπτες φορτίου όπως παραπάνω που δεν έχουν ορατές επαφές συνοδεύονται από αποζεύκτες που είναι εγκατεστημένοι στην πλευρά του δικτύου. Βάσεις ασφαλειών ΜΤ Επαφές στο κενό Σελίδα 66

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.1.5 Ονοματολογία προστασιών κατά ANSI C37.2 και IEC 60617 Για τη σχεδίαση και ερμηνεία των προστασιών στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας καθορίστηκε μέσω των παραπάνω προτύπων για κάθε ηλεκτρονόμο και ρελέ προστασίας συγκεκριμένη ονοματολογία και γραφική απεικόνιση. Το πρότυπο C37.2 ακολουθεί την αριθμητικό διαχωρισμό ενώ το IEC 60617 τη γραφική απεικόνιση. Παρακάτω δίνεται μια σύντομη αναφορά για τον τρόπο που παρουσιάζονται στα δύο αυτά πρότυπα. Σελίδα 67

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.1.6 Βοηθητικό κύκλωμα ελέγχου και όργανα προστασίας φορτίων ΜΤ Οι διακόπτες φορτίου συνεργάζονται για την πλήρη προστασία των κινητήρων με ασφάλειες ΜΤ καθώς και με ηλεκτρονικό ηλεκτρονόμο προστασίας. Υπάρχει επίσης εγκατεστημένη μονάδα που παρακολουθεί τα θερμοστοιχεία στα τυλίγματα και στα ρουλεμάν του κινητήρα όπως και μονάδα πληροφόρησης. Συγκεκριμένα, σε κάθε κινητήρα στη ΜΤ είναι εγκατεστημένα: Ασφάλειες ΜΤ Ηλεκτρονόμος προστασίας MP3000 Θερμική Προστασία (49/51) Εγκλωβισμένου ρότορα (49S/51) Ασυμμετρία φάσεων (46) Προστασία Υπερέντασης (50) Σφάλμα προς γη (50G) Προστασία θερμοκρασίας τυλιγμάτων (49/38) Σφάλμα χαμηλού φορτίου (37) Προστασία πολλαπλών εκκινήσεων (66) Jam or stall trip (51R) Μονάδα παρακολούθησης Θερμοστοιχείων τυλιγμάτων και ρουλεμάν, RTD Μονάδα πληροφόρησης και εποπτείας ηλεκτρικών μεγεθών κινητήρα, IQ Analyzer Σελίδα 68

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Το βοηθητικό κύκλωμα ελέγχου στους κινητήρες 6.3 kv τροφοδοτείται από ένα ΜΣ 6300/120 V που βρίσκεται στο διακόπτη φορτίου. Επαφές ισχύος ΜΣ Μέτρησης Γης ΜΣ Μέτρησης Φάσης - Έντασης ΜΣ 6300/120 Vac ΜΣ Μέτρησης Τάσης Βοηθητικό κύκλωμα ελέγχου Ηλεκτρονόμος Προστασίας MP3000 Μονάδα Παρακολούθησης ΙQ Analyzer Μονάδα ελέγχου θερμοστοιχείων RTD Σελίδα 69

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.2 Εισερχόμενη γραμμή ΧΤ -Αυτόματοι Διακόπτες Ισχύος Μετά από τον κάθε ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv τροφοδοτούνται μέσω αυτομάτων διακοπτών αέρος τα φορτία ΧΤ ισχύος μεγαλύτερης από 75 kw. Ο αυτόματος διακόπτης της εταιρίας Eaton, τύπου Magnum MDS608 4000A είναι τοποθετημένος στο δευτερεύον τύλιγμα του ΜΣ υποβιβασμού όπως φαίνεται στο παρακάτω μονογραμμικό. Οι διακόπτες MAGNUM DS είναι σταθεροί διακόπτες αέρος και περιλαμβάνουν ηλεκτρονική μονάδα προστασίας (Digitrip). Οι διακόπτες είναι σχεδιασμένοι για εγκατάσταση σε πεδία μέγιστης ονομαστικής τάσης 635 VAC. Το ονομαστικό ρεύμα λειτουργίας είναι από 800 έως 6000A και το ρεύμα διακοπής (instantaneous)από 42-100kA. Οι διακόπτες περικλείονται από ένα σταθερό περίβλημα κατασκευασμένο από θερμοσκληραινόμενη συνθετική ρητίνη. Η κατασκευή αυτή προσδίδει υψηλή δομική αντοχή, άριστες διηλεκτρικές ιδιότητες και αντίσταση σε ζημιές από την εμφάνιση ηλεκτρικών τόξων. Η κατασκευή αποτελούμενη από τρία τμήματα προσδίδει καλή στήριξη και επιπλέον απομονώνει τις μπάρες ισχύος. 1. Το περίβλημα δύο τμημάτων κατασκευασμένο από θερμοσκληραινόμενη ρητίνη περικλείει τα κανάλια στα οποία οδεύει το ηλεκτρικό ρεύμα και τους θαλάμους απόσβεσης ηλεκτρικών τόξων. Οι θάλαμοι χρησιμεύουν στο να οδηγούν τα αέρια που δημιουργεί το ηλεκτρικό τόξο επάνω και έξω από το διακόπτη κατά τη διαδικασία διακοπής. 2. Ο μηχανισμός λειτουργίας βρίσκεται στο μπροστινό μέρος του περιβλήματος και είναι ηλεκτρικά απομονωμένος και μονωμένος από τα ενεργά τμήματα του διακόπτη. Σελίδα 70

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 3. Ο κάθε πόλος περικλείεται και στηρίζεται από το περίβλημα. Υπάρχουν θάλαμοι οι οποίοι απομονώνουν τον έναν πόλο από τον άλλο. Κάθε πόλος έχει μια διάταξη κύριας επαφής η οποία αποτελείται από ένα κινητό και ένα σταθερό τμήμα. Η διαμόρφωση της επαφής εξαρτάται από ονομαστικό ρεύμα του διακόπτη. Ο μηχανισμός λειτουργίας είναι τύπου αποθήκευσης δυο βημάτων. Δυο ελατήρια στο εσωτερικό του διακόπτη αποθηκεύουν δυναμική ενέργεια για το κλείσιμο και άνοιγμα του διακόπτη. Σε διακόπτες που λειτουργούν χειροκίνητα το ελατήριο μπορεί να τανυστεί μέσω της λαβής τάνυσης. Αντίστοιχα υπάρχει η επιλογή τοποθέτησης ηλεκτρικού κινητήρα μέσω του οποίου γίνεται η τάνυση του ελατηρίου. Υπάρχει επίσης η επιλογή τοποθέτησης του πηνίου κλεισίματος (Spring Release) για την απελευθέρωση του ελατηρίου του μηχανισμού κλεισίματος. Ακολούθως με την ύπαρξη του πηνίου ανοίγματος (Shunt trip) δίνεται η δυνατότητα της ηλεκτρικής ενεργοποίησης ανοίγματος του διακόπτη από απόσταση ή μέσω κάποιου ηλεκτρονόμου προστασίας. Μονάδα Προστασίας Digitrip Μηχανικό κλείσιμο/άνοιγμα διακόπτη Παροχή διακόπτη Πηνία ενεργοποίησης ηλεκτρικού κλεισίματος/ανοίγματος και ελέγχου τάσης τροφοδοσίας Παροχή Φορτίου Οι διακόπτες Magnum DS χρησιμοποιούν θαλάμους απόσβεσης ηλεκτρικού τόξου για να απομονώσουν και να μονώσουν το έναν πόλο (φάση) από τον άλλο, από το υπόλοιπο τμήμα το διακόπτη καθώς και από του χειριστές του διακόπτη. Οι θάλαμοι είναι ενσωματωμένοι στο πλαίσιο του διακόπτη. Μέσα σε κάθε θάλαμο υπάρχει ένας μηχανισμός σβέσης ηλεκτρικού τόξου, ο οποίος είναι τοποθετημένος επάνω από κάθε τμήμα των κυρίων επαφών. Μόλις οι επαφές ανοίξουν το τυχόν παραμένων ρεύμα οδηγείται στις επαφές τόξου. Σελίδα 71

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Λόγω μαγνήτισης το τόξο οδηγείται μέσα στο θάλαμο απόσβεσης, όπου διάμεσο των πλακών σχήματος V το τόξο επιμηκύνεται τόσο ώστε η τάση να μην πλέον ικανή να το διατηρήσει και σβήνει. Μηχανισμός διέλευσης και απόσβεσης τόξου Είσοδος διακόπτη- Ροή ρεύματος Έξοδος διακόπτη- Ροή ρεύματος Μηχανισμός Σβέσης Θάλαμος πόλου Πλάκες απόσβεσης τόξου Σελίδα 72

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.2.1 Φορτία ΧΤ Αυτόματοι Διακόπτες Ισχύος ΧΤ Εικόνα 2-8.Διακόπτης ισχύος ΧΤ Η τροφοδοσία των φορτίων ΧΤ ισχύος μεγαλύτερης των 75 kw γίνεται μέσω των πεδίων ΧΤ(LV). Σε κάθε φορτίο υπάρχει η δυνατότητα να δίνεται η εντολή εκκίνησης ή τροφοδότησης μέσω του συστήματος DCS. Εκτός από τα φορτία των κινητήρων, τροφοδοτούνται ωμικά φορτία (θερμαντικές αντιστάσεις), κλιματιστικές μονάδες καθώς και τα πεδία φορτιών ΧΤ ισχύος μικρότερης των 75 kw. Σε κάθε διακόπτη κινητήρα μέσω ΜΣ μέτρησης τάσης και έντασης εγκατεστημένους στην πλευρά της τροφοδότησης παρέχεται προστασία σφαλμάτων μέσω των παρακάτω οργάνων. Περαιτέρω αναφορά και ανάλυση των προστασιών και το συντονισμό τους θα γίνει στο κεφάλαιο 3. Ηλεκτρονόμος προστασίας MP3000 Θερμική Προστασία (49/51) Εγκλωβισμένου ρότορα (49S/51) Ασυμμετρία φάσεων (46) Προστασία Υπερέντασης (50) Σφάλμα προς γη (50G) Προστασία θερμοκρασίας τυλιγμάτων (49/38) Σφάλμα χαμηλού φορτίου (37) Προστασία πολλαπλών εκκινήσεων (66) Jam or stall trip (51R) Σελίδα 73

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Ηλεκτρονική μονάδα προστασίας Digitrip 1150i Προγραμματισμός καμπυλών LSI, LSIG Προστασία Υπέρτασης & Υπότασης Υποσυχνότητας & Υπερσυχνότητας Αντίστροφης ροής Ισχύος Ασυμμετρίας φάσεων Διαδοχής φάσεων Ενδείξεις Ισχύος, Ενέργειας, Αρμονικής Παραμόρφωσης, Μετρητής Εκκινήσεων Στο παρακάτω σχέδιο απεικονίζεται η συνδεσμολογία των οργάνων προστασίας καθώς και η παροχή προς το φορτίο. Αυτόματος Διακόπτης Μετασχηματιστές Μέτρησης Φάσης & Γης Ετικέτες (Tag Number) Καλωδίων Ηλεκτρονόμος Προστασίας MP3000 Σελίδα 74

