Разпределение на електричество: подстанции, необходимо оборудване, условия за разпределение, прилагане, правила за отчитане и контрол

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Как е разпределението на електрическата енергия и нейното предаване от основния източник на енергия до потребителя? Този въпрос е доста сложен, тъй като източникът е трафопост, който може да бъде разположен на значително разстояние от града, но енергията трябва да се доставя с максимална ефективност. Този въпрос трябва да бъде разгледан по-подробно.

Общо описание на процеса

Както беше споменато по-рано, първоначалният обект, откъдето започва разпределението на електричеството, днес е електроцентрала. В днешно време има три основни типа станции, които могат да захранват потребителите с електричество. Тя може да бъде топлоелектрическа централа (ТЕЦ), водноелектрическа централа (ВЕЦ) и ядрена електроцентрала (АЕЦ). В допълнение към тези основни типове има и слънчеви или вятърни станции, но те се използват за по-местни цели.

Тези три типа станции са както източник, така и първа точка на разпределение на електроенергия. ЗаЗа да се извърши такъв процес като предаване на електрическа енергия, е необходимо значително да се увеличи напрежението. Колкото по-далеч е консуматорът, толкова по-високо трябва да бъде напрежението. Така увеличението може да достигне до 1150 kV. Увеличаване на напрежението е необходимо, за да се намали силата на тока. В този случай съпротивлението в проводниците също пада. Този ефект ви позволява да прехвърляте ток с най-малка загуба на мощност. За да се увеличи напрежението до желаната стойност, всяка станция има покачващ трансформатор. След преминаване през участъка с трансформатора, електрическият ток се предава към централния разпределителен център чрез електропроводи. PIU е централна разпределителна станция, където електричеството се разпределя директно.

Общо описание на текущия път

Такива съоръжения като централния разпределителен център вече са в непосредствена близост до градове, села и т.н. Тук се извършва не само разпределение, но и спад на напрежението до 220 или 110 kV. След това електричеството се предава до подстанции, разположени вече в града.

При преминаване през толкова малки трафопостове напрежението отново пада, но до 6-10 kV. След това преносът и разпределението на електрическа енергия се осъществява чрез трансформаторни точки, разположени в различни части на града. Тук също си струва да се отбележи, че преносът на енергия в града към трансформаторната подстанция вече не се извършва с помощта на електропроводи, а с помощта на положени подземни кабели. Това е много по-целесъобразно от използването на електропроводи. Трансформаторната точка е последното съоръжениев който се извършва разпределението и преносът на електрическа енергия, както и нейното намаляване за последно. В такива зони напрежението се намалява до вече познатите 0,4 kV, тоест 380 V. След това се прехвърля към частни, многоетажни сгради, гаражни кооперации и др.

Ако разгледаме накратко пътя на предаване, той е приблизително както следва: източник на енергия (електрическа централа 10 kV) - повишаващ трансформатор до 110-1150 kV - електропреносна линия - подстанция с понижаващ трансформатор - трансформаторна точка със спад на напрежението до 10-0,4 kV - консуматори (частен сектор, жилищни сгради и др.).

Процесни функции

Производството и разпределението на електрическа енергия, както и процесът на нейното предаване, има важна характеристика - всички тези процеси са непрекъснати. С други думи, производството на електрическа енергия съвпада във времето с процеса на нейното потребление, поради което електроцентралите, мрежите и приемниците са свързани помежду си чрез такова понятие като общ режим. Това свойство налага организирането на енергийни системи, за да бъдат по-ефективни при производството и разпределението на електроенергия.

Тук е много важно да разберем какво представлява такава енергийна система. Това е съвкупност от всички станции, електропроводи, подстанции и други отоплителни мрежи, които са свързани помежду си чрез такова свойство като общ режим, както и единен процес за производство на електрическа енергия. Освен това процесите на трансформация и разпределение в тези области се извършват по общработи цялата тази система.

Основната работна единица в такива системи е електрическата инсталация. Това оборудване е предназначено за производство, преобразуване, пренос и разпределение на електрическа енергия. Тази енергия се получава от електрически приемници. Що се отнася до самите инсталации, в зависимост от работното напрежение, те са разделени на два класа. Първата категория работи с напрежения до 1000 V, а втората, напротив, с напрежения от 1000 V и повече.

