HOOGSPANNINGSPOST

 

1. Schakelaars

Algemeen

Om de HS-stroomkring te kunnen onderbreken zijn in de cabines schakelaars geplaatst. Het onderbreken van een HS-kring gaat steeds gepaard met een vonkontwikkeling. Bij het onderbreken van belastingen kan, door lokale verhitting en het elektrisch veld de lucht ioniseren waardoor er een boog ontstaat. Deze boog moet zo vlug mogelijk gedoofd worden om geen ontploffing of kortsluiting te veroorzaken.

Scheidingsschakelaar

Heeft geen onderbrekingsvermogen en dient als zichtbare onderbreking.

Lastscheidingsschakelaar

Dit is een aangepaste scheidingsschakelaar. Door speciale technieken wordt bij onderbreking van normale belastingen de boog gedoofd. Er is een zichtbare onderbreking.

Vermogenschakelaar

De onderbreking gebeurt in een speciaal en afgesloten midden. Deze toestellen zijn in staat belastingen en kortsluitingen te schakelen. De schakelaar heeft geen zichtbare onderbreking en wordt hierom geplaatst samen met een scheidingsschakelaar. Vermogenschakelaars zijn niet onderhoudsvrij, hierom wordt een periodisch nazicht uitgevoerd.

Keuze van de schakelaar

Gebruik van een

Scheidingsschakelaar

Lastscheidingsschakelaar

Vermogenschakelaar

Onderbreking

zichtbare

zichtbare

geen zichtbare

Mogelijkheid om belasting te schakelen

NOOIT

IN
UIT

IN
UIT

Mogelijkheid om kortsluiting te schakelen

NOOIT

IN

IN
UIT

 

2. Verschillende types vermogenschakelaars

Principe van boogdoving bij wisselspanning

Boogdoving bij wisselspanning is bijna altijd gebaseerd op de nuldoorgang van zowel spanning als stroom. Bij een zuiver resistieve belasting gaan beiden gelijktijdig door nul, zodat een boog automatisch dooft. Bij inductieve of capacitieve belastingen, is er een spanning aanwezig tussen de contacten bij nuldoorgang van de stroom. De bedoeling van boogdoving is het verhogen van de isolatie tussen beide contacten. Indien het diŽlektricum voldoede gedesioniseerd is, zal de boog niet meer opnieuw ontsteken.

Klein olievolume-vermogenschakelaars

Een groot percentage van de in de onderstations opgestelde hoogspanningsvermogenschakelaars zijn van dit type. Elke faze is ondergebracht in een pool. Elke pool is afzonderlijk opgesteld en uiterlijk lijkt het geheel op drie vertikale isolatiekolommen. De olie heeft hier dus alleen de taak als blusmiddel per faze en niet meer de rol als isolant tussen de fazen. Om een vlotte boogdoving te verkrijgen, wordt de olie rond de boog ververst. Tijdens het openen van de contacten wordt er verse olie ingespoten. Deze inspuiting kan op verschillende manieren bewerkstelligd worden.

Schakelaars met perslucht

In de oudste onderstations gebeurt de boogdoving met dergelijke schakelaars. De desionisatie en het herstel van het diŽlektricum wordt verzekerd door een sterke luchtstraal die de herontsteking van de boog belet. Schakelingen gaan gepaard met een luide knal en met sterke luchtverplaatsingen rond de schakelaar.

SF6 - vermogenschakelaars

In de bluskamer bevindt er zich nu een SF6 - gas (zwavelhexafluoride). Dit gas is onontvlambaar, zeer stabiel, niet giftig en heeft een densiteit van vijfmaal die van lucht. Zijn diŽlektrische doorslagvastheid is veel hoger dan deze van lucht. Warmte wordt vlot afgevoerd. Bij nuldoorgang worden de elektronen als het ware gevangen door de sterk elektronegatieve fluoratomen. Deze reactie is omkeerbaar. Het gas bevindt zich onder een lichte overdruk. Deze overdruk wordt gecontroleerd (ter controle op de dichtheid van de fles). Vele nieuwe vermogenschakelaars werken met boogdoving in SF6. Voor de 70 kV-posten is SF6 de enige nog beschikbare techniek.

