Stacje transformatorowe kontenerowe i słupowe SN/nn służą do przekształcania średniego napięcia na napięcie dostosowane do zasilania urządzeń i instalacji po stronie odbiorców końcowych – osiedli mieszkaniowych, obiektów użyteczności publicznej, zakładów, warsztatów, skupisk wiejskich itp. Konstrukcje obu typów stacji podlegają ściśle określonym wymaganiom narzucanym przez normy.

Stacje transformatorowe kontenerowe mogą zasilać w energię elektryczną odbiorców użyteczności publicznej, osiedla mieszkaniowe w miastach, na terenach podmiejskich oraz na wsi. Mogą również dostarczać energię do zakładów przemysłowych, rzemieślniczych, innych warsztatów pracy oraz na tereny placów budowy i rozbiórki. W stacjach kontenerowych stosuje się rozwiązania powtarzalne. Mogą one różnić się między sobą usytuowaniem urządzeń w zależności od potrzeb lub wymiarów pomieszczeń. Kontenerowe stacje transformatorowe przywożone są na miejsce zainstalowania kompletnie wyposażone. Po usytuowaniu wymagają jedynie wstawienia i przyłączenia transformatora, podłączenia kabli SN, nn oraz instalacji uziemiającej.

Stacje kontenerowe – wymagania ogólne

Elektroenergetyczne stacje transformatorowo-rozdzielcze SN/nn budowane są w oparciu o wymagania normy PN-EN 62271-202: 2010 Wysokonapięciowa aparatura rozdzielcza i sterownicza – Część 202: Stacje transformatorowe prefabrykowane wysokiego napięcia na niskie napięcie. Norma ta określa ogólne wymagania konstrukcyjne, warunki pracy i dane znamionowe prefabrykowanych napowietrznych stacji transformatorowych zasilanych kablami, instalowanych w miejscach ogólnie dostępnych. Norma dotyczy stacji prądu przemiennego o częstotliwości sieciowej do 60 Hz włącznie, na napięcia znamionowe powyżej 1 kV do 52 kV włącznie, wyposażonych w jeden lub więcej transformatorów. Prawidłowość konstrukcji i przeznaczenia stacji są weryfikowane za pomocą opisanych w normie badań typu. Stacje tego rodzaju mają zazwyczaj moc od 100 do 5000 kVA. Moc stacji transformatorowej jest determinowana przez moc zainstalowanego transformatora lub transformatorów. Z punktu widzenia przeznaczenia stacje można podzielić na miejskie, wiejskie, przemysłowe i specjalnego przeznaczenia. Stacje kontenerowe prefabrykowane są przystosowane do pracy w normalnych warunkach atmosferycznych.

Budowa

Kontenerowe stacje transformatorowe mogą mieć obudowy betonowe, aluminiowe lub stalowe. Stacje kontenerowe przeznaczone są do ustawienia wolnostojącego i przystosowane do współpracy z siecią kablową lub kablowo-napowietrzną średniego napięcia o układzie pierścieniowym lub promieniowym oraz z siecią kablową niskiego napięcia. Czasem wykorzystywane są jako stacje końcowe. Stacje mogą być przeznaczone do obsługi od wewnątrz lub z zewnątrz w zależności od konstrukcji obudowy. Każda stacja transformatorowa jest wyposażona w tabliczkę znamionową zawierającą m.in. nazwę producenta lub znak firmowy, podstawowe dane znamionowe, numer fabryczny i datę produkcji.

Bezpieczeństwo eksploatacji
Podstawowym wymaganiem powołanej normy jest bezpieczeństwo eksploatacji stacji prefabrykowanych w warunkach normalnej pracy i w przypadku zakłóceń, bezpieczeństwo osób w jej otoczeniu oraz bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Eksploatacja stacji obejmuje obsługę przez osoby wykwalifikowane, tzn. posiadające świadectwo kwalifikacyjne wydane przez komisję kwalifikacyjną, oględziny, przeglądy oraz konserwacje. W zależności od konstrukcji wszystkie te czynności mogą być wykonywane z zewnątrz lub wewnątrz stacji. Ponadto obudowa stacji musi być tak skonstruowana, aby ograniczyć dostęp osób niepowołanych. Części obudowy z materiałów nieprzewodzących prądu elektrycznego powinny spełniać wysokie wymagania izolacyjne potwierdzone próbami opisanymi w normie.

