Automatyka spotyka energetykę, czyli niezawodne zasilanie

Stacje elektroenergetyczne to technicznie rozbudowane obiekty, które w systemie energetycznym odpowiadają za rozdzielanie energii elektrycznej albo jej przetwarzanie, czyli podwyższanie lub obniżanie napięcia albo przekształcanie prądu przemiennego w stały lub odwrotnie. Mogą też równocześnie realizować obydwie funkcje.

W zależności od funkcji, jaką pełnią, wyróżnia się m.in. stacje: rozdzielcze, transformatorowe, prostownikowe, przekształtnikowe oraz transformatorowo-rozdzielcze. Dzieli się je również na podstawie napięcia strony wejściowej m.in. na stacje: najwyższych napięć NN (220÷750 kV), wysokich napięć WN (110 kV) oraz średnich napięć SN (6÷30 kV). Stacje NN/WN nazywane są głównymi punktami zasilającymi (GPZ), natomiast stacje WN/SN - punktami zasilającymi (PZ). Jako kryterium podziału stosuje się też cechy konstrukcyjne.

Jeśli wszystkie urządzenia znajdują się w budynku, stację zalicza się do grupy wnętrzowych. W stacjach napowietrznych większość wyposażenia jest zainstalowana na wolnympowietrzu. Ze względu na rodzaj izolacji wyróżnia się stacje elektroenergetyczne z izolacją: próżniową, gazową z SF6, powietrzną lub stałą. Stacje są bezobsługowe albo nadzorowane zdalnie. Ich pracą może również sterować personel na miejscu.

PRZEGLĄD APARATURY ŁĄCZENIOWEJ

Wyposażenie stacji elektroenergetycznej obejmuje linie doprowadzające wysokie napięcie, jego rozdzielnię, transformatory, które przetwarzają WN na średnie, rozdzielnię średniego napięcia, systemy telemechaniczne oraz ewentualnie dyspozytornię. Jej nieodzownym elementem są także łączniki elektryczne różnego rodzaju.

Są to m.in.: wyłączniki, które wyłączają i załączają prądy robocze i zakłóceniowe (zwarciowe), odłączniki, które tworzą przerwy izolacyjne, służące do otwierania oraz zamykania obwodów w stanie bezprądowym, rozłączniki wyłączające oraz załączające prądy robocze w zakresie swojego znamionowego prądu ciągłego, bezpieczniki, które chronią urządzenia energetyczne przed zwarciami i przeciążeniami, zwierniki i uziemniki uziemiające tory prądowe wcześniej odłączone od źródła napięcia.

Te ostatnie używane są w celu zapewnienia bezpieczeństwa personelowi usuwającemu awarie i przeprowadzającemu konserwację. Aparatura łączeniowa to najliczniejszy element wyposażenia stacji elektroenergetycznych. Częścią tych obiektów są także instalacje pomocnicze, które odpowiadają za realizację potrzeb własnych stacji. Przykładem są systemy oświetlenia i wentylacja.

PRZYKŁAD ZABURZEŃ - ZWARCIA

Normalne funkcjonowanie stacji elektroenergetycznych mogą przerywać różnego typu zaburzenia. Jednym z najniebezpieczniejszych są zwarcia. Dochodzi do nich, jeżeli dwa albo większa liczba punktów w systemie połączą się ze sobą albo z ziemią. Przyczyn tego stanu może być wiele. Przykładowe powody to: przepięcia atmosferyczne lub te wywołane czynnościami łączeniowymi, uszkodzenia izolacji oraz wady, uszkodzenia albo awarie urządzeń.

Zwarcia mogą mieć różny charakter. Na tej podstawie rozróżnia się zwarcia symetryczne (trójfazowe) lub niesymetryczne (jednofazowe, dwufazowe), są też zanikające samoistnie lub trwałe.

Najgroźniejsze są zwarcia, w czasie których natężenia prądów kilkanaście razy przekraczają wartości prądów znamionowych wyposażenia stacji. Do ich najgorszych skutków zalicza się przegrzewanie się kabli i urządzeń, przyspieszające starzenie się ich izolacji, zagrożenie porażeniem i zaburzenia elektromagnetyczne.

Zaburzeniom, takim jak zwarcia, powinno się zapobiegać. Jeżeli już jednak wystąpią, powinno się je wykryć, potem wyeliminować, a następnie przywrócić stację do normalnego stanu pracy. Większość z tych zadań jest zautomatyzowana.

AUTOMATYKA W STACJACH ELEKTROENERGETYCZNYCH

Dzięki automatyzacji skuteczniej można zapobiegać awariom w stacjach, a w efekcie nieplanowanym przerwom dostaw prądu. W sytuacjach, które wymagają podjęcia szybkiej decyzji, systemy automatyki reagują bowiem szybciej i niezawodniej od najlepiej wyszkolonego personelu.

Automatykę w stacjach elektroenergetycznych można podzielić na kilka grup. Do zadań pierwszej, zabezpieczeniowej, należy przeciwdziałanie i reagowanie na sytuacje awaryjne. Zadaniem automatyki systemowej jest monitorowanie i dostosowywanie parametrów pracy sieci do zmiennych warunków. Ponadto automatyzuje się zadania w zakresie działania samej stacji elektroenergetycznej, na przykład instalacji potrzeb własnych. Za to odpowiada automatyka pomocnicza.

Dalej przedstawiamy zadania oraz przykłady realizacji automatyki zabezpieczeniowej i systemowej. Z powodu różnorodności zadań do spełnienia tę pierwszą podzielono na: prewencyjną, eliminacyjną oraz restytucyjną, natomiast automatykę systemową na m.in.: prewencyjną i regulacyjną.