Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.02.1984, Blaðsíða 23

Ragnar Fransis Munasinghe:
Skipulag safnteinakerfa
fyrir háspennu-aðveitustöðvar
INNGANGUR
Við áætlanagerð fyrir aðveitustöð
verður að gera ráð fyrir þeim kröfum,
sem gerðar verða til flutnings- og dreifi-
kerfisins í framtíðinni. Líftími aðveitu-
stöðvar er langur og því er við hönnun
nauðsynlegt að sjá fyrir framtíðarþarf-
ir. Til dæmis er gert ráð fyrir að
aðveitustöð sé rekstrarhæf í minnst 25
ár. Þetta þýðir í raun að gera verður
langtímaáætlun.
Nokkrum þáttum í áætlanagerð fyrir
aðveitustöðvar er lýst hér á eftir, þ. e.
skipulagi aðveitustöðva og áreiðanleika
grunntenginga þeirra.
ÁREIÐANLEIKI GRUNN-
TENGINGA
Aðveitustöð er byggð úr margvísleg-
um einingum, svo sem aflrofum, tein-
rofum, mælaspennum og safnteinum
með ýmsu fyrirkomulagi. Allar þessar
einingar hafa ákveðinn öryggisstuðul,
svonefnt einingaröryggi. Með því að
skoða samverkan þeirra í aðveitustöð-
inni er mögulegt að ákveða t. d.
áreiðanleika grunnkerfisins eða heillar
aðveitustöðvar. Áreiðanleikinn ákvarð-
ast annars vegar af bilanatíðni hvers ein-
staks hlutar og safnteinafyrirkomulagi
og hins vegar af fyrirkomulagi varabún-
aðar í stöðinni. Af þessu leiðir, að val
safnteinafyrirkomulagsins er mjög
mikilvægt fyrir áreiðanleika kerfisins.
Margs konar bilanir geta átt sér stað
og hafa þær mjög mismunandi afleið-
ingar, sem ákvarðast af skipulagi
aðveitustöðvarinnar. í einföldu safn-
teinakerfi án skiptirofa (bus section-
alizer), svo dæmi sé tekið, mun skamm-
hlaup á safnteinum orsaka aftengingu
allrar stöðvarinnar. Aftur á móti mundi
sama bilun í aðveitustöð með 1 Vi afl-
rofakerfi ekki valda truflun í netinu.
Bilun í stjórnbúnaði, sem orsakar slysa-
útslátt aflrofa, veldur stöðvun á orku-
afhendingu (straumleysi). í hringtengdu
kerfi verður hins vegar engin truflun í
slíkum tilfellum.
Mikilvægt er því að taka þessar hliðar
áreiðanleika orkuafhendingarinnar með
í dæmið þegar unnin er áætlun um
aðveitustöð og því nauðsynlegt að fram-
kvæma áreiðanleikagreiningu. Tilgang-
ur slíkrar greiningar er að hanna
aðveitustöðina þannig, að stöðug orku-
afhending sé tryggð án óþarfa umfram-
búnaðar.
FYRIRKOMULAG í
AÐVEITUSTÖÐVUM
Fyrirkomulag í aðveitustöð verður að
henta þeirri gerð dreifikerfis, sem fyrir
hendi er (geislað, hringtengt, möskvað).
Það er staðreynd, að hverju dreifikerfi
hæfir ákveðinn tengingarmáti. Þessar
tengingar hæfa bæði „centralized” og
„decentralized” orkukerfum og má
flokka þær í þrennt eftir uppbyggingu.
1. Safnteina-tengingar
2. Aflrofa-tengingar
3. Einfaldaðar tengingar
Kerfi með safnteinatengingum (sjá
skýringarmynd) einkennast af miklum
sveigjanleika og alhæfni. Teinrofarnir
eru notaðir til að velja safnteinana og til
að einangra og tengja framhjá aflrofan-
um. Nota má allt að fjögurra teina kerfi
ásamt framhjátengingu, eftir því hvaða
kröfur rekstur kerfisins gerir. Slík marg-
föld kerfi eru notuð almennt þar sem
nauðsyn er á aðskildum rekstri og
snöggrofi til að takmarka skamm-
hlaupsaflið. Með framhjáhlaupi er hægt
að einangra hverja fæðulínu fyrir sig og
yfirfara kerfið án nokkurrar truflunar
hjá notanda.
Safnteinakerfið er þó þeim ann-
mörkum háð, að ef teinakerfið bilar
getur orkuafhending stöðvast að hluta
Ragnar Fransis Munasinghe lauk M. Sc.
prófi í rafmagnsverkfrœði við Orku-
stofnun Moskvuborgar 1966. Verkfr.
hjá raforkuráði Sri Lanka 1966—70,
aðstoðarverkfr. við rannsóknir hjá
Orkustofnun Moskvuborgar 1970—73,
verkfr. við áœtlanadeild Rafmagns-
veitna ríkisins 1974—76, að viðhalds-
störfum við orkuver Viktoríufossa í
Livingstone í Zambíu 1977—80 og við
áætlanadeild Rafmagnsveitna ríkisins
frá 1980.
eða alveg. í mjög stórum aðveitustöðv-
um má samt nota slíkar tengingar með
viðunandi árangri.
Aflrofa-tengingar einkennast af trufl-
analausri afhendingu orku, sem hægt er
að reiða sig á, jafnvel í bilanatilvikum.
Orkuafhendingin er til dæmis trygg við
skammhlaup eða bilun í safnteinum eða
aflrofa. Þessar tengingar eru aðallega
notaðar í stöðvum fyrir orkuver og í
flutningskerfinu, þar eð orkuafhending
er afar trygg og auðvelt er að aftengja
aðra hluta kerfisins til eftirlits og við-
halds.
Einfaldaðar tengingar einkennast af
litlum sveigjanleika og fáum varamögu-
leikum. Rekstrareiningarnar eru tengd-
ar næstum óaðskiljanlega viðkomandi
línum og tengibúnaði og henta því vel
millispennudreifikerfum. H-tengingarn-
ar (sjá skýringarmynd) eru sérstaklega
mikilvægar í þessu tilliti. Safnteinar eru
óþarfir og aðeins lágmarks rofabúnaður
nauðsynlegur. Útvíkkun á H-tenging-
unni er ,,cascade”-tenging, þ. e. kerfi
sem þarf fleiri en tvo innkomandi tengi-
punkta og aflspenna. Ennþá einfaldari
tenging er einingakerfið, sem sameinar
línu, spenni og aflrofa. Þessi eininga-
kerfi eru ýmist með eða án linuteinrofa
og framhjátengingar. Að síðustu eru
það „kerfi án teinrofa”, sem líta má á
sem einfölduð kerfi. Dæmi um þetta eru
kerfi með aflrofum sent hægt er að
skipta um á einfaldan hátt (Draw out).
TÍMARIT VFÍ 1984 — 15