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Στους αυτόματους διακόπτες ισχύος στη ΧΤ για τη λειτουργία του βοηθητικού κυκλώματος ελέγχου παρέχεται αδιάλειπτη τάση 120 V dc. Το διάγραμμα συνδεσμολογίας και λειτουργίας του κυκλώματος ελέγχου δίνεται και αναλύεται στο παρακάτω σχηματικό. Σε επιλεγμένα φορτία είναι απαραίτητη η λειτουργία αυτόματης επανεκκίνησης τους σε περίπτωση υπότασης και επαναφοράς της σε χρονικό διάστημα 4 δευτερολέπτων. Η ονοματολογία των ρελέ ακολουθεί το πρότυπο ANSI C37.2 που αναφέρθηκε παραπάνω. Τάση Κυκλώματος ελέγχου Επαφές Οργάνων προστασίας Emergency Button Ρελέ κλειδώματος σε σφάλμα (86) Ρελέ παρακολούθησης 74 βοηθητικής τάσης Χρονικά Ρελέ καθυστέρησης (On/Off delay) Στην περίπτωση σφάλματος και της ταυτόχρονης ενεργοποίησης του ηλεκτρονόμου προστασίας ενεργοποιείται και παραμένει στη θέση trip το σύμφωνα με το ANSI ρελέ 86 (Lockout Relay ) έως ότου γίνει τοπική επαναφορά. Ρελέ κλειδώματος σε θέση Trip 86 Lockout Relay Ρελέ παρακολούθησης συνδεδεμένο με οπτική ή ηχητική ένδειξη- 74 Alarm Relay Σελίδα 75

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Χειροκίνητος τοπικός διακόπτης για ενεργοποίηση ανοίγματος κλεισίματος αυτόματου διακόπτη ισχύος CS Control Station Βοηθητικό ρελέ χρονικής καθυστέρησης (Off delay On delay). Οι βοηθητικές επαφές (NO/NC) καθυστερούν να ανοίξουν/κλείσουν ανάλογα με τη χρονική ρύθμιση. Τοπικός διακόπτης έκτακτης ανάγκης (μανιτάρι) Σελίδα 76

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.3 Φορτία ΧΤ Πεδία Φορτίων ΧΤ Η τροφοδοσία των φορτίων ΧΤ ισχύος μικρότερης των 75 kw γίνεται μέσω των πεδίων ΧΤ, στα Motor Control Center (MCC). Παρέχουν τη δυνατότητα ομαδοποίησης των κυκλωμάτων ισχύος και ελέγχου κινητήρων. Εκτός από τους κινητήρες στις κατηγορίες των φορτίων τα οποία τροφοδοτούνται είναι οι ηλεκτρικές αντιστάσεις, τα κυκλώματα φωτισμού, ρευματοδοτών, κλιματισμός, UPS και ηλεκτροσυνοδειών. Εικόνα 2-9. Πεδία φορτίων ΧΤ Τα πεδία ΧΤ είναι διαμερισματοποιημένα ώστε να στεγάζουν ανεξάρτητα και αποσπώμενα ερμάρια, με τις μονάδες τροφοδοσίας και ελέγχου φορτίων. Αποτελούνται από οριζόντιες και κάθετες μπάρες ισχύος για ηλεκτρική μόνωση και διαχωρισμό, κάθετα και οριζόντια απομονωμένα κανάλια όδευσης αγωγών και καλωδίων, χώρους εισόδους καλωδίων ισχύος και ελέγχου και χώρους με τις μονάδες τροφοδοσίας κινητήρων και φορτίων. Η διάταξη των μπαρών είναι σχεδιασμένη σε οριζόντια και κάθετη διάταξη ώστε αυτές να διανέμουν αποτελεσματικά ηλεκτρική ισχύ. Οι οριζόντιες μπάρες βρίσκονται στο άνω τμήμα και εκτείνονται σε όλο το μήκος του και είναι τοποθετημένες στο ίδιο κατακόρυφο επίπεδο. Παρέχουν ένα τριφασικό σύστημα διανομής ισχύος από τον διακόπτη τροφοδοσίας του MCC προς τις κάθετες μπάρες στις οποίες συνδέονται οι επαφές ισχύος του κάθε ερμαρίου. Σε επιλεγμένα φορτία όπως και στα πεδία ΧΤ LV υπάρχει η δυνατότητα αυτόματης επανεκκίνηση τους σε περίπτωσης υπότασης και επαναφοράς της σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Σε ένα ερμάριο τροφοδοσίας κινητήρα το στοιχείο απομόνωσης και διακοπής τόσο του κυκλώματος ελέγχου καθώς και του κυκλώματος ισχύος είναι ο αυτόματος διακόπτης HMCP της εταιρίας Eaton. Ο διακόπτης διαθέτει ρυθμιζόμενο μαγνητικό στοιχείο με μέγιστη ρύθμιση. Επίσης διαθέτει push to trip μπουτόν που ενεργοποιεί το στοιχείο της μαγνητικής προστασίας σε περιοδικό έλεγχο. Κάθε αυτόματος διακόπτης διαθέτει περιοριστές ρεύματος για την επίτευξη επιλογικής προστασίας έναντι συμμετρικών σφαλμάτων μέχρι 100 ka RMS. Το ρελέ ισχύος είναι τριφασικό και ενεργοποιείται είτε με τοπικό ή remote start με ηλεκτρικό τρόπο. Διαθέτει χαρακτηριστικά απόσβεσης ηλεκτρικού τόξου στις επαφές ισχύος του. Το ονομαστικό ρεύμα του Σελίδα 77

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός κινητήρα θα πρέπει να είναι εντός της περιοχής ρύθμισης του στοιχείου προστασίας. Η υλοποίηση της θερμικής προστασία υλοποιείται μέσω τριών ΜΣ μέτρησης έντασης οι οποίοι ελέγχονται από έναν μικροελεγκτή που βρίσκεται στο ρελέ ισχύος. Ο ελεγκτής υπολογίζει τετράγωνο του ρεύματος που αντιστοιχεί στο θερμικό περιεχόμενο του κινητήρα και τι συγκρίνει με την καμπύλη ρεύματος χρόνου. Ο μικροελεγκτής παρέχει προστασίας έναντι υπερφόρτισης, απώλειας φασικού ρεύματος ασυμμετρίας φάσεων και σφαλμάτων γης. Σελίδα 78

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Το κύκλωμα ελέγχου ενός κινητήρα δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα: Διακόπτης (CB) με προστασία υπερέντασης ΝΟ Επαφές ισχύος ρελέ Μ ΜΣ 400/120 V Τάση κυκλώματος ελέγχου Επαφή αυτοσυγκράτησης του Start Επαφή (NC) μονάδα θερμικού Ρελέ ισχύος Μ Επαφή (NC) Local Stop Επιλογικός διακόπτης Hand - Auto Επαφή (NΟ) Start NO επαφή της θερμικής προστασίας για σήμανση Alarm Μονάδα Alarm με τοπικό Reset Ενδεικτικές λυχνίες Run Alarm, Stopped Σελίδα 79

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.4 Βοηθητικές παροχές 2.4.1 Συστήματα εφεδρείας Η εφεδρική παροχή τροφοδοτεί φορτία που απαιτούν ισχύ ακόμα και μετά την πτώση της κύριας παροχής. Η εφεδρεία μπορεί να χρησιμοποιείται και να συνδυάζεται ταυτόχρονα με συσκευές παρακολούθησης της ποιότητας της τάσης της εισερχόμενης παροχής και να τη διακόπτει στην περίπτωση που το προφίλ της είναι εκτός ορίων. Η σύνδεση των φορτίων μετά την πτώση της κύριας παροχής μπορεί να είναι άμεση ή να γίνεται μετά από σύντομο χρονικό διάστημα όπως καθορίζεται στο HD 384.3. Οι πηγές εφεδρικής τροφοδότησης προσδιορίζονται από το πρότυπο DIN-EN 62040. Στη μονάδα πολυπροπυλενίου οι πηγές εφεδρείας είναι: 1. Πρόσθετη παροχή από το δίκτυο ΥΤ, δηλαδή η σύνδεση της μονάδας στο δίκτυο ΥΤ πραγματοποιείται με δύο ανεξάρτητες εισερχόμενες γραμμές με δυνατότητα αυτόματης μεταγωγής στη ΜΤ και ΧΤ τάση. 2. Ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος ντηζελογεννήτρια. Στην περίπτωση ολικής απώλειας ή ποιοτικής αστάθειας των γραμμών από ΔΕΗ, η μονάδα υποστηρίζεται μόνο για τα κρίσιμα φορτία από ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος. 3. Συσσωρευτές, UPS. Συσσωρευτές καθώς και συσσωρευτές με αντιστροφείς χρησιμοποιούνται για την τροφοδότηση των παραπάνω φορτίων για το χρονικό διάστημα που απαιτείται για την εκκίνηση και το συγχρονισμό του ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους. 2.4.2 Πηγή εφεδρείας Συσσωρευτές, UPS Οι συσσωρευτές και οι συσσωρευτές με αντιστροφείς χρησιμοποιούνται για τη αδιάλειπτη παροχή της τάσης ελέγχου και λειτουργίας 120 V DC για τους αυτόματους διακόπτες ισχύος ΜΤ & ΧΤ. Συσσωρευτές με αντιστροφείς για αδιάλειπτη τροφοδοσία 120/220 V AC χρησιμοποιούνται στα κρίσιμα φορτία μέχρι την ολοκλήρωση και συγχρονισμό του ηλεκτροπαραγωγού. Εικόνα 2-10. Μονάδες UPS Σελίδα 80

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Κρίσιμα φορτία θεωρούνται τα φορτία που υποστηρίζουν τη διεργασία ώστε η μονάδα να οδηγηθεί σε ασφαλή λειτουργική κατάσταση. Τέτοια φορτία είναι: Φωτισμός Συστήματα ελέγχου (DCS) Συστήματα κλιματισμού κτιρίου ελέγχου Αισθητήρες και οργάνων διεργασίας Αυτόματοι διακόπτες Ισχύος Μονάδες προστασίας. Οι μονάδες αδιάλειπτης τροφοδοσίας είναι της εταιρίας Gutor, σειράς PDW 3020, με δυνατότητα τροφοδότησης η κάθε μία 80 kva για τουλάχιστον 1 ώρα αυτονομία. Σχηματικά το ηλεκτρικό διάγραμμα μια μονάδας UPS είναι το παρακάτω: ΜΣ & Σταθεροποιητής τάσης Απομόνωση UPS/Χειροκίνητη λειτουργία Μετα γωγικός διακόπτης Ελεγχόμενη τριφασική ανόρθωση Αντιστροφέας (IGBT PWM) Συστοιχίες Συσσωρευτών Η τροφοδοσία των μονάδων UPS στην περίπτωση διακοπής της παροχής γίνεται των συσσωρευτών από συστοιχίες ηλεκτρολύτη Alcad NI-Cd 1.42V/κελί. Τα χαρακτηριστικά στοιχεία των συσσωρευτών είναι: Σελίδα 81

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Ονομαστική τάση είναι το γινόμενο της ονομαστικής τάσης ενός στοιχείου επί το πλήθος των εν σειρά κυψελών. Χωρητικότητα είναι το φορτίο σε Ah που μπορεί να απομαστεύσει κανείς από το συσσωρευτή. Αυτή εξαρτάται από το χρόνο, το ρεύμα και την τελική τάση του συσσωρευτή. Επίσης η πυκνότητα, η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη και το ιστορικό του συσσωρευτή παίζουν ρόλο. Ονομαστική χωρητικότητα διαστασιολόγησης είναι η χωρητικότητα ενός συσσωρευτή για ορισμένο χρόνο εκφόρτισης, συνήθως 10 h, 20 και πυκνότητα 1.24 g/cm 3 όπου το στοιχείο είναι πλήρες με ηλεκτρολύτη. Ρεύμα εκφόρτισης είναι το σταθερό ρεύμα που αναφέρεται στη χωρητικότητα διαστασιολόγησης. Τάση βρασμού (gassing voltage) είναι η τάση που προκαλεί βρασμό του ηλεκτρολύτη. Τάση συντήρησης (Floating voltage) είναι η τάση που εφαρμοζόμενη δεν προκαλεί αύξηση του φορτίου. Τελική τάση είναι η τάση που έχει η κυψέλη στο τέλος της φόρτισης Εικόνα 2-11. Συστοιχίες Συσσωρευτών. Ρυθμός εκφόρτισης (Α/h) και διαθέσιμο ρεύμα εκφόρτισης στους. Οι συσσωρευτές εκλύουν αέρια κατά τη λειτουργία τους. Ο χώρος όπου εγκαθίστανται οι συσσωρευτές πρέπει να αερίζεται έτσι ώστε να αποφεύγεται η υψηλή συγκέντρωση αερίων υδρογόνου και οξυγόνου. Σελίδα 82

