Schakelen op hoogspanning

Presentatie over: "Schakelen op hoogspanning"— Transcript van de presentatie:

1 Schakelen op hoogspanning
Woensdag 28 april 2004 J. Peuteman

2 Schakelen op hoogspanning
Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid

3 Waarom Hoogspanning? Windenergiepark op de Thorntonbank
60 windturbines van 3,6 MW tot 5 MW generatorspanning optransformeren tot 33 kV

4 Waarom hoogspanning? Windturbines verbonden via 33 kV netwerk
transformatorplatform welke 33 kV transformeert naar 150 kV

5 Waarom hoogspanning? 150 kV zeekabel van 38 km lengte
transporteert energie alle windturbines samen komt toe in “Slijkens” te Bredene

6 Waarom hoogspanning? Tenslotte de 150 kV terug naar beneden transformeren om verbruikers te voeden. Laagspanningsnet 400 V / 230 V Waarom hoogspanning? Beperken joule verliezen tijdens energietransport

7 Waarom hoogspanning? Rekenvoorbeeld:
P = 240 MW en lijnspanning van 150 kV. Koperen kabels met sectie 625 mm2 Jouleverlies = 2,7 MW, ongeveer 1%. AANVAARDBAAR

8 Waarom hoogspanning? Rekenvoorbeeld:
Alle gegevens blijven dezelfde, maar 33 kV Jouleverlies = 56 MW ONAANVAARDBAAR!!

9 Waarom hoogspanning? Inderdaad: P = U I hoe hoger U, hoe lager I
hoe lager jouleverliezen

10 Waarom hoogspanning? Natuurlijke reflex: spanning zo hoog mogelijk
Is foute reflex! Waarom? veiligheid isolatie en andere apparatuur is duurder

11 Waarom hoogspanning? P ~ U2

12 Waarom hoogspanning? HS-net: AC of DC?
Meestal AC dankzij transformatoren Soms DC

13 Waarom hoogspanning? HVDC High Voltage Direct Current

14 Waarom hoogspanning? DC-transmissie: HVDC
Voor zelfde hoeveelheid koper, zelfde isolatieniveau en zelfde hoeveelheid getransporteerd vermogen minder jouleverlies

15 minder koper nodig = besparing
Waarom hoogspanning? Voor zelfde hoeveelheid getransporteerd vermogen en zelfde jouleverlies minder koper nodig = besparing Rendeert enkel bij lange afstanden (> 750 km) want er is behoefte aan dure gelijkrichter wisselrichter

16 Waarom hoogspanning HVDC
grote vermogens transporteren over lange afstand koppelen 50 Hz en 60 Hz net koppelen niet gesynchroniseerde netten

17 Schakelen op hoogspanning
Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid

18 scheidingsschakelaar
Schakelaars Belangrijk onderscheid tussen vermogenschakelaar lastschakelaar scheidingsschakelaar

19 Schakelaars Vermogenschakelaar kan kortsluitstromen onderbreken
Lastschakelaar kan belastingsstromen onderbreken Scheidingsschakelaar enkel stroomloos bediend m

20 Schakelaars

21 Schakelaars Bij openen stroomvoerende kring:
eerst openen vermogenschakelaar dan openen scheidingsschakelaars Bij sluiten kring: eerst sluiten scheidingsschakelaars daarna sluiten vermogenschakelaar

22 Schakelaars Nut scheidingsschakelaar?
Nadat vermogenschakelaar of lastschakelaar geopend is, zorgt de scheidingschakelaar voor zichtbare onderbreking. Als je aan installatie werkt wil je ZIEN dat deze spanningsloos is.

23 Schakelaars Uitvoeringsvormen Openbouwinstallaties
Gasdicht-metaalomsloten installaties Omsloten installaties

24 Schakelaars Openbouwinstallaties voor hoge spanningen
snelle montage, bereikbaarheid en uitbreiding relatief goedkoop

25 Schakelaars

26 Schakelaars Gasdicht-metaal-omsloten installaties
isolatie via perslucht of SF6 veiligheid en weinig onderhoud neemt weinig plaats in

27 Schakelaars Omsloten installaties
elektrische en mechanische afscherming niet gasdicht enkel MS en LS, geen HS

28 Schakelaars Technologische uitvoering schakelaars SF6-schakelaars
Persluchtschakelaars Vacuümschakelaars

29 Schakelaars SF6-schakelaars bij hoogspanning en middenspanning
kan hoge kortsluitstromen onderbreken SF6 heeft goede isolerende eigenschappen geen SF6-lekken toegelaten

30 Schakelaars SF6-schakelaars: eendrukschakelaars

31 Schakelaars figuur A: bewegend en vaststaand contact zijn op elkaar gedrukt figuur B: openen contacten vormt boog en bewegend zwart stuk comprimeert SF6 figuur C: eenmaal boog gedoofd via nuldoorgang stroom, ontsnapt de SF6. Verse SF6 voorkomt herontsteken

