Çfarë është një nënstacion elektrik? Nënstacione elektrike dhe komutues

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-09 14:16

Inxhinierët elektrikë e dinë se çfarë janë termocentralet dhe nënstacionet, për çfarë shërbejnë dhe si funksionojnë. Ata dinë të llogarisin fuqinë e tyre dhe të gjithë parametrat e nevojshëm, si numri i rrotullimeve, seksioni kryq i telit dhe dimensionet e qarkut magnetik. Kjo u mësohet studentëve në universitetet teknike dhe shkollat teknike. Njerëzit me një prejardhje të arteve liberale mendojnë se strukturat, që shpesh qëndrojnë të vetme në formën e shtëpive pa dritare (dashësve të grafitit u pëlqen t'i pikturojnë ato), nevojiten për të furnizuar me energji shtëpitë dhe bizneset dhe nuk duhen depërtuar në to, emblema të frikshme në formën e kafkave dhe rrufesë flasin me elokuencë për këtë të lidhur me objekte të rrezikshme. Ndoshta shumë nuk kanë nevojë të dinë më shumë, por informacioni nuk është kurrë i tepërt.

Pak fizik

Energjia elektrike është një mall për të cilin duhet të paguani dhe është turp nëse shpërdorohet. Dhe kjo, si në çdo prodhim, është e pashmangshme, detyra është vetëm zvogëlimi i humbjeve të panevojshme. Energjia është e barabartë me fuqinë e shumëzuar me kohën, kështu që në arsyetimin e mëtejshëm mund të operojmë me këtë koncept, prasi koha rrjedh vazhdimisht, dhe është e pamundur ta kthesh mbrapsht, siç thotë kënga. Fuqia elektrike, në një përafrim të përafërt, pa marrë parasysh ngarkesat reaktive, është e barabartë me produktin e tensionit dhe rrymës. Nëse e konsiderojmë më në detaje, kosinusi phi do të hyjë në formulën, e cila përcakton raportin e energjisë së konsumuar me përbërësin e saj të dobishëm, të quajtur aktiv. Por ky tregues i rëndësishëm nuk lidhet drejtpërdrejt me pyetjen pse nevojitet një nënstacion. Kështu, fuqia elektrike varet nga dy kontribuesit kryesorë të ligjeve të Ohm-it dhe Joule-Lenz-it, tensionit dhe rrymës. Rryma e vogël dhe tensioni i lartë mund të prodhojnë të njëjtën fuqi si anasjelltas, rryma e lartë dhe tension i ulët. Do të duket, cili është ndryshimi? Dhe është, dhe shumë i madh.

Nxehni ajrin? zjarr

Pra, nëse përdorni formulën e fuqisë aktive, ju merrni sa vijon:

P=U x I, ku:

U është voltazhi i matur në Volt;

I është rryma e matur në Amper;P është fuqia e matur në vat ose volt -Ampers.

Por ekziston një formulë tjetër që përshkruan ligjin e përmendur tashmë Joule-Lenz, sipas të cilit fuqia termike e lëshuar gjatë kalimit të rrymës është e barabartë me katrorin e madhësisë së saj, shumëzuar me rezistencën e përcjellësit. Ngrohja e ajrit rreth linjës së energjisë do të thotë humbje e energjisë. Teorikisht, këto humbje mund të reduktohen në dy mënyra. E para prej tyre përfshin një ulje të rezistencës, domethënë një trashje të telave. Sa më i madh të jetë seksioni kryq, aq më e ulët është rezistenca dheanasjelltas. Por gjithashtu nuk dua të harxhoj kot metalin, është i shtrenjtë, në fund të fundit bakri. Për më tepër, konsumi i dyfishtë i materialit përcjellës do të çojë jo vetëm në një rritje të kostos, por edhe në peshë, e cila, nga ana tjetër, do të çojë në një rritje të kompleksitetit të instalimit të linjave të larta. Dhe mbështetësit do të kërkohen më të fuqishëm. Dhe humbjet vetëm do të përgjysmohen.

Vendim

Për të reduktuar ngrohjen e telave gjatë transmetimit të energjisë, është e nevojshme të zvogëlohet sasia e rrymës kaluese. Kjo është mjaft e qartë, sepse përgjysmimi i saj do të çojë në një ulje të katërfishtë të humbjeve. Po sikur dhjetë herë? Varësia është kuadratike, që do të thotë se humbjet do të jenë njëqind herë më pak! Por energjia duhet të jetë "lëkundur" e njëjtë, gjë që i nevojitet totalit të konsumatorëve që e presin në skajin tjetër të linjës së transmetimit të energjisë, ndonjëherë qindra kilometra larg termocentralit. Përfundimi sugjeron vetë se është e nevojshme të rritet tensioni me të njëjtën sasi sa zvogëlohet rryma. Nënstacioni i transformatorit në fillim të linjës së transmetimit është projektuar pikërisht për këtë. Telat dalin prej tij nën një tension shumë të lartë, të matur në dhjetëra kilovolt. Gjatë gjithë distancës që ndan termocentralin, hidrocentralin ose centralin bërthamor nga lokaliteti ku ai adresohet, energjia udhëton me një rrymë të vogël (relativisht). Konsumatori, nga ana tjetër, duhet të marrë energji me parametrat standarde të dhëna, të cilat në vendin tonë korrespondojnë me 220 volt (ose interfazë 380 V). Tani nuk kemi nevojë për një ngritje, si në hyrje të një linje energjie, por për një nënstacion të uljes. Energjia elektrike furnizohet me pajisjet e shpërndarjes në mënyrë që dritat të ndizen në shtëpi dheRotorët e makinës po rrotulloheshin në fabrika.

