Stacja transformatorowa SN/nn od środka

Rola stacji SN/nn w sieci dystrybucyjnej

Stacja transformatorowa SN/nn ma trzy podstawowe zadania:

• transformację napięcia ze średniego (np. 15 lub 20 kV) do niskiego (0,4 kV);
• rozdział energii na kilka obwodów niskiego napięcia zasilających odbiorców w okolicy;
• łączenie i zabezpieczenie — umożliwia wyłączenie transformatora lub obwodów, chroni je przed skutkami zwarć i przeciążeń, a w stacjach z kilkoma polami liniowymi pozwala też na przełączanie zasilania po stronie SN.

W sieci dystrybucyjnej takich stacji są dziesiątki tysięcy. W miastach to najczęściej stacje wnętrzowe i kontenerowe, na terenach wiejskich wciąż bardzo wiele jest stacji słupowych.

Lokalizacja stacji nie jest przypadkowa. Projektant stara się umieścić ją możliwie blisko „środka ciężkości” obciążenia, czyli tam, gdzie skupiona jest większość odbiorców. Im krótsze obwody niskiego napięcia, tym mniejsze spadki napięcia i straty energii, a odbiorcy na końcach obwodów mają lepsze parametry zasilania. Dlatego przy rozbudowie zabudowy operatorzy często dokładają nowe stacje zamiast wydłużać istniejące obwody nn.

Rodzaje stacji: słupowe, kontenerowe, wnętrzowe

Rodzaj stacji	Charakterystyka	Typowe zastosowanie
Słupowa	transformator zamocowany na konstrukcji słupowej, zasilanie z linii napowietrznej, rozdzielnica nn w szafce na słupie lub u jego podstawy	tereny wiejskie, mniejsze moce i niewielkie grupy odbiorców
Kontenerowa (kompaktowa)	prefabrykowana obudowa betonowa lub metalowa z rozdzielnicą SN, transformatorem i rozdzielnicą nn; obsługa z zewnątrz lub z korytarza wewnątrz	sieci kablowe, osiedla, zakłady, farmy PV, skablowane obszary wiejskie
Wnętrzowa (w budynku)	urządzenia zabudowane w budynku murowanym lub w wydzielonym pomieszczeniu innego obiektu	śródmieścia, duże obiekty, zakłady przemysłowe

W nowych sieciach kablowych dominują stacje kontenerowe. Są dostarczane na budowę jako gotowe, sprawdzone w fabryce moduły, co skraca czas montażu na miejscu i ułatwia zachowanie powtarzalnej jakości.

Wybór rodzaju stacji zależy od kilku czynników: sposobu zasilania (linia napowietrzna czy kablowa), wymaganej mocy i liczby obwodów nn, dostępności terenu, wymagań operatora co do możliwości rozbudowy oraz warunków dojazdu dla obsługi i ewentualnej wymiany transformatora. Operatorzy mają zwykle własne standardy, które określają dopuszczone typy stacji i ich wyposażenie.

Stacja słupowa — jak jest zbudowana

Stacja słupowa jest najprostszym typem stacji SN/nn. Na słupie lub zespole słupów montuje się:

• odłącznik lub rozłącznik napowietrzny — pozwala odłączyć stację od linii SN, np. na czas prac;
• bezpieczniki SN — chronią sieć przed skutkami zwarcia w transformatorze;
• ograniczniki przepięć — chronią transformator przed przepięciami atmosferycznymi;
• transformator — zwykle olejowy, w wykonaniu napowietrznym;
• rozdzielnicę nn — szafkę z zabezpieczeniami obwodów niskiego napięcia wychodzących do odbiorców.

Zaletą stacji słupowej jest niski koszt i mała zajętość terenu, wadą — ograniczona moc, wrażliwość na warunki atmosferyczne i zależność od linii napowietrznej. Dlatego przy skablowaniu linii SN stacje słupowe są często demontowane i zastępowane stacjami kontenerowymi.

