Ce este o stație electrică? Substații și comutatoare electrice

Specialiștii în domeniul ingineriei electrice știu ce stații și stații electrice sunt, pentru ce sunt proiectate și cum sunt aranjate. Ei știu cum să calculeze puterea și toți parametrii necesari, cum ar fi numărul de viraje, secțiunea transversală a firului și dimensiunile circuitului magnetic. Acest lucru este predat elevilor din universitățile tehnice și școlile tehnice. Persoanele care au o educație liberală știu că sunt necesare clădiri care adesea stau singure sub formă de case fără ferestre (acestea sunt iubite de iubitorii de graffiti) pentru a acționa în casele și afacerile și nu ar trebui să fie penetrate, emblemele evazive sub formă de cranii și fulgere vorbesc elocvent , Atașat la obiecte periculoase. Poate că mulți nu trebuie să știe mai multe, dar informațiile nu sunt inutile.

O mică fizică

Energia electrică este o marfă pentru care este necesar să plătească și este foarte insultă dacă este petrecut în zadar. Și aceasta, ca și în cazul oricărei producții, este inevitabilă, sarcina este doar de a reduce pierderile zadarnice. Energia este egală cu puterea înmulțită de timp, deci, în raționamentul ulterior, este posibil să funcționăm cu acest concept, din moment ce timpul curge constant și este imposibil să-l întorc, așa cum este cântat într-o melodie. Puterea electrică, în aproximație, fără a lua în considerare sarcini reactive, este egală cu produsul tensiunii pe curent. Dacă o considerăm mai detaliat, cosinusul fi, care determină raportul dintre energia consumată și componenta utilă, numită componentă activă, intră în formula. Dar acest indicator important nu are o legătură directă cu întrebarea de ce este necesară o stație. Prin urmare, energia electrică depinde de cei doi participanți principali ai legilor lui Ohm și Joule-Lenz, de tensiune și de curent. Curentul scăzut și tensiunea înaltă pot forma aceeași putere ca invers, curent înalt și tensiune joasă. Se pare, care este diferența? Și este, și foarte mare.

Încingeți aerul? Mulțumesc!

Deci, dacă utilizați formula de putere activă, obțineți următoarele:

• P = U x I, unde:
  
  U este tensiunea măsurată în volți;
  I este curentul măsurat în Amperi;
  P - putere, măsurată în wați sau volt-amperi.

Dar există o formulă care mai descrie legea Joule-Lenz menționată deja, conform căreia energia termică eliberată atunci când trecerile curente este egală cu pătratul amploarei sale înmulțită cu rezistența conductorului. Pentru încălzirea aerului care înconjoară linia de alimentare înseamnă energie reziduală. Și este posibil să reducem aceste pierderi teoretic în două moduri. Primul dintre acestea implică o reducere a rezistenței, adică o îngroșare a firelor. Cu cât este mai mare secțiunea transversală, cu atât este mai mică rezistența și viceversa. Dar nu vreau să cheltuiesc metalul în zadar, este scump, cupru la fel. În plus, consumul dublu de material conductor nu numai că va conduce la o creștere a costurilor, ci și la ponderare, ceea ce la rândul său va conduce la o creștere a efortului de montare a liniilor înalte. Și suporturile vor avea nevoie de mai multe. Și pierderile vor fi reduse doar la jumătate.

Soluția

Pentru a reduce încălzirea firelor în timpul transferului de energie, este necesar să se reducă cantitatea de curent care trece. Acest lucru este destul de clar, deoarece reducerea acestuia la jumătate va conduce la o reducere a pierderilor în patru. Și dacă de zece ori? Dependența este patratică, astfel că pierderile vor fi de o sută de ori mai puțin! Dar puterea trebuie să "leagă" la fel, ceea ce este necesar de către agregatul consumatorilor care o așteaptă la celălalt capăt al liniei electrice, mergând de la centrala electrică uneori pe sute de kilometri. Concluzia este că este necesar să se mărească tensiunea cu aceeași cantitate ca curentul este redus. Stația de transformare de la începutul liniei de transmisie este destinată doar acestui scop. Din aceasta, firele ies sub tensiune foarte mare, masurate in zeci de kilovolti. De-a lungul distanței care separă TPP, HPP sau centralele nucleare de localitatea în care este adresată, energia călătorește cu un curent relativ mic. Consumatorul trebuie să obțină puterea cu parametrii standardi dat, care în țara noastră corespund la 220 volți (sau interfață de 380 V). Acum nu trebuie să creștem, ca la intrarea în linia electrică, ci pe o stație de demarare. Energia electrică este furnizată la aparatele de distribuție pentru a lumina casele din case, iar rotoarele mașinilor-unelte se rotesc în fabrici.