Çfarë ka në kabinë?

Nga sa më sipër, është e qartë se pjesa më e rëndësishme në një nënstacion është një transformator, dhe zakonisht ai trefazor. Mund të ketë disa. Për shembull, një transformator trefazor mund të zëvendësohet nga tre njëfazor. Një numër më i madh mund të jetë për shkak të konsumit të lartë të energjisë. Dizajni i kësaj pajisjeje është i ndryshëm, por në çdo rast, ka përmasa mbresëlënëse. Sa më shumë fuqi t'i jepet konsumatorit, aq më serioze duket struktura. Pajisja e një nënstacioni elektrik, megjithatë, është më komplekse dhe përfshin më shumë sesa thjesht një transformator. Ekzistojnë gjithashtu pajisje të dizajnuara për ndërrimin dhe mbrojtjen e një njësie të shtrenjtë, dhe më shpesh për ftohjen e saj. Pjesa elektrike e stacioneve dhe nënstacioneve përmban edhe centrale të pajisura me pajisje kontrolli dhe matëse.

Transformer

Detyra kryesore e kësaj strukture është të përcjellë energji tek konsumatori. Para dërgimit, tensioni duhet të rritet dhe pas marrjes të ulet në nivelin standard.

Me gjithë faktin që qarku i një nënstacioni elektrik përfshin shumë elementë, kryesori është ende një transformator. Nuk ka asnjë ndryshim thelbësor midis pajisjes së këtij produkti në një furnizim konvencional me energji elektrike të një pajisjeje shtëpiake dhe modeleve industriale me fuqi të lartë. Transformatori përbëhet nga mbështjellje (primare dhe sekondare) dhe një qark magnetik i bërë nga një ferromagnet, domethënë një material (metal) që amplifikon fushën magnetike. LlogaritjaKjo pajisje është një detyrë mjaft standarde arsimore për një student të një universiteti teknik. Dallimi kryesor midis transformatorit të nënstacionit dhe homologëve të tij më pak të fuqishëm, i cili bie në sy, përveç madhësisë, është prania e një sistemi ftohjeje, i cili është një grup tubacionesh vaji që rrethojnë mbështjelljet e ngrohura. Megjithatë, projektimi i nënstacioneve elektrike nuk është një detyrë e lehtë, pasi duhet të merren parasysh shumë faktorë, duke filluar nga kushtet klimatike deri te natyra e ngarkesës.

Fuqia tërheqëse

Nuk janë vetëm shtëpitë dhe bizneset që konsumojnë energji elektrike. Gjithçka është e qartë këtu, ju duhet të aplikoni 220 volt AC në lidhje me autobusin neutral ose 380 V midis fazave me një frekuencë prej 50 Hertz. Por ka edhe transport elektrik urban. Tramvajet dhe trolejbusët kërkojnë një tension jo të alternuar, por konstant. Dhe ndryshe. Duhet të ketë 750 volt në telin e kontaktit të tramvajit (në lidhje me tokën, domethënë binarët), dhe trolejbusi ka nevojë për zero në një përcjellës dhe 600 volt DC nga ana tjetër, mbrojtësit e rrotave të gomës janë izolues. Kjo do të thotë se nevojitet një nënstacion i veçantë shumë i fuqishëm. Energjia elektrike konvertohet në të, domethënë korrigjohet. Fuqia e saj është shumë e madhe, rryma në qark matet në mijëra amper. Një pajisje e tillë quhet një pajisje draft.

Mbrojtja e nënstacionit

Si transformatori ashtu edhe ndreqësi i fuqishëm (në rastin e furnizimit me energji tërheqëse) janë të shtrenjta. Nëse kanjë situatë emergjente, domethënë një qark i shkurtër, një rrymë do të shfaqet në qarkun sekondar të dredha-dredha (dhe, rrjedhimisht, atë primar). Kjo do të thotë që seksioni kryq i përcjellësve nuk llogaritet. Nënstacioni i transformatorit elektrik do të fillojë të nxehet për shkak të gjenerimit të nxehtësisë rezistente. Nëse një skenar i tillë nuk parashikohet, atëherë si rezultat i një qarku të shkurtër në ndonjë nga linjat periferike, tela mbështjellëse do të shkrihet ose digjet. Për të parandaluar që kjo të ndodhë, përdoren metoda të ndryshme. Këto janë mbrojtje diferenciale, gazi dhe mbirryme.

