Wat is 'n elektriese substasie? Elektriese substasies en skakeltuig

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2024-01-09 14:06

Elektriese ingenieurs weet wat kragsentrales en substasies is, waarvoor hulle is en hoe hulle werk. Hulle weet hoe om hul krag en al die nodige parameters te bereken, soos die aantal draaie, die draaddwarssnit en die afmetings van die magnetiese stroombaan. Dit word aan studente in tegniese universiteite en tegniese skole geleer. Mense met 'n liberale kunste-agtergrond raai dat strukture, wat dikwels alleen staan in die vorm van vensterlose huise (graffiti-liefhebbers hou daarvan om dit te verf), nodig is om krag aan huise en besighede te verskaf, en hulle moet nie binnegedring word nie, skrikwekkende embleme in die vorm van skedels en weerligstrale praat veelseggend hieroor geheg aan gevaarlike voorwerpe. Miskien hoef baie nie meer te weet nie, maar inligting is nooit oorbodig nie.

'n bietjie fisika

Elektrisiteit is 'n kommoditeit waarvoor jy moet betaal, en dit is jammer as dit vermors word. En dit, soos in enige produksie, is onvermydelik, die taak is net om onnodige verliese te verminder. Energie is gelyk aan drywing vermenigvuldig met tyd, so in verdere redenering kan ons met hierdie konsep werk, dushoe tyd voortdurend vloei, en dit is onmoontlik om dit terug te draai, soos die liedjie sê. Elektriese krag, in 'n rowwe benadering, sonder om reaktiewe ladings in ag te neem, is gelyk aan die produk van spanning en stroom. As ons dit in meer besonderhede oorweeg, sal die cosinus phi die formule invoer, wat die verhouding van verbruikte energie met sy nuttige komponent, genoem aktief, bepaal. Maar hierdie belangrike aanwyser hou nie direk verband met die vraag waarom 'n substasie nodig is nie. Elektriese krag hang dus af van die twee hoofbydraers tot Ohm en Joule-Lenz se wette, spanning en stroom. Klein stroom en hoë spanning kan dieselfde krag produseer as omgekeerd, hoë stroom en lae spanning. Dit wil voorkom, wat is die verskil? En dit is, en baie groot.

Verhit die lug? Vuur

Dus, as jy die aktiewe kragformule gebruik, kry jy die volgende:

P=U x I, waar:

U spanning gemeet in Volts;

I is stroom gemeet in ampère;P krag gemeet in Watt of Volt is -Amp.

Maar daar is 'n ander formule wat die reeds genoemde Joule-Lenz-wet beskryf, waarvolgens die termiese krag wat vrygestel word tydens die verloop van stroom gelyk is aan die kwadraat van sy grootte, vermenigvuldig met die weerstand van die geleier. Om die lug rondom die kraglyn te verhit, beteken dat energie vermors word. Teoreties kan hierdie verliese op twee maniere verminder word. Die eerste van hulle behels 'n afname in weerstand, dit wil sê 'n verdikking van die drade. Hoe groter die deursnit, hoe laer die weerstand, enandersom. Maar ek wil ook nie verniet metaal mors nie, dis tog duur, koper. Daarbenewens sal die dubbele verbruik van die geleiermateriaal nie net lei tot 'n toename in koste nie, maar ook tot gewig, wat op sy beurt sal lei tot 'n toename in die kompleksiteit van die installering van hoë lyne. En die ondersteunings sal kragtiger vereis word. En verliese sal net gehalveer word.

Besluit

Om die verhitting van drade tydens kragoordrag te verminder, is dit nodig om die hoeveelheid verbygaande stroom te verminder. Dit is baie duidelik, want halvering daarvan sal lei tot 'n viervoudige vermindering in verliese. Wat as tien keer? Die afhanklikheid is kwadraties, wat beteken dat die verliese honderd keer minder sal wees! Maar die krag moet dieselfde "swaai", wat nodig is deur die totaal van verbruikers wat daarvoor wag aan die ander kant van die kragtransmissielyn, soms honderde kilometers van die kragsentrale af. Die gevolgtrekking suggereer self dat dit nodig is om die spanning te verhoog met dieselfde hoeveelheid as wat die stroom verminder word. Die transformatorsubstasie aan die begin van die transmissielyn is net hiervoor ontwerp. Drade kom daaruit onder 'n baie hoë spanning, gemeet in tientalle kilovolts. Dwarsdeur die afstand wat die termiese kragsentrale, hidroëlektriese kragstasie of kernkragsentrale skei van die plek waar dit aangespreek word, beweeg energie met 'n klein (relatief) stroom. Die verbruiker, aan die ander kant, moet krag ontvang met die gegewe standaardparameters, wat in ons land ooreenstem met 220 volt (of 380 V-tussenfase). Nou het ons nie 'n stap-up nodig, soos by die inset van 'n kraglyn nie, maar 'n step-down substasie. Elektriese energie word aan verspreidingstoestelle verskaf sodat ligte in huise aan is, enmasjienrotors het in fabrieke gedraai.