Prace przy stacji słupowej wymagają wyłączenia linii lub odgałęzienia, z którego jest zasilana, i wykonywane są z zachowaniem procedur operatora, w tym przygotowania miejsca pracy przez uprawnione osoby. Montaż transformatora na konstrukcji wymaga też odpowiedniego sprzętu do podnoszenia.

Stacja kontenerowa — co jest w środku

Typowa stacja kontenerowa składa się z trzech przedziałów lub stref:

1. Przedział SN z rozdzielnicą średniego napięcia, do której przyłączone są kable SN zakończone głowicami (często konektorowymi).
2. Komora transformatora z transformatorem SN/nn i misą olejową.
3. Przedział nn z rozdzielnicą niskiego napięcia, z której wychodzą kable do odbiorców lub złączy kablowych.

Obudowa stoi na fundamencie lub prefabrykowanej części podziemnej, w której znajduje się przestrzeń kablowa — kable wprowadza się do niej przez szczelne przepusty. Obudowa zapewnia wentylację naturalną komory transformatora, ochronę przed wodą i dostępem osób niepowołanych oraz wyposażona jest w oznakowanie ostrzegawcze.

Stacje różnią się sposobem obsługi. W stacjach obsługiwanych z zewnątrz drzwi otwierają się bezpośrednio na poszczególne przedziały, a obsługa odbywa się z poziomu terenu. Stacje z korytarzem obsługi są większe, ale pozwalają na wykonywanie czynności łączeniowych pod dachem, niezależnie od pogody. Wybór zależy od standardów operatora, dostępnego miejsca i przewidywanej mocy.

Rozdzielnica SN — pola liniowe i transformatorowe

Rozdzielnica SN składa się z pól, z których każde ma określone zadanie:

• pola liniowe — do nich przyłącza się kable linii SN; dwa pola liniowe pozwalają włączyć stację „w przelocie”, tak by linia mogła być zasilana z obu kierunków;
• pole transformatorowe — zasila transformator, najczęściej przez rozłącznik z bezpiecznikami SN;
• pola pomiarowe lub odgałęźne — w zależności od funkcji stacji, np. w stacjach przyłączających odbiorców lub źródła OZE.

Współczesne stacje wyposaża się zwykle w kompaktowe rozdzielnice w izolacji gazowej lub powietrznej, z uziemnikami i blokadami zapewniającymi bezpieczną obsługę. W sieciach, w których operator stosuje automatykę, pola liniowe mogą mieć napędy silnikowe i sterowanie zdalne przez telemechanikę, a także wskaźniki przepływu prądu zwarciowego ułatwiające lokalizację awarii.

Transformator SN/nn

Sercem stacji jest transformator, który obniża napięcie z poziomu SN do 0,4 kV. W sieciach dystrybucyjnych dominują transformatory olejowe w wykonaniu hermetycznym — olej pełni funkcję izolacyjną i chłodzącą, a szczelna kadź ogranicza kontakt oleju z powietrzem. W niektórych zastosowaniach, np. wewnątrz budynków, stosuje się transformatory suche z uzwojeniami w żywicy.

Moc transformatora dobiera się do zapotrzebowania odbiorców i perspektyw rozwoju obszaru. W stacjach słupowych są to zwykle mniejsze jednostki, w stacjach kontenerowych — większe. Pod transformatorem olejowym montuje się misę olejową, która zabezpiecza grunt przed wyciekiem oleju w razie awarii.

Transformator ma przełącznik zaczepów, który pozwala dostosować przekładnię do warunków napięciowych w danym miejscu sieci — ustawienie dobiera się przy uruchomieniu stacji, zgodnie z zaleceniami operatora.

Transformator pracuje bez stałej obsługi, ale wymaga okresowych przeglądów prowadzonych przez operatora: kontroli stanu kadzi i izolatorów przepustowych, poziomu i stanu oleju (w jednostkach, w których jest to możliwe), połączeń i warunków chłodzenia. Przy projektowaniu stacji przewiduje się możliwość wymiany transformatora na jednostkę o większej mocy, jeśli zapotrzebowanie w okolicy wzrośnie — dlatego komora i drzwi muszą mieć odpowiednie wymiary, a do stacji musi być zapewniony dojazd.