32 Schakelaars SF6-schakelaars: zelfblusschakelaars

33 Schakelaars figuur A: bewegend en vaststaand contact zijn op elkaar gedrukt figuur B: openen contacten vormt boog en boog levert energie om drukverschil op te bouwen figuur C: eenmaal boog gedoofd via nuldoorgang stroom, ontsnapt de SF6. Verse SF6 voorkomt herontsteken

34 Schakelaars Technologische uitvoering schakelaars SF6-schakelaars
Persluchtschakelaars Vacuümschakelaars

35 Schakelaars Persluchtschakelaars
bruikbaar tot hoogste spanningen (765 kV) persluchtlek is onschadelijk voor milieu veel lawaai

36 Schakelaars Persluchtschakelaars

37 Schakelaars Bij openen contacten ontstaat een boog
Toevoer van perslucht ververst het medium tussen de contacten, heeft dus isolerende eigenschappen

38 Schakelaars Technologische uitvoering schakelaars SF6-schakelaars
Persluchtschakelaars Vacuümschakelaars

39 Schakelaars Vacuümschakelaars weinig onderhoud
geen brand of explosiegevaar geruisloos bovengrens op uit te schakelen spanning

40 Schakelaars Vacuümschakelaars

41 Schakelaars Bij openen contacten ontstaat een boog
Verdampen metaaldeeltjes doch ook neerslag metaaldeeltjes op de wand De boog dooft bij nuldoorgang, productie metaaldamp stopt maar neerslag gaat nog tijdje door Terug een echt vacuüm tussen de contacten

42 Schakelen op hoogspanning
Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid

43 Het schakelen Ohmse kring: R1 = net, R2= belasting R1 << R2

44 Het schakelen Bij kortsluiting wordt de stroom enkel beperkt door R1
Grote kortsluitstroom welke gedurende meerdere netperiodes vloeit Openen kring op t = t0 en ontstaan boog Boog dooft bij nuldoorgang op t = t1 Boog mag niet heropkomen

45 Het schakelen

46 Het schakelen Inductieve kring: L1 = net, L2 = belasting
L1 << L2, parasitaire C

47 Het schakelen Bij kortsluiting wordt de stroom enkel beperkt door L1, stroom ijlt na op spanning Grote kortsluitstroom welke gedurende meerdere netperiodes vloeit Openen kring op t = t0 en ontstaan boog Boog dooft bij nuldoorgang op t = t1 Boog mag niet heropkomen

48 Het schakelen Spanning over schakelaar S verandert vanaf t = t1 niet ogenblikkelijk, maar wel snel. Spanning over S is de netspanning met een hoogfrequent overgangsverschijnsel er op gesuperponeerd. Spanning over S stijgt snel en wordt groot, er mag geen nieuwe boog gevormd worden.

49 Het schakelen

50 Het schakelen Conclusie:
het onderbreken van een inductieve kring is veel moeilijker dan het onderbreken van een ohmse kring.

51 Het schakelen Ohms-inductieve kring:
er ontstaat een gedempt overgangsverschijnsel na doven boog op t = t1

52 Het schakelen Tot nu toe: boogdoving bij natuurlijke nuldoorgang
Alternatief: stroomafrukking Voorbeeld: onderbreken primaire onbelaste transformator (inductief)

53 Het schakelen Stroomafrukking

54 Het schakelen Op het ogenblik van de stroomafrukking:
energie in L1 en parasitaire C1 als energie uit L1 in C1 komt, wordt spanning over C1 erg hoog zodat boog herontstaat via nieuwe boog afvoer ladingen van C1, spanning daalt terug verdere omzetting energie uit L1 naar C1 alles herhaalt zich een aantal keer

55 Schakelen op hoogspanning
Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid

56 Elektrische veiligheid
Bij het uitvoeren van schakelingen zijn de vitale vijf erg belangrijk. DE VITALE VIJF vrijschakelen vergrendelen meten aarden afbakenen

57 Elektrische veiligheid
Vrijschakelen stroom onderbreken via vermogenschakelaar (lastschakelaar) en daarna via scheidingsschakelaar

58 Elektrische veiligheid
Vergrendelen beveiligt de werkplaats tegen herinschakelen tijdens uitvoeren werken via hangsloten herinschakelen vermijden signalisatieborden

59 Elektrische veiligheid
Meten controleren of het elektrisch onderdeel effectief spanningsloos is. Ondubbelzinnig meettoestel

60 Elektrische veiligheid
Aarden Elektrische installatie verbinden met de aarde Aarden via geleiders met gepaste sectie die stevig bevestigd zijn

61 Elektrische veiligheid
Afbakenen afbakenen gebied waarin gewerkt wordt via platen (+signalisatie) contact vermijden met andere installaties die nog onder spanning staan

62 Schakelen op hoogspanning
Bedankt voor uw aandacht zie: