Stacje transformatorowe SN/nn – charakterystyka, budowa, dobór
26
wyższym niż 1 kV w zakresie ochrony przeciwporażeniowej dodatkowej.
Obecnie w kraju najczęściej instaluje się prefabrykowane stacje transfor-
matorowe SN/nn. Wytwarzane są one w firmie producenta, a następ-
nie przewożone na miejsce instalacji, gdzie odbywa się ich posadowie-
nie, wyposażenie w transformator, podłączenie kabli wewnętrznych do
jego zacisków oraz zewnętrznych po stronie SN i po stronie odbioru.
Czas instalacji kompletnej stacji wynosi od kilku do kilkunastu godzin –
w zależności od rodzaju stacji i stopnia zaawansowania jej prefabrykacji.
Wymagania konstrukcyjne prefabrykowanych stacji transformatorowych
określone są w normie PN-EN 62271-202. Uwzględnia ona wszystkie
zjawiska, jakie mogą wystąpić podczas eksploatacji kompletnej stacji,
zarówno w stanie stabilnej pracy oraz w przypadku awarii. Ze względu
na ogólną dostępność tych stacji duży nacisk położono na bezpieczeń-
stwo obsługi i osób postronnych.
Prefabrykowane stacje transformatorowe mają obudowy żelbetowe
(beton klas C25/30, C30/37 albo B45, zbrojony) lub metalowe, stano-
wiące monolit z fundamentem, bądź mocuje się je bezpośrednio na fun-
damencie. Obudowy wyposażone są w otwory wentylacyjne w drzwiach,
na ścianach bocznych lub pod dachem, co gwarantuje wewnętrzną,
naturalną cyrkulację powietrza (ma to znaczenie w przypadku stacji
bezobsługowych). Stosowane są rozwiązania z trzema ścianami oddziele-
nia ppoż., w których wentylację zapewniają otwory w drzwiach lub szcze-
liny usytuowane pod dachem. Otwory wentylacyjne i drzwi wykonane
są z profili stalowych zabezpieczonych przed korozją lub z profili alumi-
niowych, zapewniających wymagany stopień ochrony IP. Dachy w sta-
cjach są wyposażone w różne rozwiązania – stanowią monolit z obu-
dową i fundamentem, ewentualnie dach i/lub fundament to elementy
odejmowalne. Wewnętrzny układ uziemiający stacji jest realizowany np.
z wewnętrzną szyną wyrównawczą potencjału lub z wewnętrznymi połą-
czeniami uziemiającymi, doprowadzonymi przez złącza kontrolne do
zewnętrznych zacisków uziomowych stacji i dalej – do zewnętrznej insta-
lacji uziemiającej, otaczającej stację. Zbrojenie obudowy, metalowe ele-
menty konstrukcji, otworów wentylacyjnych i drzwi także pozostają uzie-
mione. Tory uziemiające po stronie SN wewnątrz i na zewnątrz stacji
dobierane są odpowiednio do narażeń spodziewanych w sieci, w której
stacja będzie instalowana. W krajowych sieciach średniego napięcia, pra-
cujących z izolowanym punktem neutralnym lub z kompensacją, należy
uwzględniać zagrożenia, jakie mogą pojawić się po stronie SN stacji,
wynikające z podwójnego zwarcia z ziemią. Kable zasilające i odbiorcze
wprowadzane są przez przepusty usytuowane w fundamencie stacji, czę-
sto z zabezpieczeniem przed przedostawaniem się wilgoci do jej wnętrza.
W ramach wdrażania inteligentnych sieci elektroenergetycznych nastę-
puje optymalizacja sieci średniego napięcia. W efekcie instalowane są
rozdzielnice wyposażone w inteligentne pola pomiarowe pozwalające na
automatyzację systemu rozliczania odbiorców energii. Rośnie zaintereso-
wanie nowoczesnymi rozwiązaniami technicznymi w dziedzinie zabezpie-
czeń, zdalnego monitoringu i sterowania cyklami łączeniowymi bezpo-
średnio z punktu dyspozytorskiego. Stąd opcjonalnie oferowane są stacje
z zainstalowanymi układami telesterowania, co determinuje zakresy
ich badań.