Ce e în cutie?

Din cele de mai sus este clar că cea mai importantă parte a stației este un transformator, de obicei trifazat. Pot fi mai multe. De exemplu, un transformator trifazic poate fi înlocuit cu trei transformatoare cu o singură treaptă . O cantitate mai mare poate fi datorată consumului ridicat de energie. Designul acestui dispozitiv este diferit, dar în orice caz are dimensiuni impresionante. Cu cât mai multă putere este dată consumatorului, cu atât structura este mai gravă. Instalarea unei stații electrice este, totuși, mai complicată și include nu numai un transformator. Și aici este echipamentul destinat comutării și protejării unei unități scumpe și, de cele mai multe ori, pentru răcirea acesteia. O altă parte electrică a stațiilor și substațiilor conține tablouri echipate cu echipamente de control și măsurare.

transformator

Principala sarcină a acestei facilități este de a aduce consumatorului energie. Înainte de a trimite, tensiunea ar trebui să crească și, după ce este recepționată, se va reduce la nivelul standard.

În ciuda faptului că schema de substație electrică include multe elemente, principalul dintre ele este încă un transformator. Nu există nicio diferență fundamentală între dispozitivul acestui produs într-o unitate convențională de alimentare a unui aparat de uz casnic și probele industriale de mare putere. Transformatorul este format din bobine (primare și secundare) și un miez magnetic realizat dintr-un feromagnet, adică un material (metal) care întărește câmpul magnetic. Calculul acestui dispozitiv este o sarcină educațională standard pentru un student la un colegiu tehnic. Diferența principală dintre transformatorul de stație și cele omoloage mai puțin puternice, în plus față de dimensiunile sale, este prezența unui sistem de răcire, care este o combinație de conducte de petrol care înconjoară bobinele de încălzire. Totuși, proiectarea stațiilor electrice nu este o sarcină ușoară, deoarece trebuie luate în considerare mai mulți factori, de la condițiile climatice la natura încărcăturii.

Puterea de tracțiune

Nu numai casele și întreprinderile consumă energie electrică. Aici totul este clar, trebuie să aplicați 220 V AC pe un magistral neutru sau 380 V între faze cu o frecvență de 50 Hz. Dar există și un transport electric al orașului. Tramvaiele și troleibuzele necesită o tensiune variabilă, dar constantă. Și diferite. Pe firul căruciorului ar trebui să existe 750 de volți (față de sol, de exemplu șine), iar troleibuzul este necesar pe un conductor zero și pe 600 de volți DC pe cealaltă, protectorii roților din cauciuc sunt izolatori. Deci, avem nevoie de o stație separată foarte puternică. Energia electrică pe ea este transformată, adică este îndreptată. Puterea sa este foarte mare, curentul în circuit este măsurat în mii de amperi. Un astfel de dispozitiv este numit dispozitiv de proiectare.

Protecția substațiilor

Atât un transformator cât și un dispozitiv redresor puternic (în cazul surselor de tracțiune) sunt scumpe. Dacă apare o situație de urgență, și anume un scurtcircuit, apare un curent în circuitul secundar (și, prin urmare, cel primar). Prin urmare, secțiunea transversală a conductorilor nu este calculată. Stația de transformare electrică va începe să se încălzească datorită disipării rezistive a căldurii. Dacă nu oferiți acest scenariu, atunci, ca urmare a unui scurtcircuit în oricare dintre liniile periferice, firul de înfășurare se va topi sau arde. Pentru a evita acest lucru, se folosesc diferite metode. Aceasta este diferențială, gaz și protecție maximă curentă.