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.4.3 Πηγή εφεδρείας Ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος Εικόνα 2-12. Πεδίο Η/Ζ Ντηζελογεννήτριες μηχανές χρησιμοποιούνται για εφεδρικά συστήματα διότι ξεκινούν γρήγορα και σε χρόνους βραχύτερους των 15 sec μπορούν να αναλάβουν φορτίο. Στα σύγχρονα ζεύγη υπάρχει αυτόματος έλεγχος της τάσης και της συχνότητας κατά. Για τη διαστασιολόγηση του Η/Ζ στην περίπτωση εκκίνησης κινητήρων θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η πτώση τάσης που δημιουργούν κατά την εκκίνηση τους. Η απαιτούμενη φαινόμενη ισχύς του Η/Ζ σε kva είναι 2.5-3 φορές η ισχύς του κινητήρα εκκίνηση αστέρατριγώνου ή 7.5-10 φορές για απευθείας εκκίνηση.το ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος στεγάζεται εξωτερικά στον υπαίθριο υποσταθμό, είναι της εταιρίας Volvo-Ausonia, ονομαστικής ισχύος 350 kva. Η εκκίνηση του ζεύγους γίνεται είτε αυτόματα μέσω της λειτουργίας της αυτόματης μεταγωγής είτε τοπικά χειροκίνητα. Η ομαλή λειτουργία του Η/Ζ ελέγχεται περιοδικά στο πρόγραμμα προληπτικής συντήρησης και ελέγχων. Εικόνα 2-13. Εξωτερική στέγαση ΗΖ Σελίδα 83

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.4.4 Διακόπτης Ισχύος Αυτόματης μεταγωγής Εικόνα 2-14. Αυτόματος διακόπτης ισχύος για τη μεταγωγή προς Η/Ζ Η λειτουργία της αυτόματης μεταγωγής στις πηγές εφεδρείας στην περίπτωση ολικής διακοπής της παρεχόμενης τάσης ή των εκτός προδιαγραφών τιμών της βασίζεται στην πραγματικού χρόνου παρακολούθηση των χαρακτηριστικών της τάσης. Στην περίπτωση μεταγωγής τα κρίσιμα φορτία υποστηρίζονται από τις μονάδες αδιάλειπτης τροφοδοσίας έως ότου το ηλεκτροπαραγωγό ζεύγος εκκινήσει και σταθεροποιήσει τα ονομαστικά του μεγέθη. Το ηλεκτρικό σχηματικό διάγραμμα παρουσιάζεται παρακάτω: ΜΣ Μέτρησης Έντασης Μονάδα αυτόματης μεταγωγής Επαφή για αυτόματο start/stop Η/Ζ Σελίδα 84

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός Η μονάδα που παρακολουθεί την εισερχόμενη γραμμή τροφοδοσίας και σε περίπτωση διακοπής τροφοδοτεί τα κρίσιμα φορτία αρχικά από τις μονάδες αδιάλειπτης τροφοδοσίας και μετά από κάποιο χρονικό διάστημα από το Η/Ζ είναι η IQ Transfer της εταιρίας Eaton. IQ Transfer ATC Προγραμματιζόμενη μονάδα παρακολούθησης και αυτόματης μεταγωγής Χρόνος παραλληλισμού <100 msec Συγχρονισμός μέσω παρακολούθησης τάσης, συχνότητας & φάσης χωρίς τον ενεργό έλεγχο της γεννήτριας Υπολογισμό της διαφοράς φάσης και συχνότητας και πρόβλεψη για το συγχρονισμό Δυνατότητα αυτόματης εκκίνησης/σταματήματος του Η/Ζ Σελίδα 85

Κεφάλαιο 2 Διακοπτικά μέσα & εξοπλισμός 2.5 Πρότυπα και κανονισμοί 2.5.1 ΕΝ 50160 Το πρότυπο EN 50160 (ΕΛΟΤ ΕΝ50160) καθορίζει, περιγράφει και αναλύει την ποιότητα της παρεχόμενης ισχύος. Συγκεκριμένα, καθορίζει: Όρια διακύμανσης της τάσης & συχνότητας Διακοπές τροφοδοσίας Ασυμμετρία φάσεων Αρμονικές. 2.5.2 IEC 60034 Το πρότυπο περιγράφει και συστηματοποιεί τις παραμέτρους λειτουργίας των ηλεκτρικών περιστρεφόμενων μηχανών. Αναφέρει μεταξύ άλλων: Κύκλο λειτουργίας Ονομαστικά μεγέθη κινητήρα Ψύξη κινητήρων Συνθήκες λειτουργίας Προληπτικούς ελέγχους Δοκιμές αξιοπιστίας και αντοχής. 2.5.3 IEC 60364 ΕΛΟΤ HD 384 Το πρότυπο ΕΛΟΤ HD περιλαμβάνει τους κανόνες που πρέπει να τηρούνται κατά τη μελέτη, την κατασκευή, τον έλεγχο και τη συντήρηση των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Οι απαιτήσεις τις οποίες σύμφωνα με το πρότυπο πρέπει να ικανοποιούν οι ηλεκτρικές εγκαταστάσεις αποσκοπούν στην ασφαλή λειτουργία των εγκαταστάσεων με την προϋπόθεση της ορθής χρησιμοποίησης τους. Σελίδα 86

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3. Προστασία και επιλεκτική συνεργασία 3.1.1 Μεταβατική Ανάλυση Σφαλμάτων Ο εξοπλισμός μιας εγκατάστασης πρέπει κατά το σχεδιασμό του να αναλυθεί για την αντοχή στα σφάλματα. Τα βραχυκυκλώματα ανάλογα με το είδος της φόρτισης που προκαλούν διακρίνονται σε: Συμμετρικά βραχυκυκλώματα Ασύμμετρα Βραχυκυκλώματα. Στην διεθνή επιστημονική και τεχνική βιβλιογραφία υπάρχουν αρκετές μέθοδοι υπολογισμού του ρεύματος σφάλματος, από τις οποίες ορισμένες έχουν συμπεριληφθεί σε διεθνή πρότυπα (IEC 60909 & ANSI/IEEE C37.010), λόγω της συγκριτικής υπεροχής που αυτές παρουσιάζουν αναφορικά με την ακρίβεια των εκτιμώμενων ρευμάτων, την πολυπλοκότητα της μεθόδου και τον υπολογιστικό φόρτο που αυτές συνεπάγονται. Η παραπάνω ανάλυση αναφέρεται σε υπολογισμούς ενεργών τιμών ρευμάτων βραχυκύκλωσης και όχι σε ρεύματα βραχυκύκλωσης σαν συναρτήσεις του χρόνου. Στον υπολογισμό των ρευμάτων βραχυκύκλωσης υπεισέρχονται η ορθή, αντίστροφη συνιστώσα και η ομοπολική των σύνθετων αντιστάσεων του δικτύου. Ο υπολογισμός της μέγιστης τιμής και η χρονική διάρκεια του ρεύματος έχει σημασία για την εκτίμηση των δυνάμεων που ασκούνται στον εξοπλισμό ενώ η τιμή του θερμικού περιεχομένου έχει σημασία για τη θερμική καταπόνηση. Ο υπολογισμός του ρεύματος βραχυκύκλωσης σαν συνάρτηση του χρόνου σε ένα δίκτυο προϋποθέτει μεταβατική ανάλυση του δικτύου, οδηγώντας τον υπολογισμό ασύμμετρων ρευμάτων. Παρακάτω δίνεται η χρονική συμπεριφορά του ρεύματος ανάλογα με τον τοπολογία του σφάλματος, αρχικά για σφάλματα απομακρυσμένα από εγκαταστάσεις με σύγχρονες γεννήτριες ή μεγάλους κινητήρες(>1mw) και ακολούθως για σφάλματα κοντά σε αυτές. Το ρεύμα έχει ένα μέγιστο που εξαρτάται από τη χρονική στιγμή που γίνεται το βραχυκύκλωμα. Έχουμε το μεγαλύτερο ρεύμα σε μια φάση στην αρχή του βραχυκυκλώματος όταν τη στιγμή του βραχυκυκλώματος έχει την τιμή μηδέν. Η DC συνιστώσα οφείλεται στην αρχή διατήρησης της πεπλεγμένης ροής στην περίπτωση που αυτή δεν είναι μηδενική με μία φάση. Σελίδα 87

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Το βραχυκύκλωμα εξελίσσεται σε τρείς περιόδους: Η πρώτη περίοδος, ονομάζεται υπομεταβατική και διαρκεί μερικούς κύκλους με γρήγορη μείωση του ρεύματος. Η δεύτερη περίοδος (μεταβατική) διαρκεί σχετικά περισσότερο και το ρεύμα μειώνεται με μικρότερο ρυθμό. Η τρίτη περίοδος αντιστοιχεί στο μόνιμο ρεύμα βραχυκύκλωσης. Για ένα σφάλμα κοντά σε εγκαταστάσεις με σύγχρονες μηχανές η υπομεταβατική και η μεταβατική κατάσταση έχουν διαφορετική συμπεριφορά μέχρι την απόσβεση τους στο μόνιμο ρεύμα βραχυκύκλωσης. Η αρχική συμμετρική περιοδική συνιστώσα δεν παραμένει σταθερή για βραχυκυκλώματα κοντά σε σύγχρονες μηχανές, αντίθετα είναι διπλάσια από το μόνιμο ρεύμα βραχυκύκλωσης στη στάσιμη κατάσταση. Αρχικό ρεύμα βραχυκύκλωσης Στάσιμο ρεύμα βραχυκύκλωσης Αρχική τιμή της DC συνιστώσας Αποσβενύμενη DC συνιστώσα Κρουστικό ρεύμα βραχυκύκλωσης Σελίδα 88

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.1.2 Ταξινόμηση των βραχυκυκλωμάτων Για την ταξινόμηση των σφαλμάτων ακολουθώντας το ευρωπαϊκό πρότυπο IEC 60909, τα σφάλματα που μπορεί να εμφανιστούν σε ένα τριφασικό σύστημα είναι βραχυκυκλώματα ή διακοπή αγωγών ή συνδυασμοί των παραπάνω. Στο τριπολικό βραχυκύκλωμα οι αγωγοί φορτίζονται συμμετρικά αφού στο κοινό σημείο η τάση είναι μηδέν. Αρκεί λοιπόν ο υπολογισμοί να γίνουν στο ορθό σύστημα. Στο διπολικό βραχυκύκλωμα το ρεύμα βραχυκύκλωσης είναι μικρότερο συγκριτικά με το τριπολικό αλλά μεγαλύτερο στην περίπτωση που το σφάλμα συμβεί κοντά σε σύγχρονες μηχανές. Το μονοπολικό βραχυκύκλωμα εμφανίζεται συχνότερα στα συστήματα χαμηλής τάσης. Είναι σημαντικό να γίνει ο διαχωρισμός στην τοπολογία του βραχυκυκλώματος δηλαδή στις περιπτώσεις κοντά ή μη σε σύγχρονες μηχανές ονομαστικού ρεύματος. Ακολούθως, Βραχυκυκλώματα κοντά σε σταθμό παραγωγής ή σύγχρονες μηχανές Σε εγκαταστάσεις ΜΤ Το παρακάτω σχήμα δείχνει τριφασικά κυκλώματα με συνήθη σφάλματα: Εικόνα 3-1. Συνήθη σφάλματα Τριπολικό βραχυκύκλωμα Ταυτόχρονη επαφή όλων των αγωγών μεταξύ τους με ή χωρίς επαφή με τη γη. Συμμετρική φόρτιση όλων των αγωγών Υπολογισμοί με βάση το μονοπολικό ισοδύναμο Σελίδα 89