VacuŁmvermogenschakelaars

In vacuŁm dooft een boog automatisch op stroomnuldoorgang. VacuŁm is immers het perfecte isolatiemiddel. Spijtig genoeg is het niet zo eenvoudig. Door de lichtboog ontstaat er immers een plasma van goed geleidende metaaldampen. Desalniettemin blijft deze schakelaar een waardig alternatief voor de SF6 - schakelaar. VacuŁm is beter isolerend dan SF6 waardoor het mechanische gedeelte nog een beetje compacter wordt. Schakelingen verlopen stil en zonder gasontsnapping. De schakelaar is onderhoudsarm, compact en licht. Een groot gedeelte van de nieuwe vermogenschakelaars tot en met 36 kV zijn vacuŁmvermogenschakelaars.

HS-post

De oudere onderstations bestaan allemaal uit open cellen, waarin de apparatuur zich bevindt. De meeste nieuwe schakelborden tot 36 kV zijn momenteel metaalomsloten. 70 kV-posten worden meestal als buitenpost uitgevoerd.

Isolatiespanningen

Nominale spanning

Hoogste spanning

Beproevingsspanning
(1 min bij 50 Hz)

Stootbeproevingsspanning

10-12 kVeff

12 kVeff

28 kVeff

75 kVpiek

15 kVeff

17,5 kVeff

38 kVeff

95 kVpiek

36 kVeff

41,5 kVeff

80 of 85 kVeff

200 kVpiek

70 kVeff

82,5 kVeff

150 kVeff

380 kVpiek

 

3. Smeltveiligheden

Een H.S. smeltveiligheid wordt toegepast als beveiliging tegen kortsluiting en als stroombegrenzer voor materialen die normaal niet kortsluitvast zijn.

Het is een toestel dat het netgedeelte erna afschakelt wanneer de stroom die erdoor loopt een bepaalde waarde gedurende een bepaalde tijd overtroffen heeft.

De H.S. smeltveiligheden zijn opgebouwd met een smeltdraad die spiraalsgewijze rond een kern gewonden wordt en omgeven is door kwartszand. Het geheel zit in een buispatroon van porselein of glasvezel.

Zij hebben een Hoog Onderbrekingsvermogen (H.O.V.) en zijn in staat de theoretische hoogst mogelijke stroom te onderbreken.

De nominale stroom In is de maximale stroom die de zekering onbeperkt kan verdragen zonder door te smelten. In de praktijk wordt een zekering genomen met een waarde In 1,5 tot 3 keer de waarde van de stroom in het te beveiligen netgedeelte.

De maximale onderbrekingsstroom I1 is de maximale stroom die door de zekering kan onderbroken worden. In de praktijk wordt deze waarde nooit bereikt, daar de stroom reeds voor het bereiken van deze piekwaarde zal onderbroken zijn.

De minimale onderbrekingsstroom I3 is de minimale stroom waarbij een goede werking van de zekering verzekerd is. Bij de huidige HOV zekeringen is deze waarde 3 x In.

 

4. Stroom- en spanningstransformatoren

Stroomtransformator

 om stroom te meten

 zet een hoge wisselstroom om in een lagere wisselstroom, vb. 5 AmpŤre

 gevolg : weinig wikkelingen aan de primaire en veel aan de secondaire

 aangezien de secondaire stroom evenredig moet zijn aan de primaire, moet de omzetverhouding constant blijven (geen saturatie van de magnetische kern) ; aangezien de stroom kan variŽren tot kortsluitstroom, moet er over een zeer groot gebied een lineaire omzetting bestaan

 afhankelijk van de toepassing worden er verschillende stroomtransformatoren gebruikt : een stroomtransformator voor telling van het verbruik werkt enkel bij normaal voorkomende stromen ; bij grotere stromen kan er saturatie optreden ; een stroomtransformator voor beveiligingen zal iets minder precies zijn, maar zal nog steeds lineair werken bij kortsluitstromen

 de omzetverhouding is de verhouding tussen nominale primaire en nominale secondaire stroom

 het nominaal vermogen is het vermogen dat de transformator aan de secondaire keten kan afgeven bij de nominale stroom en bij de nominale belastingsimpedantie

 de stroomfout, procentueel uitgedrukt, is de maximale afwijking tussen de gemeten secondaire stroom (vermenigvuldigd met de omzetverhouding) en de te meten primaire stroom

 de hoekfout is het fazeverschil tussen de primaire en de secondaire stromen (positief betekent een voorijlen van de secondaire stroom op de primaire)