Освен това има и специални устройства за приемане, предаване и разпределение на електричество - разпределително устройство (RU). Това е електрическа инсталация, която се състои от такива конструктивни елементи като сглобяеми и свързващи шини, устройства за превключване и защита, автоматика, телемеханика, измервателни уреди и спомагателни устройства. Тези единици също са разделени на две категории. Първият е отворените устройства, които могат да се експлоатират на открито, и затворените, които се използват само когато се намират вътре в сграда. Що се отнася до работата на такива устройства в града, в повечето случаи се използва вторият вариант.

Една от последните граници на електропреносната и разпределителната система е подстанцията. Това е обект, който се състои от разпределително устройство до 1000 V и от 1000 V, както и силови трансформатори и други спомагателни възли.

Разглеждане на схемата за разпределение на електроенергия

За да разгледаме по-отблизо процеса на производство, предаване и разпространениеелектричество, можете да вземете за пример блоковата схема на доставката на електричество в града.

В този случай процесът започва с факта, че генераторите в държавната районна електроцентрала (държавната регионална електроцентрала) генерират напрежение от 6, 10 или 20 kV. При наличие на такова напрежение не е икономично да го предавате на разстояние повече от 4-6 км, тъй като ще има големи загуби. За да се намалят значително загубите на мощност, в преносната линия е включен силовият трансформатор, който е предназначен да увеличи напрежението до такива стойности като 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Стойността се избира в зависимост от това колко далеч е потребителят. Следва точка за понижаване на електрическата енергия, която е представена под формата на понижаваща се подстанция, разположена в рамките на града. Напрежението се намалява до 6-10 kV. Тук си струва да добавим, че такава подстанция се състои от две части. Първата част от отворен тип е проектирана за напрежение 110-220 kV. Втората част е затворена, включва електроразпределително устройство (RU), предназначено за напрежение 6-10 kV.

Раздели от схемата за доставка на електричество

В допълнение към тези устройства, които бяха изброени по-рано, енергийната система включва и такива обекти като захранваща кабелна линия - PKL, разпределителна кабелна линия - RKL, кабелна линия с напрежение 0,4 kV - KL, тип вход на разпределително устройство в жилищна сграда - ASU, главна понижаваща подстанция в централата - GPP, електроразпределителен шкаф или разпределително таблоустройство за контролно табло, разположено в заводския цех и проектирано за 0,4 kV.

Също така във веригата може да има такава секция като захранващия център - CPU. Тук е важно да се отбележи, че този обект може да бъде представен от две различни устройства. Това може да е разпределително устройство за вторично напрежение в понижаваща подстанция. В допълнение, той ще включва и устройство, което ще изпълнява функциите за регулиране на напрежението и последващата му доставка до потребителите. Втората версия е трансформатор за пренос и разпределение на електричество, или разпределително устройство за генераторно напрежение директно в електроцентралата.

Заслужава да се отбележи, че процесорът винаги е свързан към точката за разпространение на RP. Линията, която свързва тези два обекта, няма разпределение на електрическата енергия по цялата си дължина. Такива линии обикновено се наричат кабелни линии.

Днес оборудване като KTP - цялостна трансформаторна подстанция - може да се използва в електрическата мрежа. Състои се от няколко трансформатора, разпределително или входящо устройство, предназначени да работят с напрежение 6-10 kV. Комплектът включва и разпределително устройство за 0,4 kV. Всички тези устройства са свързани помежду си с токови проводници, а комплектът се доставя готов или готов за монтаж. Приемането и разпределението на електричество може да се извършва и на високи конструкции или на електропреносни кули. Такива конструкции се наричат или стълбови или мачтови трансформаторни подстанции.(ITP).

Електрически приемници от първа категория

Днес има три категории електрически приемници, които се различават по степента на надеждност.

