Het Adélard-Godbout substation in het oude Montreal is het oudste substation van Canada, dat sinds 1901 continu in gebruik is. Het heeft een gevel in baksteen met grijze stenen ornamenten, om op te gaan in de binnenstad omgeving.
Substation in een kasteel-achtig gebouw uit de jaren 1910, dient als distributiepunt naast de Lésna dam, een van de verschillende waterkrachtcentrales bij de rivier de Bóbr.,
15 kV/400 V distributietoren in Polen
elementen van een onderstationedit
onderstations hebben over het algemeen schakel -, beveiligings-en regelapparatuur en transformatoren. In een groot onderstation worden stroomonderbrekers gebruikt om kortsluitingen of overbelastingsstromen te onderbreken die zich op het netwerk kunnen voordoen. Kleinere distributiestations kunnen gebruik maken van recloser-stroomonderbrekers of zekeringen voor de bescherming van distributiecircuits., Onderstations zelf hebben meestal geen generatoren, hoewel een elektriciteitscentrale een onderstation in de buurt kan hebben. Andere apparaten zoals condensatoren, spanningsregelaars en reactoren kunnen ook worden gevestigd op een onderstation.
onderstations mogen zich op het oppervlak bevinden in omheinde omheiningen, ondergronds of in speciale gebouwen. Hoogbouw kan meerdere overdekte onderstations hebben. Indoor onderstations zijn meestal te vinden in stedelijke gebieden om het geluid van de transformatoren te verminderen, om redenen van uiterlijk, of om schakelapparatuur te beschermen tegen extreme klimaat-of vervuilingsomstandigheden.,
Er moet een aardingssysteem worden ontworpen. De totale grondpotentiaal stijging, en de gradiënten in potentiaal tijdens een fout (genoemd touch en stap potentialen), moeten worden berekend om voorbijgangers te beschermen tijdens een kortsluiting in het transmissiesysteem. Aardfouten in een onderstation kunnen een potentiële stijging van de grond veroorzaken. Stromingen die in het aardoppervlak stromen tijdens een fout kunnen ertoe leiden dat metalen objecten een aanzienlijk andere spanning hebben dan de grond onder iemands voeten; dit aanraakpotentieel vormt een gevaar voor elektrocutie., Wanneer een onderstation een metalen hek heeft, moet het goed geaard zijn om mensen tegen dit gevaar te beschermen.
de belangrijkste problemen waarmee een ingenieur wordt geconfronteerd zijn betrouwbaarheid en kosten. Een goed ontwerp probeert een evenwicht tussen deze twee te vinden, om betrouwbaarheid te bereiken zonder buitensporige kosten. Het ontwerp moet ook uitbreiding van het station mogelijk maken, indien nodig.
locatie selectiedit
selectie van de locatie van een onderstation moet rekening houden met vele factoren., Voldoende landoppervlak is vereist voor de installatie van apparatuur met de nodige openingen voor elektrische veiligheid, en voor de toegang tot grote apparaten zoals transformatoren te onderhouden.
wanneer grond duur is, zoals in stedelijke gebieden, kan gasgeïsoleerde schakelapparatuur in het algemeen geld besparen. Onderstations in kustgebieden die worden getroffen door overstromingen en tropische stormen kunnen vaak een verhoogde structuur vereisen om apparatuur die gevoelig is voor pieken tegen deze elementen te verharden. De site moet ruimte hebben voor uitbreiding als gevolg van belastinggroei of geplande transmissie toevoegingen., Er moet rekening worden gehouden met de milieueffecten van het onderstation, zoals drainage, lawaai en wegverkeer.
de locatie van het onderstation moet redelijk centraal staan in het te bedienen distributiegebied. De site moet beveiligd zijn tegen inbraak door voorbijgangers, zowel om mensen te beschermen tegen letsel door elektrische schokken of bogen, en om het elektrische systeem te beschermen tegen verkeerde werking als gevolg van vandalisme.
Design diagramsEdit
Tottenham Substation, gelegen in wild parkland in Noord-Londen.,
de eerste stap in de planning van een indeling van een onderstation is het opstellen van een éénregelig diagram, dat in vereenvoudigde vorm de vereiste schakel-en beveiligingsinrichting toont, evenals de inkomende toevoerleidingen en uitgaande toevoerleidingen of transmissielijnen. Het is een gebruikelijke praktijk van veel elektrische nutsbedrijven om een-lijn schema ‘ s met de belangrijkste elementen (lijnen, schakelaars, stroomonderbrekers, transformatoren) gerangschikt op de pagina op dezelfde manier als de manier waarop het apparaat zou worden opgesteld in de werkelijke station.,
in een gemeenschappelijk ontwerp hebben binnenkomende lijnen een ontkoppelingsschakelaar en een stroomonderbreker. In sommige gevallen zullen de lijnen niet beide hebben, met ofwel een schakelaar of een stroomonderbreker is alles wat nodig wordt geacht. Een loskoppelingsschakelaar wordt gebruikt om isolatie te verstrekken, aangezien het ladingsstroom niet kan onderbreken. Een stroomonderbreker wordt gebruikt als beveiligingsinrichting om foutstromen automatisch te onderbreken en kan worden gebruikt om belastingen in-en uit te schakelen of om een lijn af te snijden wanneer de stroom in de ‘verkeerde’ richting stroomt., Wanneer een grote foutstroom door de stroomonderbreker stroomt, wordt dit gedetecteerd door het gebruik van stroomtransformatoren. De grootte van de stroomtransformatoruitgangen kan worden gebruikt om de stroomonderbreker te laten struikelen, wat resulteert in een loskoppeling van de belasting die wordt geleverd door de stroomonderbreking vanaf het voedingspunt. Dit is bedoeld om het foutpunt te isoleren van de rest van het systeem, en de rest van het systeem te laten werken met minimale impact. Zowel schakelaars als stroomonderbrekers kunnen lokaal (binnen het onderstation) of op afstand vanuit een controlecentrum worden bediend.,
bij bovengrondse transmissielijnen kan de verspreiding van bliksem en schakelpieken isolatiefouten in de apparatuur van het onderstation veroorzaken. Overspanningsbeveiligingen voor lijningangen worden gebruikt om de apparatuur van het onderstation dienovereenkomstig te beschermen. Isolatiecoördinatiestudies worden uitgebreid uitgevoerd om ervoor te zorgen dat storingen in de apparatuur (en bijbehorende uitval) minimaal zijn.