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Διπολικό βραχυκύκλωμα Μη συμμετρική φόρτιση Μη μηδενικές τάσεις Σύνδεση μέσω εξωτερικών αγωγών σε εγκαταστάσεις κοντά σε σύγχρονες μηχανές Μονοπολικό βραχυκύκλωμα Συχνότερη εμφάνιση στα δίκτυα ΧΤ 3.2 Διαστασιολόγηση του εξοπλισμού 3.2.1 Μηχανική και θερμική αντοχή Η διαστασιολόγηση του ηλεκτρικού εξοπλισμού καθορίζεται από τους παραπάνω υπολογισμούς στις περιοχές που βρίσκονται οι εντάσεις των ρευμάτων βραχυκύκλωσης. Το πρότυπο IEC 60909 περιγράφει μέσω των ρευμάτων τις παραμέτρους που καθορίζουν την συμπεριφορά και την αντοχή του εξοπλισμού κατά τη διάρκεια του σφάλματος, όπως: Μηχανική αντοχή και αξιοπιστία κύκλου εργασιών. Η μέγιστη δύναμη εμφανίζεται στο τριπολικό βραχυκύκλωμα χωρίς επαφή με γη και είναι ανάλογη για δύο αγωγούς με το τετράγωνο του κρουστικού ρεύματος βραχυκύκλωσης. Φαινόμενα συντονισμού. Οι δυνάμεις που εμφανίζονται προκαλούν μηχανικές ταλαντώσεις σε συχνότητες πολλαπλάσιες της συχνότητας του δικτύου με αποτέλεσμα την πιθανότητα συντονισμού στη φυσική συχνότητα του συστήματος. Θερμικό περιεχόμενο. Το πλάτος, η χρονική συμπεριφορά και διάρκεια του σφάλματος καθορίζουν το ρεύμα αντοχής (Withstand Current) του εξοπλισμού, λαμβάνοντας υπόψη την αποσβενύμενη DC συνιστώσα και την περιοδική AC συνιστώσα. Το θερμικό αποτέλεσμα μπορεί να υπολογιστεί και μέσω του αρχικού συμμετρικού ρεύματος βραχυκύκλωσης. Αντίστοιχα το πρότυπο καθορίζει τα κριτήρια για την επιλογή των πεδίων ΜΤ και ΧΤ, Πεδία και Εξοπλισμός μέσης τάσης σύμφωνα με το πρότυπο HD 63751 Rated Short Circuit breaking current Rated Short Circuit Making Current Rated Short Time Current Thermal Short Circuit Capacity Τυποποιημένες τιμές 8, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40, 50, 63 ka Τυποποιημένες τιμές 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160 ka Πεδία και Εξοπλισμός χαμηλής τάσης σύμφωνα με το πρότυπο IEC EN 60947 Rated Ultimate Short Circuit Breaking Current Τυποποιημένες τιμές 18, 25, 40, 70, 100 ka Rated Short Circuit Making Current Rated Short Time Withstand Current Test Sequence Current Σελίδα 90

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Οι διαφορές στα προαναφερθέντα πρότυπα, IEC 60909 & ANSI 37.10 ως προς τη ορολογία στη χαρακτηριστική ( ), παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα: Σελίδα 91

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.3 Ηλεκτρονόμοι και μέσα προστασίας Σύμφωνα με τον ορισμό που δίνεται στο πρότυπο ANSI/IEEE C37.90 ένας ηλεκτρονόμος είναι μια συσκευή σχεδιασμένη να αντιλαμβάνεται μεταβολές στα σήματα εισόδου και να αντιδρά με συγκεκριμένο τρόπο μεταβάλλοντας τις συνδεδεμένες στα ηλεκτρικά κυκλώματα επαφές της. Τα σήματα εισόδου είναι συνήθως ηλεκτρικά αλλά μπορεί να είναι επίσης μηχανικά, θερμικά, ή άλλης μορφής ή ακόμα και συνδυασμός των παραπάνω. Τερματικοί διακόπτες (Limit switches) ή ανάλογες συσκευές δεν ανήκουν στην κατηγορία των ηλεκτρονόμων. Οι ηλεκτρονόμοι κατατάσσονται σε διάφορες κατηγορίες, όπως: Αρχή λειτουργίας Σημάτων εισόδου Χρόνου Απόκρισης Λειτουργία Ηλεκτρομηχανικοί Σταθερής κατάστασης (Solid State) Με μικροεπεξεργαστή Ψηφιακοί Μεταβολές Πλάτους Συχνότητας Φάσης Διάρκεια Σήματος Ρυθμός Μεταβολής Κατεύθυνση Στιγμιαία (Instantaneous) Χρονοκαθυστέρησης Υψηλής αντίδρασης Πολύ υψηλής αντίδρασης Αριθμητική κωδικοποίηση ANSI /IEEE Standard C37.2 Αρμονικές, Κυματομορφή 3.3.1 Ζώνες Προστασίας Κατά το σχεδιασμό του συστήματος προστασιών και της επιλογικής τους συνεργασίας η εγκατάσταση χωρίζεται σε ζώνες προστασίας. Η πρακτική αυτή διαχωρίζει την εγκατάσταση ακολουθώντας τον επιμέρους εξοπλισμό όπως γεννήτριες, μετασχηματιστές, ζυγούς, κινητήρες. Οποιοδήποτε σφάλμα ή ανωμαλία εμφανιστεί στη ζώνη προστασίας, επενεργεί στους ηλεκτρονόμους προστασίας και ακολούθως στους διακόπτες ισχύος απομονώνοντας τον εξοπλισμό. Οι ζώνες προστασίες ταξινομούνται ως πρωτεύουσα (primary) και εφεδρική (backup). Οι ηλεκτρονόμοι προστασίας στην πρωτεύουσα ζώνη αποτελούν την πρώτη γραμμή άμυνας σε σφάλματα του συστήματος και ενεργούν άμεσα για να απομονώσουν το σφάλμα. Συνήθως σε αυτή την περίπτωση προτιμούνται ηλεκτρονόμοι υψηλής αντίδρασης ( ). Στην περίπτωση που το σφάλμα δεν απομονωθεί μετά από κάποιο χρόνο οι ηλεκτρονόμοι της εφεδρικής προστασίας επενεργούν συμπληρωματικά στους διακόπτες ισχύος της πρωτεύουσας ζώνης καθώς και σε παρακείμενους διακόπτες απομονώνοντας μεγαλύτερο τμήμα του εξοπλισμού. Τα όρια της κάθε ζώνης προστασίας καθορίζονται μέσω των μετασχηματιστών μέτρησης τάσης και έντασης παρέχοντας τα απαραίτητα σήματα στους ηλεκτρονόμους προστασίας. Κάθε ζώνη προστασίας περιλαμβάνει: Τους διακόπτες ισχύος και τον υπό προστασία εξοπλισμό Κάθε ζώνη θα επικαλύπτει και την παρακείμενη ζώνη, καθώς επίσης ο διακόπτης ισχύος θα βρίσκεται και στις δυο ζώνες για την αποφυγή τυφλών σημείων της εγκατάστασης. Σελίδα 92

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Κατά την εμφάνιση ενός σφάλματος στην κοινή περιοχή θα απομονώνει και τις δύο ζώνες. Αυτή η περίπτωση έχει ιδιαίτερη σημασία στην πιθανή αστοχία του διακόπτη ισχύος. Εικόνα 3-2. Ζώνες Προστασίας Η κατανόηση των πιθανών αιτιών που μπορεί να οδηγήσουν στην αστοχία λειτουργίας της πρωτεύουσας προστασίας είναι απαραίτητη στο σχεδιασμό της εφεδρικής προστασίας. Οι πιθανές αιτίες μπορεί να είναι: Ανωμαλία στη τάση λειτουργίας των ρελέ ή στις επαφές τους. Δυσλειτουργία στις επαφές του ηλεκτρονόμου προστασίας Αστοχία στο μηχανισμό του διακόπτη ισχύος ή στο εσωτερικά του ρελέ (Tripping coil) Παροχή βοηθητικής τάσης των διακοπτών ισχύος. Η εφεδρική προστασία ταξινομείται σε δύο κατηγορίες: Τοπική (Local) Απομακρυσμένη (Remote). Η τοπική εφεδρική προστασία αποτελεί αντίγραφο της πρωτεύουσας και τοποθετείται στο ίδιο χώρο με αυτήν αλληλοσυμπληρώνοντας της με τον αντίστοιχο εξοπλισμό, όπως μετασχηματιστές μέτρησης, βοηθητικά ρελέ κλπ. Ακολούθως η απομακρυσμένη προστασία τοποθετείται σε ανεξάρτητο και απομακρυσμένο χώρο από την πρωτεύουσα λειτουργώντας όπως παραπάνω. Επιπλέον σε αυτήν την περίπτωση παρέχει προστασία ακόμα και σε περιπτώσεις συντήρησης της πρωτεύουσας προστασίας. Παρακάτω δίνεται ένα παράδειγμα λειτουργίας της απομακρυσμένης εφεδρικής προστασίας, Σελίδα 93

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Εικόνα 3-3. Παράδειγμα λειτουργίας ζώνης προστασίας Στις παραπάνω γραμμές μεταφοράς η εφεδρική προστασία της γραμμής EF είναι τοποθετημένη συνήθως κοντά στους διακόπτες ισχύος A,B,I και J. Στην περίπτωση που ο διακόπτης ισχύος Ε αποτύχει να εκκαθαρίσει ένα σφάλμα που θα παρουσιαστεί στη γραμμή EF, τότε οι διακόπτες Α και Β θα ανοίξουν. Η επιλογή των διακοπτών Α και Β έγινε διότι η σχετική θέση των διακοπτών καθώς και ο βοηθητικός τους εξοπλισμός δεν θα επηρεαστεί αφού βρίσκεται σε απόσταση συγκριτικά με το σφάλμα εν αντιθέσει με τους διακόπτες C και D. Επίσης η εφεδρική προστασία του σταθμού K βρίσκεται στους διακόπτες Α,Β και F παρέχοντας προστασία στην περίπτωση σφάλματος στο σταθμό Κ. Ακολούθως η προστασία που βρίσκεται στους διακόπτες Α και F είναι η εφεδρική στην περίπτωση αστοχίας της πρωτεύουσας στη γραμμή DB. Ουσιαστικά η εφεδρική προστασία επεκτείνεται προς μια κατεύθυνση μέχρι την αλληλοκάλυψη της ζώνης προστασίας. Μερικές φορές επίσης στον σχεδιασμό επιλέγεται η εφεδρική προστασία να καλύπτει δύο πρωτεύουσες, δηλαδή η εφεδρική προστασία του διακόπτη Α μπορεί να λειτουργήσει και ως εφεδρική της γραμμής ΑΒ. Σελίδα 94

