Schakelen op hoogspanning Woensdag 28 april 2004 J. Peuteman
Schakelen op hoogspanning Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid
Waarom Hoogspanning? Windenergiepark op de Thorntonbank 60 windturbines van 3,6 MW tot 5 MW generatorspanning optransformeren tot 33 kV
Waarom hoogspanning? Windturbines verbonden via 33 kV netwerk transformatorplatform welke 33 kV transformeert naar 150 kV
Waarom hoogspanning? 150 kV zeekabel van 38 km lengte transporteert energie alle windturbines samen komt toe in “Slijkens” te Bredene
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
Waarom hoogspanning? Rekenvoorbeeld: P = 240 MW en lijnspanning van 150 kV. Koperen kabels met sectie 625 mm2 Jouleverlies = 2,7 MW, ongeveer 1%. AANVAARDBAAR
Waarom hoogspanning? Rekenvoorbeeld: Alle gegevens blijven dezelfde, maar 33 kV Jouleverlies = 56 MW ONAANVAARDBAAR!!
Waarom hoogspanning? Inderdaad: P = U I hoe hoger U, hoe lager I hoe lager jouleverliezen
Waarom hoogspanning? Natuurlijke reflex: spanning zo hoog mogelijk Is foute reflex! Waarom? veiligheid isolatie en andere apparatuur is duurder
Waarom hoogspanning? P ~ U2
Waarom hoogspanning? HS-net: AC of DC? Meestal AC dankzij transformatoren Soms DC
Waarom hoogspanning? HVDC High Voltage Direct Current
Waarom hoogspanning? DC-transmissie: HVDC Voor zelfde hoeveelheid koper, zelfde isolatieniveau en zelfde hoeveelheid getransporteerd vermogen minder jouleverlies
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
Waarom hoogspanning HVDC grote vermogens transporteren over lange afstand koppelen 50 Hz en 60 Hz net koppelen niet gesynchroniseerde netten
Schakelen op hoogspanning Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid
scheidingsschakelaar Schakelaars Belangrijk onderscheid tussen vermogenschakelaar lastschakelaar scheidingsschakelaar
Schakelaars Vermogenschakelaar kan kortsluitstromen onderbreken Lastschakelaar kan belastingsstromen onderbreken Scheidingsschakelaar enkel stroomloos bediend m
Schakelaars
Schakelaars Bij openen stroomvoerende kring: eerst openen vermogenschakelaar dan openen scheidingsschakelaars Bij sluiten kring: eerst sluiten scheidingsschakelaars daarna sluiten vermogenschakelaar
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.
Schakelaars Uitvoeringsvormen Openbouwinstallaties Gasdicht-metaalomsloten installaties Omsloten installaties
Schakelaars Openbouwinstallaties voor hoge spanningen snelle montage, bereikbaarheid en uitbreiding relatief goedkoop
Schakelaars
Schakelaars Gasdicht-metaal-omsloten installaties isolatie via perslucht of SF6 veiligheid en weinig onderhoud neemt weinig plaats in
Schakelaars Omsloten installaties elektrische en mechanische afscherming niet gasdicht enkel MS en LS, geen HS
Schakelaars Technologische uitvoering schakelaars SF6-schakelaars Persluchtschakelaars Vacuümschakelaars
Schakelaars SF6-schakelaars bij hoogspanning en middenspanning kan hoge kortsluitstromen onderbreken SF6 heeft goede isolerende eigenschappen geen SF6-lekken toegelaten
Schakelaars SF6-schakelaars: eendrukschakelaars
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
Schakelaars SF6-schakelaars: zelfblusschakelaars
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
Schakelaars Technologische uitvoering schakelaars SF6-schakelaars Persluchtschakelaars Vacuümschakelaars
Schakelaars Persluchtschakelaars bruikbaar tot hoogste spanningen (765 kV) persluchtlek is onschadelijk voor milieu veel lawaai
Schakelaars Persluchtschakelaars
Schakelaars Bij openen contacten ontstaat een boog Toevoer van perslucht ververst het medium tussen de contacten, heeft dus isolerende eigenschappen
Schakelaars Technologische uitvoering schakelaars SF6-schakelaars Persluchtschakelaars Vacuümschakelaars
Schakelaars Vacuümschakelaars weinig onderhoud geen brand of explosiegevaar geruisloos bovengrens op uit te schakelen spanning
Schakelaars Vacuümschakelaars
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
Schakelen op hoogspanning Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid
Het schakelen Ohmse kring: R1 = net, R2= belasting R1 << R2
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
Het schakelen
Het schakelen Inductieve kring: L1 = net, L2 = belasting L1 << L2, parasitaire C
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
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.
Het schakelen
Het schakelen Conclusie: het onderbreken van een inductieve kring is veel moeilijker dan het onderbreken van een ohmse kring.
Het schakelen Ohms-inductieve kring: er ontstaat een gedempt overgangsverschijnsel na doven boog op t = t1
Het schakelen Tot nu toe: boogdoving bij natuurlijke nuldoorgang Alternatief: stroomafrukking Voorbeeld: onderbreken primaire onbelaste transformator (inductief)
Het schakelen Stroomafrukking
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
Schakelen op hoogspanning Hoofdstuk 1: Waarom hoogspanning? Hoofdstuk 2: Schakelaars Hoofdstuk 3: Het schakelen Hoofdstuk 4: Elektrische veiligheid
Elektrische veiligheid Bij het uitvoeren van schakelingen zijn de vitale vijf erg belangrijk. DE VITALE VIJF vrijschakelen vergrendelen meten aarden afbakenen
Elektrische veiligheid Vrijschakelen stroom onderbreken via vermogenschakelaar (lastschakelaar) en daarna via scheidingsschakelaar
Elektrische veiligheid Vergrendelen beveiligt de werkplaats tegen herinschakelen tijdens uitvoeren werken via hangsloten herinschakelen vermijden signalisatieborden
Elektrische veiligheid Meten controleren of het elektrisch onderdeel effectief spanningsloos is. Ondubbelzinnig meettoestel
Elektrische veiligheid Aarden Elektrische installatie verbinden met de aarde Aarden via geleiders met gepaste sectie die stevig bevestigd zijn
Elektrische veiligheid Afbakenen afbakenen gebied waarin gewerkt wordt via platen (+signalisatie) contact vermijden met andere installaties die nog onder spanning staan
Schakelen op hoogspanning Bedankt voor uw aandacht zie: http://www.khbo.be/~peuteman/schakelenHS.htm