eenmaal voorbij de schakelcomponenten worden de lijnen van een bepaalde spanning verbonden met een of meer bussen., Dit zijn sets van busbars, meestal in veelvouden van drie, omdat driefasige elektriciteitsdistributie grotendeels universeel is over de hele wereld.
de opstelling van schakelaars, stroomonderbrekers en bussen die worden gebruikt, heeft invloed op de kosten en betrouwbaarheid van het onderstation. Voor belangrijke onderstations kan een ringbus, dubbele bus of zogenaamde “breaker and a half” setup worden gebruikt, zodat het uitvallen van een stroomonderbreker de stroom niet onderbreekt naar andere circuits, en zodat Delen van het onderstation kunnen worden gedeactiveerd voor onderhoud en reparaties., Onderstations die slechts één industriële lading voeden, kunnen minimale schakelvoorzieningen hebben, met name voor kleine installaties.
dit éénregelige diagram illustreert het breaker and a half concept dat vaak wordt gebruikt in schakelinrichtingen.
zodra bussen voor de verschillende spanningsniveaus zijn ingesteld, mogen transformatoren tussen de spanningsniveaus worden aangesloten. Deze zullen weer een stroomonderbreker hebben, net als transmissielijnen, in het geval dat een transformator een fout heeft (meestal een “kortsluiting”genoemd).,
samen met dit heeft een onderstation altijd besturingscircuits die nodig zijn om de verschillende stroomonderbrekers te openen in het geval van een storing van een onderdeel.
AutomationEdit
vroege elektrische onderstations vereist handmatig schakelen of afstellen van apparatuur, en handmatige verzameling van gegevens voor belasting, energieverbruik en abnormale gebeurtenissen., Naarmate de complexiteit van de distributienetten toenam, werd het economisch noodzakelijk om het toezicht op en de controle van de onderstations vanuit een centraal bezochte plaats te automatiseren, om algemene coördinatie mogelijk te maken in geval van noodsituaties en om de exploitatiekosten te verlagen. Vroege inspanningen om de afstandsbediening onderstations gebruikt speciale communicatie draden, vaak lopen naast stroomcircuits. Power-line carrier, Magnetron radio, glasvezelkabels en speciale bedrade afstandsbedieningscircuits zijn allemaal toegepast op Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) voor onderstations., De ontwikkeling van de microprocessor zorgde voor een exponentiële toename van het aantal punten dat economisch gecontroleerd en gemonitord kon worden. Vandaag de dag worden gestandaardiseerde communicatieprotocollen zoals DNP3, IEC 61850 en Modbus, om er maar een paar op te noemen, gebruikt om meerdere intelligente elektronische apparaten in staat te stellen met elkaar te communiceren en met supervisory control centers te communiceren. Gedistribueerde automatische besturing op onderstations is een onderdeel van het zogenaamde smart grid.,Schakelaars, vermogensschakelaars, transformatoren en andere apparaten mogen onderling verbonden zijn door met lucht geïsoleerde kale geleiders die aan een draagconstructie zijn bevestigd. De benodigde luchtruimte neemt toe met de systeemspanning en met de bliksemspanningswaardering. Voor onderstations voor middenspanningsdistributie mag met metaal omsloten schakelapparatuur worden gebruikt en mogen helemaal geen stroomgeleiders worden blootgesteld. Voor hogere spanningen reduceert de gasgeïsoleerde schakelaar de benodigde ruimte rond de live-bus., In plaats van kale geleiders, bus en apparatuur zijn ingebouwd in onder druk staande buisvormige containers gevuld met zwavelhexafluoride (SF6) gas. Dit gas heeft een hogere isolatiewaarde dan lucht, waardoor de afmetingen van het apparaat kunnen worden verminderd. Naast lucht-of SF6-gas zullen Apparaten andere isolatiematerialen gebruiken, zoals transformatorolie, papier, porselein en polymeerisolatoren.
StructureEdit
outdoor, bovengrondse onderstationstructuren omvatten houten paal, rooster metalen toren, en buisvormige metalen structuren, hoewel andere varianten beschikbaar zijn., Waar de ruimte overvloedig is en het uiterlijk van het station geen factor is, bieden stalen roostertorens goedkope ondersteuningen voor transmissielijnen en apparaten. Laag profiel onderstations kunnen worden gespecificeerd in voorstedelijke gebieden waar het uiterlijk kritischer is. Binnenonderstations kunnen gasgeïsoleerde schakelinrichtingen zijn (bij hoge spanningen), of met metaal omsloten of met metaal beklede schakelinrichtingen bij lagere spanningen. Stedelijke en voorstedelijke overdekte onderstations kunnen aan de buitenkant worden afgewerkt om op te gaan met andere gebouwen in het gebied.,
een compact onderstation is over het algemeen een buitenonderstation dat is gebouwd in een metalen behuizing, waarin elk onderdeel van de elektrische apparatuur zich zeer dicht bij elkaar bevindt om een relatief kleinere voetafdruk van het onderstation te creëren.