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4 Συστήματα Προστασίας στον ΥΣ Στη συνέχεια θα αναλυθούν τα προτεινόμενα μέσα προστασίας σε ένα υποσταθμό ανάλογα με τον εξοπλισμό και το επίπεδο τάσης σύμφωνα με τα πρότυπα της ΙΕΕΕ, Standard 242, Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems, IEEE C37.91, Guide for Protective elay Applications to Power Transformers. 3.4.1 ΜΣ Ισχύος ΥΤ 150/6.3kV Ένας μετασχηματιστής μπορεί να υποστεί σοβαρή βλάβη στις εξής περιπτώσεις: Παρατεταμένο βραχυκύκλωμα μέσα ή έξω από το δοχείο στην πλευρά της χαμηλής ή υψηλής τάσης. Διαρκής υπερφόρτιση. Σφάλμα στη μόνωση όπως βραχυκυκλώματα σπειρών και τυλιγμάτων ως προς γη Αστοχία μονωτήρων εξαιτίας φθοράς και γήρανσης υλικών Σφάλμα στη λειτουργία, μόνωση, μηχανική αστοχία στο μηχανισμό αλλαγής τάσης υπό φορτίο (OLTC) Κατάρρευση της μόνωσης του πυρήνα, διαρροή και μόλυνση μέσου μόνωσης. Οι βασικές αρχές που πρέπει να διέπουν το σύστημα προστασίας ενός βιομηχανικού ΜΣ ισχύος είναι: Προστασία της ηλεκτρικής εγκατάστασης από αστοχία του ΜΣ Προστασία του ΜΣ από σφάλματα στο δίκτυο ΥΤ και ΜΤ Προστασία του ΜΣ από αστοχία ή δυσλειτουργία των επιμέρους συστημάτων του Προστασία του ΜΣ από φυσικά αίτια που μπορεί να επηρεάσουν τη αξιοπιστία του Τα συστήματα προστασίας να ανταποκρίνονται στην οικονομικό σχεδιασμό της εγκατάστασης Εικόνα 3-4. Καταγεγραμμένα σφάλματα σε ΜΣ ισχύος, IEEE. Σελίδα 95

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Ένα τυπικό προφίλ προστασιών για ένα μετασχηματιστή ισχύος με μόνωση λαδιού περιέχει τους παρακάτω ηλεκτρονόμους (ΗΝ) προστασίας. Εικόνα 3-5. Τυπικό προφίλ προστασιών ΜΣ ισχύος Προστασία Buchholz (63P, Gas detector relay): Η προστασία ανιχνεύει την ύπαρξη αερίων που προκαλούνται εξαιτίας μικρής κλίμακας σφαλμάτων όπως αστοχίες μόνωσης, χαλαρές συνδέσεις, στέλνοντας ένα προειδοποιητικό σήμα(alarm). Στη συνέχεια στο δεύτερο στάδιο η απότομη αύξηση της πίεσης λαδιού, ως αιτία σφαλμάτων μεγάλης κλίμακας όπως εσωτερικές εκκενώσεις, βραχυκυκλώματα στις σπείρες τυλιγμάτων, προκαλεί την ενεργοποίηση του ηλεκτρονόμου προστασίας στέλνοντας σήμα ανοίγματος (trip) στους διακόπτες της ΥΤ και ΜΤ απομονώνοντας το ΜΣ. Προστασία Υπερπίεσης (63SP, Sudden gas-pressure relay): Η προστασία ενεργοποιείται και λειτουργεί συμπληρωματικά στην προστασία Buchholz παρακολουθώντας την απότομη αύξηση της πίεσης στο δοχείο λαδιού εξαιτίας σφαλμάτων στο εσωτερικό του ΜΣ. Ακολούθως επενεργεί στους διακόπτες ισχύος απομονώνοντας το ΜΣ στην ΥΤ και ΜΤ. Προστασία θερμοκρασίας Τυλιγμάτων (49, Winding Overtemperature): Η προστασία δέχεται σήμα θερμοκρασίας από τα τυλίγματα της ΜΤ μετρώντας τη θερμοκρασία του θερμότερου σημείου στα τυλίγματα. Ο ηλεκτρονόμος λειτούργει αρχικά δίνοντας σήμα για την εκκίνηση των ανεμιστήρων ψύξης και στη συνέχεια Σελίδα 96

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός στην περίπτωση ανόδου της θερμοκρασίας σήματα προειδοποίησης (alarm) και ανοίγματος διακόπτη (trip), επενεργώντας στους διακόπτες ισχύος ΥΤ και ΜΤ. Προστασία θερμοκρασίας λαδιού (26, Apparatus Thermal Device): Η προστασία παρακολουθεί τη θερμοκρασία του λαδιού ως μέσο μόνωσης και ψύξης και λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο δηλαδή εκκινεί τους ανεμιστήρες ψύξης και στη συνέχεια δίνει σήμα προειδοποίησης αρχικά και έπειτα σήμα ανοίγματος (trip), απομονώνοντας ηλεκτρικά το ΜΣ. Προστασία στάθμης λαδιού (71, Oil Level Gauge): Η προστασία παρακολουθεί τη στάθμη στο δοχείο λαδιού, και συγκεκριμένα στο δοχείο διαστολής και στην περίπτωση απώλειας της στάθμης λόγω μια πιθανής διαρροής δίνει σήμα προειδοποίησης (alarm). Στην πλευρά της ΥΤ του μετασχηματιστή για τη προστασία λόγω ηλεκτρικών ανωμαλιών τοποθετούνται ηλεκτρονόμοι προστασίας όπως: Υπερέντασης γραμμής, με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας (50): Το στοιχείο ή η συσκευή προστατεύει τον διακόπτη ΥΤ και το μετασχηματιστή σε βραχυκυκλώματα περιλαμβάνοντας σφάλματα στους μονωτήρες εισόδου. Το στοιχείο ρυθμίζεται πάνω από την τιμή του μεγίστου ασύμμετρου ρεύματος σφάλματος στο δευτερεύον, ώστε να μην ενεργοποιηθεί σε σφάλματα ΜΤ. Υπερέντασης γραμμής με στοιχείου αντίστροφου χρόνου (51): Το στοιχείο προστατεύει το διακόπτη ΥΤ και τον ΜΣ σε υπερεντάσεις και συνήθως ρυθμίζεται στο διπλάσια τιμή από την τιμή πλήρους φορτίου του ΜΣ. Ο ηλεκτρονόμος λειτουργεί με χαρακτηριστική αντιστρόφου χρόνου ώστε η περιοχή λειτουργίας του να είναι ανάμεσα από το μέγιστο ρεύμα σφάλματος τους ΜΣ και τη ρύθμιση του επόμενου ΗΝ προστασίας. Υπερέντασης ως προς γη, (51G): Το στοιχείο προστασίας χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις με αντίσταση γείωσης στον ΥΣ του καταναλωτή. Ακολουθεί την αρχή λειτουργίας του στοιχείου προστασίας (51) και ρυθμίζεται στο 5-10% του μεγίστου ρεύματος σφάλματος ως προς γη, με χαρακτηριστική αντιστρόφου χρόνου επίσης. Υπερέντασης ως προς γη με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας (50G): Το στοιχείο προστασίας ακολουθεί την αρχή λειτουργίας τους (51G), ρυθμίζεται όμως σε τιμές μεγαλύτερων ρευμάτων. Υπερέντασης με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας (50N) και αντιστρόφου χρόνου (51N): Οι ΗΝ προστασίας παρακολουθούν τους μετασχηματιστές ρεύματος της ΥΤ του ΜΣ και ρυθμίζονται στο διαφορικό άθροισμα των ρευμάτων. Σελίδα 97

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.2 Εισερχόμενη γραμμή MT - Διακόπτες Ισχύος MT Η ΜΤ του μετασχηματιστή ισχύος με γειωμένο τους ουδέτερο κόμβο του αστέρα συνήθως περιλαμβάνει τους παρακάτω ηλεκτρονόμους προστασίας: Εικόνα 3-6. Προστασίες δευτερεύοντος ΜΣ ισχύος Υπερέντασης ως προς γη με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας (50G): Το στοιχείο χρησιμοποιείται σε συνεργασία με κάποιον ΗΝ για προστασία του ζυγού ΜΤ Υπερέντασης γραμμής με στοιχείου αντίστροφου χρόνου (51):Το στοιχείο ρυθμίζεται για προστασία της ΜΤ του μετασχηματιστή καθώς και του ζυγού ΜΤ σε σφάλματα βραχυκυκλωμάτων και υπερφόρτισης. Συνήθως ρυθμίζεται 150% στο ρεύμα λειτουργίας (rated current) της ΜΤ. Υπερέντασης ως προς γη, (51G1, 51G2):(51G1 and 51G2): Οι δύο ηλεκτρονόμοι προστασίας ρυθμίζονται συνήθως στην ίδια τιμή έντασης στο 20-50% του μετασχηματιστή έντασης που παρακολουθεί τον γειωμένο κόμβο του ΜΣ. Οι δύο ηλεκτρονόμοι έχουν διαφορετικές ρυθμίσεις στο χρόνο ως προς τη χαρακτηριστική τους ώστε, να συνεργάζονται και με τις δυο πλευρές του ΜΣ. Σελίδα 98

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Υπερέντασης γραμμής με στοιχείου αντίστροφου χρόνου (50,51Ν): Οι ΗΝ προστασίας παρακολουθούν τους μετασχηματιστές ρεύματος της ΜΤ του ΜΣ και ρυθμίζονται στο διαφορικό άθροισμα των ρευμάτων και συνεργάζονται με το διακόπτη ισχύος στη ΜΤ Διαφορικής προστασίας (87): Στη διαφορική προστασία γίνεται σύγκριση ρευμάτων πρωτεύοντος και δευτερεύοντος. Ο ηλεκτρονόμος προστασίας μέσω των μετασχηματιστών έντασης που βρίσκονται στις δύο πλευρές του ΜΣ αντιλαμβάνεται την οποιαδήποτε ασυμμετρία στα ρεύματα της ίδιας φάσης, ΥΤ και ΜΤ και συνεργάζεται με τους διακόπτες ισχύος, απομονώνοντας το μετασχηματιστή. Η διαφορική προστασία έχει μικρότερο χρόνο αντίδρασης συγκριτικά με τις προστασίες υπερέντασης. Η ρύθμιση της διαφορικής προστασίας εξαρτάται από το λόγο του ρεύματος εισόδου/εξόδου μια τυπική ρύθμιση είναι στο 25% δηλαδή όταν η διαφορά των δύο ρευμάτων υπερβαίνει αυτή την τιμή. Ωστόσο κατά την εγκατάσταση και ρύθμιση της διαφορικής προστασίας πρέπει να ληφθούν υπόψη: Εικόνα 3-7. Προστασίες δευτερεύοντος ΜΣ ισχύος Η στροφή των ρευμάτων που επιφέρει η συνδεσμολογία του ΜΣ όπως Dyn11 και Dyn5. Η διαφοροποίηση στα χαρακτηριστικά (κορεσμός, σφάλμα) λόγω κατασκευαστή των μετασχηματιστών έντασης. Η ασυμμετρία του ρεύματος μαγνήτισης μπορεί να προκαλέσει την ενεργοποίηση της προστασίας. Η διαφορική προστασία πρέπει να μπορεί να προσπεράσει την ανομοιομορφία του ρεύματος μαγνήτισης αλλά να μπορεί να ανιχνεύσει ασύμμετρα ρεύματα βραχυκύκλωσης. Αυτό επιτυγχάνεται με φίλτρα αρμονικών αφού το ρεύμα μαγνήτισης έχει μεγάλο αρμονικό περιεχόμενο. Σφάλματα έξω από τη ζώνη προστασίας μπορούν να επιφέρουν ασυμμετρία στις εντάσεις που παρακολουθούν οι μετασχηματιστές έντασης. Η επιλογή διαφορικής προστασίας με ρύθμιση του λόγου των ρευμάτων και φίλτρων ενδείκνυται για τη αποφυγή αυτού του φαινομένου. Στην περίπτωση συνδεσμολογίας Dyn του μετασχηματιστή ισχύος δηλαδή με γειωμένο τον ουδέτερο κόμβο, σφάλματα στη ΜΤ του ΜΣ έξω από τη ζώνη προστασίας προκαλούν ρεύματα ομοπολικής συνιστώσας χωρίς την αντίστοιχη ύπαρξη τους στη πλευρά της ΥΤ(D). Για την αποφυγή της ενεργοποίησης της διαφορικής προστασίας οι συνδεσμολογίες των μετασχηματιστών έντασης στην πλευρά της ΧΤ πρέπει να είναι σε συνδεσμολογία τριγώνου (D). Σελίδα 99