Diferenciali krahason vlerat aktuale në qark dhe mbështjelljen dytësore. Mbrojtja e gazit aktivizohet kur në ajër shfaqen produkte të djegies së izolimit, vajit etj. Mbrojtja e rrymës fiket transformatorin kur rryma tejkalon vlerën maksimale të caktuar.

Nënstacioni i transformatorit duhet të fiket automatikisht edhe në rast goditjeje rrufeje.

Llojet e nënstacioneve

Ata janë të ndryshëm në fuqi, qëllim dhe pajisje. Ato prej tyre që shërbejnë vetëm për rritjen ose uljen e tensionit quhen transformator. Nëse kërkohet edhe një ndryshim në parametra të tjerë (korrigjim ose stabilizim i frekuencës), atëherë nënstacioni quhet nënstacion transformues.

Sipas dizajnit të tyre arkitektonik, nënstacionet mund të bashkëngjiten, të ndërtuara (në afërsi të objektit kryesor), brenda dyqanit (të vendosura brenda objektit të prodhimit) ose të përfaqësojnë një ndërtesë të veçantë ndihmëse. Në disa raste, kur nuk kërkohet fuqi e lartë (kur organizohet furnizimi me energji elektrikevendbanime të vogla), përdoret struktura e direkut të nënstacioneve. Ndonjëherë kullat e transmetimit të energjisë përdoren për vendosjen e transformatorit, në të cilin janë montuar të gjitha pajisjet e nevojshme (siguresat, shkarkuesit, shkëputësit, etj.).

Rrjetet dhe nënstacionet elektrike klasifikohen sipas tensionit (deri në 1000 kV ose më shumë, domethënë tension i lartë) dhe fuqisë (për shembull, nga 150 VA në 16 mijë kVA).

Sipas shenjës skematike të lidhjes së jashtme, nënstacionet ndahen në nyje, qorrsokak, përmes dhe degëzuese.

Brenda qelizës

Hapësira brenda nënstacionit, në të cilën ndodhen transformatorët, zbarrat dhe pajisjet që sigurojnë funksionimin e të gjithë pajisjes, quhet dhoma. Mund të jetë i rrethuar ose i mbyllur. Dallimi midis mënyrave të tjetërsimit të tij nga hapësira përreth është i vogël. Dhoma e mbyllur është një dhomë plotësisht e izoluar, dhe ajo e rrethuar ndodhet pas mureve jo të forta (rrjetë ose grilë). Ato bëhen, si rregull, nga ndërmarrje industriale sipas modeleve standarde. Mirëmbajtja e sistemeve të furnizimit me energji elektrike kryhet nga personel i trajnuar me leje dhe kualifikime të nevojshme, të konfirmuara me një dokument zyrtar mbi lejen për të punuar në linjat e tensionit të lartë. Mbikëqyrja operative e funksionimit të nënstacionit kryhet nga një elektricist ose inxhinier energjetik në detyrë, i vendosur pranë centralit kryesor, i cili mund të jetë i vendosur në distancë nga nënstacioni.

Shpërndarja

Ekziston një funksion tjetër i rëndësishëm që kryen nënstacioni i energjisë. Energjia elektrike shpërndahet ndërmjetkonsumatorët sipas standardeve të tyre, dhe përveç kësaj, ngarkesa e tre fazave duhet të jetë sa më uniforme. Në mënyrë që kjo detyrë të zgjidhet me sukses, ekzistojnë pajisje shpërndarëse. Ndërprerësi funksionon me të njëjtin tension dhe përmban pajisje që kryejnë komutimin dhe mbrojnë linjat nga mbingarkesa. Ndërprerësi lidhet me transformatorin me siguresa dhe ndërprerës (njëpolësh, një për secilën fazë). Pajisjet e shpërndarjes sipas vendndodhjes ndahen në të hapura (të vendosura në ajër të hapur) dhe të mbyllura (të vendosura në ambiente të mbyllura).

Siguria

E gjithë puna e kryer në nënstacionin elektrik klasifikohet si veçanërisht e rrezikshme, prandaj kërkon masa urgjente për të garantuar sigurinë e punës. Në thelb, riparimet dhe mirëmbajtja kryhen me ndërprerje të plotë ose të pjesshme. Pasi të jetë shkëputur tensioni (elektricistët thonë "i hequr"), me kusht që të gjitha tolerancat e nevojshme të jenë vendosur, shufrat e rrymës janë të tokëzuara për të parandaluar aktivizimin aksidental. Shenjat paralajmëruese "Njerëzit po punojnë" dhe "Mos ndizni!" Janë gjithashtu të destinuara për këtë. Personeli që shërben nënstacionet e tensionit të lartë trajnohet në mënyrë sistematike dhe aftësitë dhe njohuritë e fituara monitorohen periodikisht. Toleranca nr. 4 jep të drejtën e kryerjes së punimeve në instalimet elektrike mbi 1 kV.