Wat is in die hokkie?

Uit bogenoemde is dit duidelik dat die belangrikste deel in 'n substasie 'n transformator is, en gewoonlik 'n driefase een. Daar kan verskeie wees. Byvoorbeeld, 'n driefase transformator kan vervang word deur drie enkelfases. 'n Groter getal kan wees as gevolg van die hoë kragverbruik. Die ontwerp van hierdie toestel is anders, maar in elk geval het dit indrukwekkende afmetings. Hoe meer krag aan die verbruiker gegee word, hoe ernstiger lyk die struktuur. Die toestel van 'n elektriese substasie is egter meer kompleks, en sluit meer as net 'n transformator in. Daar is ook toerusting wat ontwerp is om 'n duur eenheid oor te skakel en te beskerm, en meestal vir die verkoeling daarvan. Die elektriese deel van die stasies en substasies bevat ook skakelborde toegerus met beheer- en meettoerusting.

Transformer

Die hooftaak van hierdie struktuur is om energie aan die verbruiker oor te dra. Voordat dit gestuur word, moet die spanning verhoog word, en na ontvangs, verlaag word tot die standaardvlak.

Met al die feit dat die stroombaan van 'n elektriese substasie baie elemente insluit, is die hoof een steeds 'n transformator. Daar is geen fundamentele verskil tussen die toestel van hierdie produk in 'n konvensionele kragtoevoer van 'n huishoudelike toestel en hoëkrag industriële ontwerpe nie. Die transformator bestaan uit windings (primêr en sekondêr) en 'n magnetiese stroombaan gemaak van 'n ferromagneet, dit wil sê 'n materiaal (metaal) wat die magneetveld versterk. Berekeningvan hierdie toestel is nogal 'n standaard opvoedkundige taak vir 'n student van 'n tegniese universiteit. Die belangrikste verskil tussen die substasie-transformator en sy minder kragtige eweknieë, wat opvallend is, benewens die grootte, is die teenwoordigheid van 'n verkoelingstelsel, wat 'n stel oliepypleidings is wat die verhitte windings omring. Die ontwerp van elektriese substasies is egter nie 'n maklike taak nie, aangesien baie faktore in ag geneem moet word, wat wissel van klimaatstoestande tot die aard van die las.

Traksiekrag

Dit is nie net huise en besighede wat elektrisiteit verbruik nie. Alles is duidelik hier, jy moet 220 volt AC relatief tot die neutrale bus of 380 V tussen fases toepas teen 'n frekwensie van 50 Hertz. Maar daar is ook stedelike elektriese vervoer. Trems en trolliebusse vereis 'n spanning wat nie wissel nie, maar konstant. En anders. Daar moet 750 Volt op die kontakdraad van die trem wees (relatief tot die grond, dit wil sê die relings), en die trolliebus benodig nul op een geleier en 600 Volt DC op die ander, rubberwielbeskermers is isolators. Dit beteken dat 'n aparte baie kragtige substasie nodig is. Elektriese energie word daarop omgeskakel, dit wil sê dit word reggestel. Sy krag is baie groot, die stroom in die stroombaan word gemeet in duisende ampère. So 'n toestel word 'n konseptoestel genoem.

Substasiebeskerming

Beide die transformator en die kragtige gelykrigter (in die geval van vastrapkragtoevoer) is duur. As daar is'n noodsituasie, naamlik 'n kortsluiting, sal 'n stroom in die sekondêre wikkelkring (en gevolglik die primêre een) voorkom. Dit beteken dat die deursnee van die geleiers nie bereken word nie. Die elektriese transformator-substasie sal begin verhit as gevolg van weerstandige hitte-opwekking. As so 'n scenario nie voorsien word nie, sal die wikkeldraad smelt of brand as gevolg van 'n kortsluiting in enige van die perifere lyne. Om te voorkom dat dit gebeur, word verskeie metodes gebruik. Dit is differensiaal-, gas- en oorstroombeskermings.