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.3 Προστασίες ΜΤ ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv Αντίστοιχα στους μετασχηματιστές υποβιβασμού στη πλευρά της ΜΤ τοποθετούνται οι εξής ΗΝ προστασίας συνεργαζόμενοι με το διακόπτη ισχύος: Ηλεκτρονόμοι Προστασίας στη ΜΤ 6.3kV Ενέργεια Υπερέντασης με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας και αντιστρόφου χρόνου(50/51) Διαφορικής Υπερέντασης με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας και αντιστρόφου χρόνου(50/51ν) Υπερένταση γης αντιστρόφου χρόνου (51G) Προστασία Buchholz (63P) Προστασία θερμοκρασίας λαδιού (26) Προστασία Υπερπίεσης (63SP) Άνοιγμα διακοπτών ισχύος (trip) ΜΤ και ΧΤ Κλείδωμα των διακοπτών σε θέση ανοικτή (Lock out Relay) Απαίτηση για χειροκίνητη επαναφορά Προστασία Στάθμης (71) Εικόνα 3-8. Προστασίες παροχικού διακόπτη (feeder) ΜΣ υποβιβασμού 3.4.4 Προστασίες ΧΤ ΜΣ υποβιβασμού 6.3/0.42 kv Στη γραμμή χαμηλής τάσης του μετασχηματιστή υποβιβασμού ακολουθείται η ίδια προσέγγιση στον σχεδιασμό όπως στους ΜΣ ΥΤ. Οι ηλεκτρονόμοι προστασίας καλύπτουν τη λειτουργία του ΜΣ (Buchholz,Gas Pressure, θερμοκρασίας, στάθμης λαδιού) καθώς και τη πιθανότητα σφάλματος στο ζυγό ΧΤ (υπερέντασης με στιγμιαίο στοιχείο φάσεων, ουδετέρου και υπερέντασης αντιστρόφου χρόνου γης). Οι παραπάνω προστασίες συνεργάζονται επιλεκτικά με τον διακόπτη ισχύος της ΧΤ, όπως παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα: Σελίδα 100

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Εικόνα 3-9. Προστασίες δευτερεύοντος ΜΣ υποβιβασμού ΧΤ Ο διακόπτης ισχύος ενεργοποιείται και ανοίγει όταν: Ανοίξει ο διακόπτης ΜΤ που τροφοδοτεί το πρωτεύον του ΜΣ Ενεργοποιηθούν οι ηλεκτρονόμοι προστασίας(26,63p,63sp,71) του ΜΣ Προκύψει σφάλμα υπερέντασης, βραχυκυκλώματος ή γης στον ζυγό ΧΤ δηλαδή προς την είσοδο του διακόπτη ΧΤ. Σε κάθε περίπτωση σφάλματος ο διακόπτης ΧΤ παραμένει στη θέση ανοικτός(trip) έως ότου το ρελέ κλειδώματος (Lock out relay) επανέλθει με χειροκίνητη επαναφορά (reset) σε κατάσταση κλειστός(nc). Σελίδα 101

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.5 Ηλεκτρονόμοι προστασίας κινητήρων ΜΤ Στους κινητήρες ΜΤ (6.3kV) για προστασία από υπερφόρτιση και σφάλματα επιλέγονται συνήθως οι παρακάτω ηλεκτρονόμοι προστασίας σε συνεργασία με ασφάλειες ισχύος. Εικόνα 3-10. Ηλεκτρονόμοι προστασίας κινητήρων ΜΤ Ηλεκτρονόμος προστασίας από υπόταση (27,Undervoltage): Η τάση του ασύγχρονου κινητήρα στους πόλους του δεν εκμηδενίζεται αμέσως μετά την πτώση τάσης της γραμμής αλλά εξαρτάται από τη χρονική σταθερά του δρομέα σε συνδυασμό με το γεγονός ότι λόγω αδράνειας ο κινητήρας συνεχίζει την περιστροφή του. Ο κινητήρας επάγει τάση στα άκρα του που είναι πιο σημαντική όταν είναι συνδεδεμένοι πυκνωτές αντιστάθμισης οπότε μπορεί να έχουμε φαινόμενα αυτοδιέγερσης. Όταν η τάση επανέλθει και ο κινητήρας δεν έχει αποσυνδεθεί τότε ο κινητήρας και το δίκτυο μπορεί Σελίδα 102

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός να έχουν μεγάλη διαφορά φάσης και την εμφάνιση υψηλών ρευμάτων. Επιλέγονται ΗΝ υπότασης με στιγμιαίο στοιχείο ή αντιστρόφου χρόνου στο 80% της ονομαστικής τάσης. Εικόνα 3-11. Χαρακτηριστική στιγμιαίου χρόνου υπότασης Σελίδα 103

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Ηλεκτρονόμος προστασίας ασυμμετρίας φάσεων (46, Phase Unbalance): O ΗΝ προστασίας παρακολουθεί τα ρεύματα των τριών φάσεων και ενεργοποιείται στην περίπτωση ασυμμετρίας ή απώλειας φάσης. Η ασυμμετρία μπορεί να προκληθεί είτε από σφάλμα στα τυλίγματα των φάσεων του στάτη είτε διακοπή της μίας φάσης. Η ανομοιομορφία αυτή οδηγεί στην εμφάνιση ασύμμετρων ρευμάτων στο στάτη και στο ρότορα του κινητήρα. Η συνιστώσα της αρνητικής ακολουθίας προκαλεί την επαγωγή τάσεων διπλάσιας συχνότητας και ΜΕΔ αντίθετης φοράς με αποτέλεσμα την υπερθέρμανση των τυλιγμάτων. Ανομοιομορφία της τάξεως του 5%, προκαλεί την εμφάνιση ρευμάτων αρνητικής ακολουθίας στο στάτη στο 30% του ονομαστικού ρεύματος και αύξηση της θερμοκρασίας τυλιγμάτων κατά 50%. Η ρύθμιση δίνεται ως ποσοστό του λόγου των ρευμάτων αρνητικής και θετικής ακολουθίας. Εικόνα 3-12. Χαρακτηριστική αντιστρόφου χρόνου υπότασης Ηλεκτρονόμος προστασίας χαμηλού φορτίου (37,Underload). O ΗΝ παρακολουθεί τα ρεύματα των τριών φάσεων, ρυθμίζεται σαν ποσοστό του ονομαστικού ρεύματος του κινητήρα. Στην περίπτωση μηχανικής αστοχίας ή απώλειας του φορτίου για την προστασία του εξοπλισμού και της παραγωγικής διαδικασίας διακόπτεται η λειτουργία του κινητήρα. Η ρύθμιση γίνεται στο ποσοστό του ονομαστικού ρεύματος, (30-80%). Σελίδα 104

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Ηλεκτρονόμος προστασίας θερμοκρασίας τυλιγμάτων στάτη (49, Windings Temperature): Στοιχεία μέτρησης θερμοκρασίας (PT 100 Platinum elements) τοποθετημένα στα τυλίγματα του στάτη παρακολουθούν τη θερμοκρασία των αγωγών και μέσω αυτής τη φόρτιση και την ψύξη του κινητήρα. Η ρύθμιση της θερμοκρασίας εξαρτάται από την κλάση του κινητήρα και τη μέγιστη θερμοκρασία που δίνει ο κατασκευαστής. Συνήθως για κινητήρα κλάσης μόνωσης NEMA F (155 ) η ρύθμιση είναι. Ηλεκτρονόμος προστασίας θερμοκρασίας ρουλεμάν (38, Bearing Temperature): Ανάλογα θερμοστοιχεία τοποθετούνται στις δύο εδράσεις του κινητήρα (Drive & Non Drive) παρακολουθώντας τις θερμοκρασίες των ρουλεμάν. Συνήθως η ρύθμιση του προειδοποιητικού σήματος (alarm) και διακοπής λειτουργίας (trip) γίνεται κατά 15 15 συγκριτικά με τη θερμοκρασία ομαλής λειτουργίας πλήρους φορτίου(75 ). Ηλεκτρονόμος προστασίας μη ολοκληρωμένης ακολουθίας(48, Incomplete Sequence): Ο ΗΝ προστασίας παρακολουθεί το προφίλ λειτουργίας του κινητήρα στην εκκίνηση, στο πλήρες φορτίο και σταμάτημα και ενεργοποιείται όταν σε προκαθορισμένο χρόνο δεν ολοκληρωθεί κάποια από αυτές. Εικόνα 3-13. Καταστάσεις λειτουργίας ΗΝ προστασίας Ηλεκτρονόμος προστασίας πολλαπλών εκκινήσεων (66, Starts per time limit): Παρακολουθεί και ελέγχει τον αριθμό εκκινήσεων του κινητήρα καθώς και το προκαθορισμένο χρονικό διάστημα μεταξύ αυτών για τον περιορισμό της θερμικής καταπόνησης των τυλιγμάτων. Επίσης, μέσω της προστασίας διασφαλίζεται ο χρόνος για την επαρκή ψύξη του κινητήρα καθώς και η μείωση της μηχανικής καταπόνησης του στάτη και του ρότορα. Στο πρότυπο της NEMA (MG1-12.54) γίνεται διαχωρισμός Σελίδα 105

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός μεταξύ των εκκινήσεων ανάλογα με την προηγούμενη κατάσταση του κινητήρα. Προτείνεται ως ρύθμιση, 2 εκκινήσεις από ψυχρή κατάσταση και 1 εκκίνηση στην περίπτωση που ο κινητήρας πριν ήταν σε πλήρες φορτίο. Ηλεκτρονόμος προστασίας θερμικού περιεχομένου (74,, Motor Protection Overload): Η προστασία για θερμική υπερφόρτιση του στάτη, πυρήνα και του ρότορα καθορίζεται από τον αλγόριθμο και το μοντέλο του ΗΝ διατηρώντας το θερμικό φορτίο χαμηλότερα από τα όρια του κατασκευαστή. Ο μικροϋπολογιστής του ΗΝ με συνεχή δειγματοληψία των ρευμάτων γραμμής 35 δείγματα κύκλο υπολογίζει το άθροισμα του θερμικού αποτελέσματος των ρευμάτων της θετικής και αρνητικής ακολουθίας και των αρμονικών στα τυλίγματα του στάτη και του ρότορα καθώς και τη θερμότητα λόγω δινορρευμάτων του πυρήνα. Ακολούθως λαμβάνοντας υπόψη τα δεδομένα των θερμοστοιχείων διορθώνει τις χαρακτηριστικές του αλγορίθμου και το τελικό αποτέλεσμα. Ο υπολογισμός σχηματικά αναπαρίσταται ως εξής: Άνοδος θερμοκρασίας: ( ) ( ) = Αντίσταση ενός τμήματος του αγωγού = Θερμοκρασία αγωγού ( ) = Αρχική Θερμοκρασία αγωγού( ) = Θερμοχωρητικότητα = Χρόνος διέλευσης του ρεύματος ( ) = Χρόνος χωρίς διέλευση ρεύματος( ) Σελίδα 106