Diferențialul compară valorile curentului în circuit și în înfășurarea secundară. Protecția gazelor este declanșată de apariția în aer a izolației produselor de ardere, a uleiului și așa mai departe. Protecția curentului deconectează transformatorul atunci când curentul depășește valoarea maximă setată.

Stația de transformare trebuie să se oprească automat și în cazul unei lovituri de trăsnet.

Tipuri de stații

Ele sunt diferite în putere, în scop și dispozitiv. Aceia dintre aceștia care servesc doar la creșterea sau scăderea tensiunii, se numesc transformatoare. Dacă este de asemenea necesară modificarea altor parametri (rectificare sau stabilizare a frecvenței), stația se numește transformare.

În ceea ce privește proiectul său arhitectural, stațiile sunt construite, construite (adiacent centralei), intra-atelier (amplasat în interiorul clădirii de producție) sau o clădire auxiliară autonomă. În unele cazuri, atunci când nu este necesară o putere mare (atunci când se organizează alimentarea cu energie a așezărilor mici), se aplică construcția catargului stațiilor. Uneori, pentru plasarea transformatorului, se folosesc suporturile liniei de transmisie, pe care se montează tot echipamentul necesar (siguranțe, descărcătoare, deconectori etc.).

Rețelele electrice și stațiile sunt clasificate prin tensiune (până la 1000 kV sau mai mult, adică înaltă tensiune) și putere (de exemplu, de la 150 VA la 16 mii kVA).

În conformitate cu caracteristica schematică a conexiunii în aer liber, stațiile sunt nodale, capacele de trecere, trecere și oprire.

În interiorul camerei

Spațiul din interiorul stației, în care se află transformatoarele, autobuzele și echipamentele care asigură funcționarea întregului dispozitiv, se numește cameră. Poate fi împrejmuită sau închisă. Diferența dintre modalitățile de al înstrăina de spațiul din jur este mică. Camera închisă este o cameră complet izolată, iar camera închisă se află în spatele pereților incompleți (cu ochiuri sau zăbrele). Ele sunt produse, de regulă, de către întreprinderile industriale pentru proiecte standard. Întreținerea sistemelor de alimentare cu energie electrică se realizează de către personal calificat, cu admiterea și calificarea necesară, confirmat prin documentul oficial privind permisiunea de a lucra pe liniile de înaltă tensiune. Supravegherea operațională a stației este realizată de un electrician sau de un inginer electric, care se află în apropierea tabloului principal, care poate fi localizat la distanță de la stația de distribuție.

distribuire

Există o altă funcție importantă efectuată de stația de alimentare cu energie electrică. Energia electrică este distribuită consumatorilor în conformitate cu normele lor și, în plus, sarcina celor trei faze trebuie să fie cât mai uniformă posibil. Pentru ca această sarcină să fie rezolvată cu succes, există comutatoare. RU-urile funcționează la aceeași tensiune și conțin dispozitive care efectuează comutarea și protecția liniilor de suprasarcină. Cu transformatorul RU sunt conectate prin siguranțe și întrerupătoare (un singur pol, câte unul pentru fiecare fază). Dispozitivele de distribuție în locul plasării sunt împărțite în deschise (amplasate în aer liber) și închise (amplasate în incintă).

siguranță

Toate lucrările efectuate într-o stație electrică sunt clasificate ca fiind deosebit de riscante și, prin urmare, necesită măsuri de urgență pentru a asigura siguranța muncii. În general, reparațiile și întreținerea se realizează cu dezactivarea completă sau parțială. După ce tensiunea este deconectată (electricii spun "îndepărtați"), cu condiția să existe toate toleranțele necesare, barele de bare sunt împământate pentru a evita comutarea accidentală. Pentru aceasta, semnele de avertizare "Oamenii lucrează" și "Nu include!" Sunt, de asemenea, destinate. Personalul care deservește stațiile de înaltă tensiune este instruit sistematic, iar abilitățile și cunoștințele dobândite sunt monitorizate periodic. Toleranța nr. 4 dă dreptul de a lucra la instalații electrice de peste 1 kV.