Rozdzielnica nn, pomiary i uziemienie

Rozdzielnica niskiego napięcia rozdziela energię z transformatora na obwody odbiorcze. Najczęściej stosuje się w niej rozłączniki bezpiecznikowe (np. listwowe) z wkładkami dobranymi do przekroju kabli i obciążenia. Rozdzielnica może zawierać także:

• układ pomiaru energii lub pomiaru bilansującego, jeśli wymaga tego operator;
• zasilanie potrzeb własnych stacji (oświetlenie, gniazdo serwisowe);
• ograniczniki przepięć nn.

Każda stacja ma instalację uziemiającą — uziomy pogrążone w gruncie lub ułożone w wykopie wokół stacji, połączone z konstrukcją, punktem neutralnym transformatora i ekranami kabli zgodnie z projektem. Rezystancję uziemienia sprawdza się pomiarem przed oddaniem stacji do eksploatacji, a wynik musi spełniać wymagania projektu i operatora.

Od strony nn stacja zasila zwykle kilka obwodów kablowych lub napowietrznych, które prowadzą do złączy kablowych ZK przy posesjach albo do szafek rozdzielczych w głębi sieci. W sieciach kablowych złącza pełnią rolę punktów rozgałęźnych i miejsc rozgraniczenia własności między siecią operatora a instalacją odbiorcy.

Jak przebiega budowa stacji kontenerowej

Budowa nowej stacji kontenerowej przebiega zwykle w następującej kolejności:

1. Przygotowanie terenu — wytyczenie geodezyjne, wykop pod fundament lub część podziemną, wykonanie podbudowy.
2. Uziemienie — ułożenie uziomów i przewodów uziemiających przed posadowieniem stacji.
3. Posadowienie — ustawienie prefabrykowanej części podziemnej i obudowy przy pomocy dźwigu lub samochodu z żurawiem HDS.
4. Montaż urządzeń — jeśli transformator dostarczany jest osobno, wstawienie go do komory; podłączenie rozdzielnic.
5. Wprowadzenie kabli — kable SN i nn wprowadza się przez przepusty, montuje głowice i podłącza do pól rozdzielnic.
6. Pomiary i próby — pomiary uziemienia, rezystancji izolacji, sprawdzenie działania aparatury i blokad, pomiary linii kablowych.
7. Uruchomienie — po odbiorze przez operatora następuje załączenie stacji pod napięcie i przełączenie odbiorców.

Istotnym elementem jest logistyka. Obudowa betonowa i transformator to ciężkie elementy, które dowozi się transportem specjalistycznym i ustawia dźwigiem — trzeba więc zapewnić dojazd, miejsce na ustawienie żurawia i bezpieczną strefę pracy. Przed posadowieniem sprawdza się poziom i nośność podłoża, bo od tego zależy prawidłowe ustawienie stacji i szczelność przepustów kablowych.

Przy przebudowach sieci budowa nowych stacji idzie w parze z demontażem starych stacji słupowych, które przestają być potrzebne.

Stacje SN/nn w naszych realizacjach

W zadaniu dla ENEA Operator w gminie Niegosławice, realizowanym przez nas jako lidera konsorcjum, zakres obejmował montaż i budowę trzech kompletów nowych stacji transformatorowych SN/nn, a jednocześnie demontaż trzech słupowych stacji transformatorowych. To samo zadanie obejmowało budowę linii kablowej SN 1×150/25 mm² o długości 3 × 5715 m, linii kablowych nn i złączy kablowych oraz rozbiórkę 8,266 km linii napowietrznej SN-20 kV — typowy przykład przebudowy, w której zmienia się cały układ zasilania obszaru.

Budujemy stacje transformatorowe SN/nn i złącza kablowe dla operatorów, wykonawców i inwestorów, również jako element przyłączy OZE. Możemy także przejąć kompletację dostaw urządzeń. Więcej informacji znajdziesz na stronie Stacje transformatorowe SN/nn.