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Ηλεκτρονόμοι προστασίας υπερέντασης (50/51): Στους κινητήρες ΜΤ συνήθως εξαιτίας της μεγαλύτερης αδράνειας του φορτίου ο χρόνος επιτάχυνσης διαφέρει και μπορεί να πλησιάσει τα 30 sec. Συνεπώς οι χαρακτηριστικές των καμπυλών υπερέντασης με στιγμιαίο στοιχείο λειτουργίας (50) και η αντίστοιχη αντιστρόφου χρόνου (51) διαφοροποιούνται με βάση τα δεδομένα του κατασκευαστή και το προφίλ του φορτίου. Εικόνα 3-14. Καμπύλη κινητήρα και καμπύλη προστασίας Η προστασία κατά την εκκίνηση και την κανονική λειτουργία επιτυγχάνεται με ΗΝ υπερέντασης αντιστρόφου χρόνου (51) με ρύθμιση στο 110-120% του ονομαστικού ρεύματος ενώ η προστασία σε σφάλματα βραχυκύκλωσης καλύπτεται με ΗΝ υπερέντασης στιγμιαίου στοιχείου (50). Ηλεκτρονόμος προστασίας υπερέντασης γης (51G): Ο ΗΝ προστασίας παρακολουθεί το ρεύμα της ομοπολικής συνιστώσας. Οι τρείς αγωγοί ισχύος παρακολουθούνται μέσω ενός μετασχηματιστή έντασης με πολύ χαμηλότερο λόγο προσαρμοσμένο κοντά στη τιμή του σφάλματος γής(50:5, 50:1). Η ρύθμιση ορίζεται ως ποσοστό (%) του ρεύματος πρωτεύοντος του μετασχηματιστή γης. Σε κινητήρες ΜΤ ισχύος προτείνεται η τοποθέτηση ΗΝ διαφορικής προστασίας (87). Ο ΗΝ συγκρίνει τα ρεύματα της γραμμής στην έξοδο του διακόπτη με το ρεύμα στο κοινό κόμβο στα τυλίγματα του κινητήρα και ενεργοποιείται στη διαφορά τους. Ηλεκτρονόμος προστασίας κραδασμών: Στοιχεία μέτρησης κραδασμών τοποθετημένα στις δύο πλευρές του κινητήρα (D,ND) παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο συνήθως τη μετατόπιση (μm) τους. Ασφάλειες ισχύος: Εξαιτίας των εκκινήσεων του κινητήρα οι ασφάλειες υπόκεινται συνεχώς σε ρεύματα εκκίνησης. Ο σχεδιασμός τους ακολουθεί την παραπάνω λειτουργία ώστε να αντέχουν στη Σελίδα 107

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός μηχανική καταπόνηση που αυτά προκαλούν. Οι ασφάλειες είναι τύπου R διακόπτουν σε χρόνο σε ρεύμα έντασης και συνεργάζονται με διακόπτες ισχύος κενού για προστασία από βραχυκύκλωμα. Για την επιλεκτική συνεργασία με τους ΗΝ απαιτούνται τα παρακάτω στοιχεία: 1. Ονομαστικό ρεύμα πλήρους φορτίου (FLA, Full Load Ampere) 2. Ρεύμα ακινητοποιημένου δρομέα (LRC, Locked Rotor Current) 3. Χαρακτηριστικές χρόνου ΗΝ προστασίας 4. Χαρακτηριστική χρόνου ασφάλειας R. Εικόνα 3-15. Συνδεσμολογίες προστασιών γης & διαφορικής Εικόνα 3-16. Συνδεσμολογία ΗΝ προστασίας MP3000 Σελίδα 108

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Εικόνα 3-17. Τυπικό προφίλ προστασίας κινητήρα με ΗΝ προστασίας και ασφάλειες Σελίδα 109

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.6 Ονοματολογία προστασιών διακοπτών ΧΤ σύμφωνα με το IEC 60255 Σύμφωνα με το πρότυπο IEC 60255 οι προστασίες διαχωρίζονται με βάση τις χαρακτηριστικές τους και την ονομασία τους σε αντιστοιχία με το πρότυπο ANSI/IEEE C37.2. L Προστασία υπερφόρτισης (Overload) με χαρακτηριστικές αντιστρόφου χρόνου S Προστασία βραχυκυκλώματος (Short-circuit) με ρυθμιζόμενη χρονική απόκριση S 2 Προστασία σε βραχυκύκλωμα με δυνατότητα ρύθμισης της συνάρτησης προστασίας D Προστασία βραχυκυκλώματος με αναγνώριση φοράς ρεύματος Ι Βραχυκυκλώματος με χαρακτηριστική με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας EFDP Απομόνωσης σφάλματος ζωνών προστασίας Rc Ρεύματος διαφορικής προστασίας G Σφάλματος γης με ρύθμιση χρόνου U Ανομοιομορφίας ρευμάτων OT Προστασίας από θερμοκρασία UV Προστασία από υπόταση OV Υπέρτασης RV Προστασία από ασύμμετρες τάσης (διαφορικής τάσης) στον ουδέτερο αγωγό RP Αντίστροφης ροής ισχύος UF Προστασία Υποσυχνότητας OF Υπερσυχνότητας Μ Μνήμης θερμικού περιεχομένου. Δυνατότητα συνυπολογισμού της προηγούμενης θερμικής κατάστασης. R Ακινητοποιημένου δρομέα Ι INST Υπερέντασης με χαρακτηριστική εξαιρετικά αντιστρόφου χρόνου D Διπλής ρύθμισης, δυνατότητα αποθήκευσης δύο ομάδων (LSIG) ρυθμίσεων Κ Αποσύνδεσης μεμονωμένων φορτίων πριν την ενεργοποίηση των LSIG καμπυλών. Εικόνα 3-18.Καμπύλες Προστασίας LSIG Σελίδα 110

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Εικόνα 3-19. Καμπύλη Προστασίας L Εικόνα 3-20. Καμπύλη Προστασίας S Εικόνα 3-21. Καμπύλη Προστασίας I Εικόνα 3-22. Καμπύλη Προστασίας G Σελίδα 111

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.7 Προστασίες κινητήρων ΧΤ ισχύος > 75 kw Στους κινητήρες ΧΤ με ισχύ μεγαλύτερη των 75 kw προτείνεται η τοποθέτηση ΗΝ για θερμική προστασία και υπερφόρτιση καθώς και για σφάλματα υπερέντασης και ασυμμετρίας και γης. Συνήθως μια μονάδα ΗΝ με μικροεπεξεργαστή καλύπτει τις παραπάνω απαιτήσεις. Σε πολλές περιπτώσεις αυτόματοι διακόπτες για εφαρμογές αυτής της ισχύος ( ) έχουν προεγκατεστημένες ηλεκτρονικές μονάδες προστασίας σε συνεργασία με τους παραπάνω ηλεκτρονόμους. Εικόνα 3-23. Τυπικό προφίλ προστασίας κινητήρα άνω 75 kw ΧΤ Ακολουθώντας τη φιλοσοφία σχεδιασμού για τους κινητήρες ΜΤ οι ΗΝ προστασίας που εποπτεύουν έναν κινητήρα ΧΤ είναι: Σελίδα 112

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Θερμική προστασία από υπερφόρτιση Προστασία από Υπερένταση και σφάλματα βραχυκύκλωσης Ασυμμετρίας φάσεων Σφάλματα γης Υπότασης Αρνητικής ακολουθίας Ακινητοποιημένου δρομέα. Επιπλέον ο διακόπτης ισχύος συνεργάζεται με την ηλεκτρονική μονάδα (trip unit) υποστηρίζοντας προστασία σύμφωνα με τις LSIG καμπύλες. Ηλεκτρονική μονάδα Digitirip 1150 (Eaton) Υπερφόρτιση L Υπερέντασης S Υπερέντασης I με στοιχείο στιγμιαία λειτουργίας Γης G Μονάδα ΗΝ προστασίας MP 3000 (Eaton) Θερμική προστασία από υπερφόρτιση Προστασία από Υπερένταση και σφάλματα βραχυκύκλωσης Ασυμμετρίας φάσεων Σφάλματα γης Υπότασης Αρνητικής ακολουθίας Ακινητοποιημένου δρομέα Σελίδα 113

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.8 Μοντέλο I 2 t Καμπύλη θερμικής αντοχής Σε κάθε κινητήρα ο κατασκευαστής στα τεχνικά του δελτία προμηθεύει τις θερμικές καμπύλες αντοχής του κινητήρα, ακολουθώντας το πρότυπο ANSI/IEEE Std 620/1996. Α. Λειτουργία σε υπερφόρτιση με εκκίνηση στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. (Ψυχρή) Β. Λειτουργία σε υπερφόρτιση με εκκίνηση στη ονομαστική θερμοκρασία λειτουργίας. (ζεστή) Γ. Καμπύλη αντοχής ακινητοποιημένου ρότορα (ψυχρή,lra) Δ. Καμπύλη αντοχής ακινητοποιημένου ρότορα (ζεστή,lra) Ε. Καμπύλη εκκίνησης στο 80% της τάσης ΣΤ. Καμπύλη εκκίνησης στο 100% της τάσης Εικόνα 3-24. Καμπύλες θερμικού μοντέλου κινητήρα Σελίδα 114

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Οι καμπύλες αυτές καθορίζουν τη θερμική αντοχή του στάτη και του ρότορα κανονικοποιημένη ως προς το γινόμενο καθώς επίσης και την συμπεριφορά του κινητήρα στην εκκίνηση ως προς το ρεύμα και το χρόνο εκκίνησης. Τα ονομαστικά μεγέθη του κινητήρα που είναι απαραίτητα για την παραμετροποίηση του θερμικού μοντέλου στο ΗΝ προστασίας είναι τα παρακάτω: Κλάση μόνωσης και θερμοκρασία στην ονομαστική λειτουργία Ονομαστικό ρεύμα στο πλήρες φορτίο (FLA) Ρεύμα στάτη στη λειτουργία με ακινητοποιημένου δρομέα (LRC) Διάρκεια στη λειτουργία με ακινητοποιημένο δρομέα(stall time) Αριθμός εκκινήσεων (κινητήρας στη θερμοκρασία περιβάλλοντος/κινητήρας στη θερμοκρασία ονομαστικού φορτίου). Εικόνα 3-25. Θερμικό μοντέλο κινητήρα Η θερμοχωρητικότητα του κινητήρα και κατά συνέπεια η αντοχή του σε λειτουργία υπερφόρτισης ή επανεκκινήσεων υπολογίζεται σε πραγματικό χρόνο από τον ηλεκτρονόμο προστασίας προσδιορίζοντας τη στάθμη ή την διαθέσιμη θερμοχωρητικότητα(tcu, Thermal Capacity Used) του κινητήρα. Σελίδα 115

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Ο ηλεκτρονόμος προστασίας MP3000 μέσω τεσσάρων μετασχηματιστών έντασης παρακολουθεί τα ρεύματα γραμμής και γης που τροφοδοτούν το φορτίο και μέσω αυτών καθορίζει τα όρια λειτουργίας του κινητήρα. Παράλληλα υπολογίζει το συνολικό θερμικό φορτίο του κινητήρα, υπολογίζοντας την θερμική επίδραση της αρνητικής ακολουθίας στον ρότορα, αντιτιθέμενος στην κίνηση με διπλάσια ταχύτητα περιστροφής. Το πρότυπο καθορίζει για τη ρύθμιση του μοντέλου θερμικής προστασίας του ΗΝ ότι το συνολικό ρεύμα δίνεται από τη σχέση: [( ) ( ) ],πραγματικό ρεύμα κινητήρα,θετικής ακολουθίας,αρνητικής ακολουθίας,συντελεστής ανομοιομορφίας εξαιτίας της μη γραμμικότητας του θερμικού αποτελέσματος της αρνητικής ακολουθίας Εικόνα 3-26. Αλγόριθμος ΗΝ προστασίας κινητήρα Εικόνα 3-27. Αλγόριθμος ΗΝ προστασίας κινητήρα Σελίδα 116

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.9 Καμπύλη λειτουργίας και ρύθμιση καμπύλης προστασίας κινητήρα Παρακάτω δίνεται ένα παράδειγμα ρύθμισης της καμπύλης προστασίας του κινητήρα παράλληλα με την καμπύλη λειτουργίας του. Για τη παραμετροποίηση της καμπύλης προστασίας ενός κινητήρα σε συμμετρική φόρτιση και λειτουργία σε φορτίο στο 90% του ονομαστικού ρεύματος μέσω του ηλεκτρονόμου προστασίας MP3000 επιλέχθηκαν οι Εικόνα 3-28. Καμπύλη λειτουργίας και προστασίας κινητήρα Σελίδα 117