Normy, dotyczące prefabrykowanych stacji transformatorowych
oraz stacji instalowanych w pomieszczeniach ruchu elektrycznego
(projekt normy powstaje w IEC), zawierają wymagania dla obiektów,
w których instalowane są komponenty, tzn. transformator (olejowy
lub suchy), rozdzielnica SN i rozdzielnica nn (lub ich kombinacja),
połączenia wewnętrzne między transformatorem i rozdzielnicami oraz
połączenia uziemiające. Stacje prefabrykowane, do których odnosi się
norma PN-EN 62271-202, zawsze zawierają transformator SN/nn, przy
czym norma nie definiuje maks. liczby transformatorów ani mocy sta-
cji. Uwzględnia ona wymagania konstrukcyjne dla obudowy stacji (bio-
rąc pod uwagę ochronę środowiska), połączeń uziemiających, doboru
komponentów (rozdzielnic) – spełnienie tych warunków jest konieczne,
aby stację można było uznać za bezpieczną. Wymaga się, aby wszyst-
kie komponenty miały udokumentowane badania typu według norm
przedmiotowych [1]. Jednak nie gwarantuje to prawidłowej pracy sta-
cji transformatorowej. Dopiero pozytywne wyniki badań typu kompletnie
wyposażonej stacji, wykonane zgodnie z wymaganiami normy PN-EN
62271-202, uwzględniającej wszystkie narażenia stacji podczas jej eks-
ploatacji, mogą wskazywać na prawidłową konstrukcję, właściwy dobór
komponentów, a więc na niezawodną i bezpieczną pracę.
x x x
Wymagania w zakresie badań stacji
transformatorowych
Badania typu mają na celu potwierdzenie deklarowanych przez
wytwórcę parametrów technicznych i właściwości badanego urządzenia.
Obecnie normy odnoszą się jedynie do prefabrykowanych stacji trans-
formatorowych SN/nn. Oczywiste jest, że wymagania normalizacyjne są
tak sformułowane, aby dane urządzenie sprawdzić w najbardziej nieko-
rzystnych warunkach, które w typowych układach rzeczywistych mogą
być łagodniejsze. Takie postępowanie gwarantuje prawidłową eksploa-
tację stacji w różnych ekstremalnych okolicznościach, np. podczas nad-
miernego nasłonecznienia. W ramach badań typu wykonuje się próby
niszczące, po których urządzenie nie nadaje się do dalszej pracy, ale
powinno pozostać bezpieczne dla otoczenia. Są to próby w warunkach
wewnętrznego zwarcia łukowego, decydujące o bezpieczeństwie osób
obsługujących oraz postronnych.
Przy założeniu, że wszystkie komponenty stacji mają udokumentowane
badania typu według norm przedmiotowych, zakres badań typu sta-
cji transformatorowej na podstawie PN-EN 62271-202 obejmuje próby
obowiązkowe (sprawdzenie izolacji połączeń wewnętrznych stacji napię-
ciem udarowym – 1,2/50 μs/μs, 10 udarów obu biegunowości – i napię-
ciem przemiennym 50 Hz, na sucho; sprawdzenie nagrzewania i okre-
ślenie klasy obudowy, wytrzymałości zwarciowej obwodu głównego po
stronie SN i nn oraz połączeń uziemiających stacji, stopnia ochrony,
wytrzymałości obudowy na mechaniczne narażenia – obciążenie dachu
i uderzenia, działania obwodów pomocniczych i sterowniczych; spraw-
dzenie i ocena skutków łuku powstałego w wyniku zwarcia wewnętrz-
nego, klasy IAC-A, -B lub -AB – jeżeli ma zastosowanie; próby kom-
patybilności elektromagnetycznej EMC – jeżeli ma zastosowanie) oraz
opcjonalne – do uzgodnienia między producentem i użytkownikiem
(ocena poziomu hałasu; pomiar pola elektromagnetycznego generowa-
nego przez stację prefabrykowaną). Pozytywne wyniki ww. badań, prze-
prowadzonych przez niezależne akredytowane laboratorium badawcze,
gwarantują prefabrykowanym stacjom transformatorowym długotrwałą,
bezawaryjną eksploatację.
Na podstawie badań, wykonywanych w laboratoriach Instytutu Ener-
getyki, można stwierdzić, że projektanci stacji największy problem mają
z zapewnieniem w nich naturalnej wentylacji, co szczególnie dotyczy stacji
o małych gabarytach oraz z trzema ścianami oddzielenia ppoż. Również
w przypadku takich rozwiązań naturalna wentylacja jest ekonomicznie
uzasadniona przy założeniu bezobsługowości stacji. Zastosowanie
dodatkowych wentylatorów jest dopuszczane, jednak wiąże się to