 de nauwkeurigheidsklasse kenmerkt de nauwkeurigheid van een type stroom-transformatoren (zowel stroomfout als hoekfout) ; bij nauwkeurigheidsklasse 0,5 bedraagt de stroomfout 0,5 % bij stromen tussen 50 % en 120 % van Inom ; bij kleinere stromen neemt de stroomfout toe

 veel voorkomende nauwkeurigheidsklassen zijn : 0,1 - 0,2 - 0,5 - 1,0 en 3,0

 de nauwkeurigheidskasse bij beveiligingstransformatoren wordt uitgedrukt in een vaste vorm ; 5 P 20 bijvoorbeeld betekent een maximale stroomfout van 5 % bij 20 maal Inom

Spanningstransformator

 om spanning te meten

 zet een hoge wisselspanning om in een lagere wisselspanning, vb. 110 Volt

 gevolg : zeer veel wikkelingen aan de primaire en weinig aan de secondaire

 aangezien de secondaire spanning evenredig moet zijn aan de primaire, moet de omzetverhouding constant blijven (geen saturatie van de magnetische kern)

 omzetverhouding, nominaal vermogen, spanningsfout, hoekfout en nauwkeurigheidsklasse : analoog als bij de stroomtransformator

 

5. Veilig werken in een hoogspanningspost

Het buiten dienst stellen van een toestel of cel gebeurt steeds volgens een veiligheidsfiche ; de exacte volgorde van bewerkingen en al de uit te voeren controles staan hierop vermeld :

 altijd eerst de stroom onderbreken (met vermogenschakelaar of lastscheider)

 vrijschakelen : met scheider of lastscheider zorgen voor zichtbare onderbrekingen

 vergrendelen : ervoor zorgen dat deze scheider niet opnieuw bewerkt wordt

 testen : de afwezigheid van spanning controleren ; hiervoor worden er testers aangekocht

 aarden : alle delen die mogelijk onder spanning kunnen komen, met de aarde verbinden

 afbakenen : het gebied waarin er gewerkt mag worden, afbakenen

Vrijschakelen, testen en aarden gebeurt met twee isolatiemiddelen in serie, vb. een geÔsoleerd bankje en een schakelstok.

 

6. Beschrijving hoogspanningspost Leuven-Noord

algemeen

De bovenleiding wordt gevoed op 3 kV-gelijkspanning. In tractie-onderstations wordt de elektrische energie omgezet van wisselspanning 50 Hz naar 3 kV gelijkspanning.

voeding

De elektrische energie wordt door Electrabel geleverd onder wisselspanning 70 kV. Het onderstation heeft 2 voedingen via kabel. Vooraan op de foto is de aansluiting van de middelste fase duidelijk zichtbaar. Links op de foto zien we een overspanningsafleider (varistor met zinkoxide gevuld). Deze belet dat een overspanning door bijvoorbeeld bliksem de 70 kV-kabel beschadigt.


wisselstroom-gedeelte

Er zijn twee vermogenschakelaars die de aankomsten beveiligen. De beveiliging is stroomafhankelijk en veroorzaakt een vertraagde en een ogenblikkelijke uitschakeling.

Een aankomstveld bestaat uit kabeleindmof, overspanningsafleider, spanningstransfo, scheider met aardmes, vermogenschakelaar (linkse foto), stroomtransfo en opnieuw een scheider.

Er is een "transformator van de bijdiensten". Deze voedt de bijdiensten van het onderstation.


Vertrekkend vanaf de hoofdrail zien we achtereenvolgens de scheider, de stroomtransformator en de vermogenschakelaar.

Op de foto links zien we de binnenzijde van het laagspanningscompartiment voor de sturing van de vermogenschakelaars.

Op 70.000 Volt wordt momenteel enkel nog vermogenschakelaars gevuld met zwavel-hexafluoride (SF6) gebruikt. Dit gas heeft betere diŽlektrische eigenschappen dan lucht. Het is een stabiel gas dat na een boogdoving terug keert naar haar stabiele vorm. Voor de boogdoving maakt men gebruik van de elektronenvangende eigenschappen van het gas. Fluor-ionen nemen graag elektronen op. Ze hebben immers zeven elektronen in de buitenste schil en acht is nu eenmaal de stabielste toestand.

 

Facturatie en piekafvlakking - Project energietelling via TCP/IP