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός παρακάτω προστασίες και δεδομένα: Ρεύμα πλήρους φορτίου (Full Load Current, FLA): Το ονομαστικό ρεύμα που αναγράφεται στην πινακίδα του κατασκευαστή. Η τιμή αυτή καθορίζει και το λόγο του ΜΣ έντασης που παρακολουθεί το ρεύμα της κάθε φάσης ώστε η τιμή του πρωτεύοντος του μετασχηματιστή (CT Primary) να είναι στο 50-100% της τιμής του FLA. Ρεύμα με ακινητοποιημένο δρομέα, (Locked Rotor Current, LRC):Δίνεται από τον κατασκευαστή, είναι το ρεύμα που απορροφά ο κινητήρας σε ποσοστό του ονομαστικού ρεύματος, αναγράφεται στα ονομαστικά στοιχεία του κατασκευαστή ως ποσοστό του ονομαστικού ρεύματος (FLA).Συνήθη ρύθμιση x6 ονομαστικού. Στην παραπάνω καμπύλη η τιμή αυτή δόθηκε από τον κατασκευαστή στο 6.1 του ονομαστικού. Μέγιστη διάρκεια (χρόνος) με ακινητοποιημένο δρομέα(stall, Locked Rotor Time):Δίνεται από τον κατασκευαστή και είναι ο μέγιστος επιτρεπτός χρόνος για ακινητοποιημένο δρομέα για εκκίνηση σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της καμπύλης προστασίας και του θερμικού μοντέλου. Στην παραπάνω καμπύλη δόθηκε 15 sec και ακολούθως υπολογίστηκε ο χρόνος t 1 = 3.88 sec για την προστασία υπερφόρτισης και θερμικής αντοχής στην εκκίνηση του κινητήρα. Μέγιστο ρεύμα στάτη, (Ultimate Trip Current, UTC): Η τιμή του ρεύματος του στάτη ως ποσοστό του ονομαστικού ρεύματος (FLA). Η τιμή αυτή μεταβάλλεται από 85-125% ανάλογα με στο συντελεστή υπερφόρτισης στη λειτουργία χωρίς παρακολούθηση της θερμοκρασίας στάτη μέσω θερμίστορ. Στη λειτουργία με θερμίστορ παρατείνεται η λειτουργία του κινητήρα ακόμα και στην περίπτωση που η τιμή του ρεύματος ξεπεράσει την παραπάνω ρύθμιση. Συνήθη ρύθμιση είναι στο 115% και 125% για συντελεστές υπερφόρτισης 1 και 1.15 αντίστοιχα. Στην παραπάνω καμπύλη ρυθμίστηκε στο 100% του ονομαστικού ρεύματος. Υπολογίζεται από τον ΗΝ προστασίας μέσω του ονομαστικού ρεύματος και του συντελεστή υπερφόρτισης. Προστασία υπερέντασης (Instantaneous Overcurrent Function, IOC): Η προστασία αυτή ρυθμίζεται όπως φαίνεται και στην καμπύλη προστασίας του κινητήρα για προστασία σε σφάλματα υπερέντασης. Η συνήθη ρύθμιση είναι στο x12 του ονομαστικού ρεύματος με ελάχιστη ρύθμιση τουλάχιστον x1.5-1.7 ρεύματος εκκίνησης. Η προστασία έχει μια ελάχιστη χρονοκαθυστέρηση 2 κύκλων για την αποφυγή ενεργοποίησης της από το ρεύμα μαγνήτισης στην αρχική εκκίνηση του κινητήρα. Προστασία υποφόρτισης (Under Load Limit, ULT).Στην κανονική λειτουργία, μετά την εκκίνηση ο κινητήρας προστατεύεται για υποφόρτιση λόγω πιθανής αστοχίας στο φορτίο. Στην καμπύλη του κινητήρα η προστασία αυτή εφαρμόζεται με χρονοκαθυστέρηση 20 sec μετά την εκκίνηση του κινητήρα με δύο τιμές αρχικά για σήμα προειδοποιητικής ένδειξης (alarm) και σήμα διακοπής λειτουργίας (trip). Στην παραπάνω καμπύλη προστασίας η ρύθμιση έγινε στο 60% του ονομαστικού ρεύματος. Προστασία μπλοκαρίσματος δρομέα (Jam Motor Trip, JMT): Στην κανονική λειτουργία μια στιγμιαία σημαντική αύξηση στην τιμή του ονομαστικού ρεύματος αποτελεί μια πιθανή ένδειξη για μηχανική δυσλειτουργία στο φορτίο και στο σύστημα σύζευξης (drive gear). Η ρύθμιση για σήματα προειδοποίησης και διακοπής γίνεται στο 150-180% του ονομαστικού ρεύματος με χρονοκαθυστέρηση 15 sec ώστε να έχει διασφαλιστεί ότι ο κινητήρας στο ονομαστικό του φορτίο. Στην περίπτωση που η θερμική προστασία του κινητήρα επιτυγχάνεται μέσω θερμοστοιχείων (RTD) η καμπύλη προστασίας μετατοπίζεται στη λειτουργία σε υπερφόρτιση προς τα δεξιά δηλαδή σε λειτουργία ρεύματος μεγαλύτερου του μέγιστου ρεύματος στάτη που δίνεται από τον κατασκευαστή στην τιμή που καθορίζεται από την θερμοκρασία τυλιγμάτων του στάτη. Αυτό παρουσιάζεται παρακάτω στην παρακάτω καμπύλη προστασίας όπου πλέον το μέγιστο ρεύμα στάτη (UTC) καθορίζεται μέσω των θερμοστοιχείων. Σελίδα 118

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Σελίδα 119

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.4.10 Προστασίες κινητήρων ΧΤ ισχύος < 75 kw Στους κινητήρες ΧΤ ισχύος επιλέγεται συνήθως προστασία για υπερφόρτιση καθώς και για σφάλματα υπερέντασης και βραχυκύκλωσης. Ο αυτόματος διακόπτης ισχύος ενεργοποιείται σε σφάλματα υπερέντασης ενώ ΗΝ σταθερής κατάστασης συνεργάζονται με το ρελέ προστατεύοντας το φορτίο από σφάλματα υπερφόρτισης, ασυμμετρίας φάσεων και γης. Διακόπτης Ισχύος HCMP (EATON) Σφάλματα υπερέντασης Ρύθμιση Καμπύλες με στοιχείο στιγμιαίας λειτουργίας Σταθερής κατάστασης ΗΝ Υπερφόρτιση Ασυμμετρία φάσεων Σφάλματα γης ΗΝ σταθερής Κατάστασης Απώλειας φάσης Εικόνα 3-29. Καμπύλη λειτουργίας και προστασίας κινητήρα Σελίδα 120

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.5 Διεθνείς πρακτικές EXXON (Global Practices) Οι διεθνείς πρακτικές της EXXON Mobil αποτελούν προτεινόμενες διαδικασίες για το σχεδιασμό και τη λειτουργία βιομηχανιών και μονάδων. 3.5.1 Διαδικασία αυτόματης μεταγωγής Το πρότυπο GP 16.12.2 καλύπτει το σχεδιασμό και τη λειτουργία της αυτόματης μεταγωγής σε υποσταθμούς ΜΤ και ΧΤ στην περίπτωση απώλειας ισχύος, αυξάνοντας την αξιοπιστία και την ασφάλεια της εγκατάστασης και ταυτόχρονα ελαχιστοποιώντας τις διαταραχές στην παραγωγική διαδικασία. Τα βασικά χαρακτηριστικά που πρέπει να διέπουν ένα σύστημα αυτόματης μεταγωγής είναι: Σταθερότητα: Να έχει τη δυνατότητα να λειτουργεί υπό καταστάσεις σφαλμάτων χωρίς την ανθρώπινη παρέμβαση και να διαχωρίζει τις συνθήκες και προϋποθέσεις που δεν επιτρέπουν τη ασφαλή μεταγωγή στη δευτερεύουσα πηγή. Να ελέγχει τον εξοπλισμό οδηγώντας τα φορτία και τον εξοπλισμό προς την ασφαλή κατάσταση λειτουργίας. Εικόνα 3-30. Αυτόματη μεταγωγής φορτίων Σχηματικά όπως φαίνεται παραπάνω η λογική της αυτόματης μεταγωγής παρέχει τα κριτήρια και τις αποφάσεις πριν τη μεταγωγή και τους αυτόματους χειρισμούς που οφείλουν να γίνουν ελέγχοντας τους αυτόματους διακόπτες ισχύος. Κάθε γραμμή ελέγχεται την είσοδο και στην έξοδο του διακόπτη για απώλεια τάσης (27), συγχρονισμό (25) και σφάλματα (51) πριν τη μεταγωγή. Βασική προϋπόθεση για το σύστημα της μεταγωγής είναι η δυνατότητα αυτόματης και χειροκίνητης λειτουργίας. Σελίδα 121

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός 3.5.2 Αυτόματη μεταγωγή φορτίων Θα αναλυθεί η διαδικασία μεταγωγής φορτίων στη ΜΤ και θα δοθούν τα κριτήρια και οι προϋποθέσεις καθώς και οι ενέργειες που ακολουθούν μια πιθανή απώλεια τάσης. Η μεταγωγή των φορτίων ελέγχεται από τέσσερις ηλεκτρονόμους έλλειψης τάσης, δύο για κάθε γραμμή. Οι ηλεκτρονόμοι αυτοί ακολουθώντας το κατά ANSI πρότυπο ονομάζονται 27 και 27Ι. Ο ηλεκτρονόμος 27Ι (Instantaneous) είναι ακαριαίας λειτουργίας και σκοπό έχει σε περίπτωση υπότασης να δεσμεύσει τη μεταγωγή της άλλης γραμμής από αυτήν που ελέγχει. Ο ηλεκτρονόμος 27 είναι χρονικής καθυστέρησης και είναι αυτός που δίνει την εντολή πτώσης του διακόπτη που τροφοδοτεί τη γραμμή που ελέγχει, καθώς και την εντολή να τεθεί εντός ο διασυνδετικός διακόπτης (Tie Breaker). Οι ηλεκτρονόμοι υπότασης (27) και του συγχρονισμού (25) είναι της εταιρίας ABB, σειράς SVF και CVX αντίστοιχα. Δύο ηλεκτρονόμοι επίσης (27R, 27R1) παρακολουθούν την τάση των ζυγών στην τροφοδοσία των φορτίων. Ηλεκτρονόμος Υπότασης 27Ι Μετασχηματιστές τάσης Ρύθμιση Τάσης Χρονική καμπύλη Χρόνος λειτουργίας 6600/120 87% - Ακαριαίο Υπότασης γραμμής (27) 6600/120 70% Αντιστρόφου χρόνου 0.8-1.5 sec Υπότασης ζυγού φορτίων (27R) 6600/120 35% Αντιστρόφου χρόνου Ακαριαίο Συγχρονισμού (25) 6600/120 Αισθητήρες τάσης γραμμής 1 και γραμμής 2 Ακαριαίου και αντίστροφου χρόνου sec Παρακάτω δίνεται το μονογραμμικό διάγραμμα του κυκλώματος της αυτόματης μεταγωγής φορτίων ενώ η διαδικασία αναλύεται χρησιμοποιώντας διάγραμμα ροής. Σελίδα 122

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Εικόνα 3-31. Μονογραμμικό σχέδιο αυτόματης μεταγωγής φορτίων Σελίδα 123

Κεφάλαιο 3 Μέσα προστασίας και συντονισμός Εικόνα 3-32. Αλγόριθμος αυτόματης μεταγωγής φορτίων Σελίδα 124