Differensiaal vergelyk die stroomwaardes in die stroombaan en die sekondêre wikkeling. Gasbeskerming word geaktiveer wanneer verbrandingsprodukte van isolasie, olie, ens. in die lug verskyn. Stroombeskerming skakel die transformator af wanneer die stroom die maksimum vasgestelde waarde oorskry.

Die transformator-substasie behoort ook outomaties af te skakel in die geval van 'n weerlig.

Tipe substasies

Hulle verskil in krag, doel en toestel. Dié van hulle wat slegs dien om die spanning te verhoog of te verlaag, word transformator genoem. As 'n verandering in ander parameters ook vereis word (regstelling of frekwensiestabilisering), dan word die substasie 'n transformerende substasie genoem.

Volgens hul argitektoniese ontwerp kan substasies aangeheg word, ingebou (aangrensend aan die hooffasiliteit), intrawinkel (geleë binne die produksiefasiliteit) of 'n aparte hulpgebou verteenwoordig. In sommige gevalle, wanneer hoë krag nie benodig word nie (wanneer kragtoevoer georganiseer wordklein nedersettings), word die maststruktuur van substasies gebruik. Soms word kragoordragtorings gebruik om die transformator te plaas, waarop al die nodige toerusting gemonteer is (smelters, afleiers, ontkoppelaars, ens.).

Elektriese netwerke en substasies word geklassifiseer volgens spanning (tot 1000 kV of meer, dit wil sê, hoë spanning) en krag (byvoorbeeld van 150 VA tot 16 duisend kVA).

Volgens die skematiese teken van die eksterne verbinding, word substasies in nodale, doodloopstraat, deur en vertakking verdeel.

Binne sel

Die spasie binne die substasie, waarin die transformators, rails en toerusting wat die werking van die hele toestel verseker, die kamer genoem word. Dit kan omhein of toegemaak word. Die verskil tussen die maniere om dit van die omringende ruimte te vervreem is klein. Die geslote kamer is 'n heeltemal geïsoleerde kamer, en die omheinde kamer is agter nie-soliede (gaas of rooster) mure geleë. Hulle word as 'n reël deur industriële ondernemings volgens standaardontwerpe gemaak. Instandhouding van kragtoevoerstelsels word uitgevoer deur opgeleide personeel met toestemming en die nodige kwalifikasies, bevestig deur 'n amptelike dokument oor toestemming om op hoogspanningslyne te werk. Operasionele toesig oor die werking van die substasie word uitgevoer deur 'n elektrisiën of kragingenieur aan diens, geleë naby die hoofskakelbord, wat op 'n afstand van die substasie geleë kan wees.

Verspreiding

Daar is nog 'n belangrike funksie wat die kragsubstasie verrig. Elektriese energie word tussenverbruikers volgens hul standaarde, en boonop moet die las van die drie fases so eenvormig moontlik wees. Ten einde hierdie taak suksesvol opgelos te kan word, is daar verspreidingstoestelle. Die skakeltuig werk teen dieselfde spanning en bevat toestelle wat skakeling uitvoer en lyne teen oorlading beskerm. Die skakeltuig is aan die transformator gekoppel deur sekerings en brekers (enkelpolige, een vir elke fase). Verspreidingstoestelle volgens die ligging word verdeel in oop (geleë in die ope lug) en geslote (geleë binne binne).

Veiligheid

Alle werk wat in die elektriese substasie verrig word, word as besonder riskant geklassifiseer, daarom vereis dit noodmaatreëls om arbeidsveiligheid te verseker. Basies word herstelwerk en instandhouding uitgevoer met 'n volledige of gedeeltelike verduistering. Nadat die spanning ontkoppel is (elektrisiëns sê "verwyder"), mits alle nodige toleransies in plek is, word die stroomdraende stawe geaard om toevallige aktivering te voorkom. Waarskuwingstekens “Mense werk” en “Moenie aanskakel nie!” Is ook hiervoor bedoel. Personeel wat hoëspanningsubstasies bedien, word sistematies opgelei, en die vaardighede en verworwe kennis word periodiek gemonitor. Toleransie No. 4 gee die reg om werk te verrig op elektriese installasies oor 1 kV.