Wentylacja
Ważnym wymaganiem w stosunku do stacji prefabrykowanych – kontenerowych jest wentylacja, pełniąca jednocześnie rolę chłodzącą. Podstawowym sposobem chłodzenia powinna być wentylacja naturalna – grawitacyjna, której wydajność decyduje o zakwalifikowaniu obudowy do jednej z tzw. klas obudowy. Przykładem sposobu wentylowania odpowiadającego wymaganiom normy jest wentylacja oparta na systemie kominowym. Polega ona na tym, że otwory do czerpania powietrza wentylacyjnego umieszczone są w podłodze stacji, a otwory wyrzutowe w ścianach pod dachem na niedostępnej wysokości. Takie usytuowanie otworów wentylacyjnych ma również wpływ na bezpieczeństwo osób postronnych, które mogą znaleźć się w bezpośredniej bliskości stacji w czasie wyładowania łukowego w jej środku. Wentylacja w systemie kominowym ma zazwyczaj wydajność wystarczającą do stworzenia właściwych warunków chłodzenia transformatorów, rozdzielnic, aparatury łączeniowej na obydwu poziomach napięcia, okablowania i aparatury pomocniczej – liczników energii elektrycznej, kondensatorów do poprawy współczynnika mocy. Wentylacja sztuczna może być wykonana na podstawie porozumienia producenta z użytkownikiem. Próby bezpieczeństwa dotyczące wewnętrznego łuku elektrycznego powinny być wykonywane z zamontowanymi w stacji wszystkimi komponentami.

Wytrzymałość
Obudowa stacji transformatorowej prefabrykowanej powinna mieć odpowiednią wytrzymałość na następujące obciążenia zewnętrzne:
• minimalną wytrzymałość dachu 2500 N/m²; jeżeli stacja ma być instalowana w miejscach o spodziewanych narażeniach na dodatkowe obciążenia np. śniegu, należy również uwzględnić lokalne przepisy i wymagania w tym zakresie,
• oddziaływania wiatru,
• zewnętrzne udary mechaniczne, np. na placach budów lub rozbiórki; drzwi, pokrywy i zamknięcia otworów wentylacyjnych powinny być odporne na udary mechaniczne z energią minimum 20J (IK10).

Ochrona przed skutkami wycieku
Do ochrony przed skutkami wycieku oleju transformatorowego w wyniku uszkodzenia wewnętrznego montowane są zbiorniki retencyjne – jako części składowe obudowy mogące pomieścić:
• każdy pojedynczy zbiornik – całkowitą objętość cieczy niebezpiecznej mogącej wyciec z transformatora lub rozdzielnicy,
• wspólne zbiorniki – całkowitą objętość cieczy niebezpiecznych odpowiadającą pojemności największego elementu stacji, np. transformatora, rozdzielnicy.

Klasa znamionowa obudowy i stopień ochrony
Klasa znamionowa obudowy powinna być właściwa dla znamionowej mocy maksymalnej prefabrykowanej stacji transformatorowej. Klasa ta jest stosowana do określenia współczynnika obciążenia transformatora, który zapewnia nieprzekroczenie granicznych dopuszczalnych temperatur podanych w normach. Norma przewiduje sześć klas obudowy – klasę 5, 10, 15, 20, 25 i 30, co odpowiada maksymalnej wartości różnicy przyrostu temperatury transformatora – odpowiednio 5K, 10K, 15K, 20K, 25K, 30K. Wartości te stanowią różnicę między temperaturą transformatora mierzoną zgodnie z normą a temperaturą otoczenia w pomieszczeniu laboratorium. Najbardziej odpowiednią klasą do stacji transformatorowych jest klasa 5, zaś zupełnie nieodpowiednią klasa 30.
Stopień ochrony obudowy stacji powinien odpowiadać wymaganiom normy PN-EN 60529 i nie może być mniejszy niż IP23D, co zapewnia ochronę osób przed niezamierzonym dostępem do części niebezpiecznych i ochronę wyposażenia stacji przed przedostawaniem się do wnętrza obudowy ciał stałych i wody. W stacjach prefabrykowanych przedziałowych każdy przedział może mieć stopień ochrony określony osobno.
Kable ziemne wprowadzane do stacji transformatorowych kontenerowych powinny być zabezpieczone przed uszkodzeniami mechanicznymi i gryzoniami. Otwory w obudowie, przez które przechodzą kable, powinny być uszczelnione przed przenikaniem wilgoci. Wymagania te spełniają różnego rodzaju materiały i sposoby uszczelniania, m.in. termokurczliwe przepusty, zaprawy wodoodporne, przepusty prefabrykowane itp.

Wyposażenie stacji
Wewnątrz stacji instalowane są standardowo trzy podstawowe elementy:
• rozdzielnica średniego napięcia (SN),
• transformator lub transformatory olejowe lub żywiczne,
• rozdzielnica niskiego napięcia.
Opcjonalnie w stacji kontenerowej może być montowane dodatkowe wyposażenie zgodnie z życzeniem odbiorcy, np.:
• tablice licznikowe i przekładniki,
• baterie kondensatorów,
• zespoły prądotwórcze,
• klimatyzacja,
• dodatkowa wentylacja.
Po stronie średniego napięcia mogą być instalowane rozdzielnice z izolacją powietrzną lub gazową SF6. W zależności od potrzeb rozdzielnice średniego napięcia mogą być wyposażone w następujące pola:
• transformatorowe,
• liniowe,
• sprzęgłowe,
• szynowe,
• wyłącznikowe,
• pomiarowe.
Pola liniowe wyposażane są w rozłączniki i uziemniki, natomiast pola transformatorowe w rozłączniki bezpiecznikowe z uziemnikami. Zazwyczaj wykonanie pól umożliwia oddzielenie szyn zbiorczych będących pod napięciem płytą izolacyjną, co umożliwia bezpieczne wykonywanie czynności serwisowych.

Stacje transformatorowe słupowe SN/nn

Słupowe stacje transformatorowe służą do zasilania energią elektryczną odbiorców miejskich, osiedlowych, wiejskich oraz zakładów przemysłowo-handlowych. Mogą być wsparte na konstrukcjach z żerdzi betonowych wirowych, stalowych, rzadziej drewnianych. Zazwyczaj konstrukcję nośną stacji słupowej stanowi słup z pojedynczej lub podwójnej żerdzi strunobetonowej wirowanej. Żerdzie wybiera się z katalogów na podstawie danych zawartych w albumach stacji. Obciążenia statyczne konstrukcji nośnej nie mogą przekraczać sił dopuszczalnych długotrwale podawanych na schematach obciążeń. Obok żerdzi strunobetonowych występują konstrukcje stalowe, zaprojektowane głównie z kształtowników zimnogiętych. Konstrukcje te przeznaczone są do cynkowania na gorąco po montażu. Niekiedy producenci oferują również niewielkie stacje napowietrzne na żerdziach drewnianych.
Budowa słupowych stacji transformatorowych pomyślana jest jako krańcowy element w linii średniego i niskiego napięcia, ale mogą one pełnić także funkcję słupów przelotowych, lecz tylko w liniach średniego napięcia. Stacje tego typu są zaprojektowane tak, aby konstrukcja umożliwiała montaż transformatorów o mocy 400 kVA, których masa nie będzie większa od 1650 kg. Ze względu na moc i masę transformatorów stacje podzielone są na trzy zasadnicze grupy: do 100 kVA, od 160 do 250 kVA i 400 kVA.

Wyposażenie stacji po stronie średniego napięcia
Linia zasilająca średniego napięcia połączona jest z transformatorem przez odłącznik (rozłącznik) z uziemnikiem i podstawy bezpiecznikowe SN. W podobny sposób połączona jest z transformatorem wprowadzona na stację i zakończona głowicami kablowymi kablowa linia zasilająca SN. Wszystkie stacje mogą występować w wersji uproszczonej, tzn. bez podstaw bezpiecznikowych SN. Ponadto stacje uproszczone nie mają zamontowanych pomostów obsługi. Konstrukcje stacji umożliwiają montaż ograniczników przepięć średniego napięcia.

Wyposażenie stacji po stronie niskiego napięcia
Wyposażenie stacji po stronie niskiego napięcia uwarunkowane jest charakterem wyprowadzeń obwodów niskiego napięcia. Rozdział obwodów nn w zależności od potrzeb może być wykonany z zastosowaniem rozdzielnic montowanych na żerdzi stacyjnej lub wolnostojących, złączy kablowych wolnostojących, szaf oświetleniowych słupowych i wolnostojących oraz rozłączników słupowych niskiego napięcia. Połączenia transformator – rozdzielnica niskiego napięcia, złącza, szafy wolnostojące przeważnie wykonuje się kablami YAKY lub YKY. Podobnie realizuje się połączenia rozdzielnic i szaf słupowych z napowietrznymi obwodami nn wykonanymi przewodami gołymi. Przewody izolowane linii niskiego napięcia mogą być wprowadzone bezpośrednio do rozdzielnicy. Kable i przewody prowadzone na stacji mogą być instalowane na drabinkach kablowych lub za pomocą uchwytów i taśm mocowanych bezpośrednio do żerdzi. Połączenie kabli i przewodów do zacisków transformatora zależy od mocy transformatora i zastosowanych kabli. Szczegóły dotyczące tych połączeń podawane są przez producentów stacji.

Opracowano na podstawie
materiałów firmowych i norm