Първата категория електрически приемници включва тези обекти, при прекъсване на захранването при които има доста сериозни проблеми. Последните включват следното: заплаха за човешкия живот, тежки щети на националната икономика, повреда на скъпо оборудване от основната група, масови дефектни продукти, разрушаване на установен технологичен процес за производство и разпределение на електроенергия, възможно прекъсване в работата на важни елементи на комуналните услуги. Такива електрически приемници включват сгради с голяма тълпа от хора, например театър, супермаркет, универсален магазин и др. Тази група включва и електрифициран транспорт (метро, тролейбус, трамвай).

Що се отнася до електроснабдяването на тези структури, те трябва да бъдат снабдени с електричество от два независими един от друг източника. Изключването от мрежата на такива сгради е разрешено само за периода, през който ще бъде стартиран резервният източник на захранване. С други думи, електроразпределителната система трябва да осигурява бърз преход от един източник към друг, в случай на авария. В този случай независим източник на захранване се счита за този, на който напрежението ще остане, дори ако изчезне на други източници, които захранват същия електрически приемник.

Първата категория включва също устройства, които трябва да се захранват от три независими източника наведнъж. Това е специална група, чиято работа трябва да бъде осигурена непрекъснато. Тоест, изключването от захранването не е позволено дори за времето, когато аварийният източник е включен. Най-често тази група включва приемници, чийто отказ води до заплаха за човешкия живот (експлозия, пожар и др.).

Приемници от втора и трета категория

Електроразпределителните системи с свързване на втора категория електрически приемници включват такова оборудване, при изключване на захранването ще има огромен престой на работните механизми и промишления транспорт, недостатъчно снабдяване с продукти, както и прекъсване на дейностите на масов брой хора, живеещи както в града, така и извън него. Тази група електрически приемници включва жилищни сгради над 4-ти етаж, училища и болници, електроцентрали, чието прекъсване на захранването няма да доведе до повреда на скъпо оборудване, както и други групи електрически консуматори с общ товар от 400 до 10 000 kV.

Две независими станции трябва да действат като източници на енергия в тази категория. Освен това е разрешено изключване от основния източник на захранване на тези съоръжения, докато дежурният персонал не стартира резервния източник или дежурният екип от работници в най-близката електрозахранваща станция не направи това.

Що се отнася до третата категория приемници, тогава доте притежават всички останали устройства, които могат да се захранват само от 1 захранване. В допълнение, изключването от мрежата на такива приемници е разрешено за периода на ремонт или подмяна на повредено оборудване за период от не повече от един ден.

Основна диаграма на доставката и разпределението на електрическа енергия

Контролът на разпределението на електричеството и предаването му от източника до приемника от трета категория в рамките на града най-лесно се осъществява чрез радиална тупикова схема. Такава схема обаче има един съществен недостатък, който е, че ако някой елемент от системата се повреди, всички приемници, свързани към такава схема, ще останат без захранване. Това ще продължи, докато повредената част от веригата не бъде заменена. Поради този недостатък не се препоръчва използването на такава схема за превключване.

Ако говорим за свързването и разпределението на енергията за приемници от втора и трета категория, тогава тук можете да използвате диаграмата на пръстена. При такава връзка, ако една от захранващите линии се повреди, можете да възстановите захранването на всички приемници, свързани към такава мрежа в ръчен режим, ако изключите захранването от основния източник и стартирате резервния. Пръстеновата верига се различава от радиалната по това, че има специални секции, на които разединителите или превключвателите са в изключен режим. Ако основният източник на захранване е повреден, те могат да бъдат включени за възстановяване на захранването, но от резервната линия. Също така ще служидобро предимство, ако трябва да се извършат ремонти на главната линия. Допуска се прекъсване на захранването на такава линия за период от около два часа. Това време е достатъчно, за да изключите повредения главен източник на захранване и да свържете резервния към мрежата, така че да разпределя електричество.

Има още по-надежден начин за свързване и разпределение на енергия - това е схема с паралелно свързване на две захранващи линии или въвеждане на автоматично свързване на резервен източник. При такава схема повредената линия ще бъде изключена от общата разпределителна система с помощта на два превключвателя, разположени във всеки край на линията. Доставката на електроенергия в този случай ще се извършва в непрекъснат режим, но вече през втората линия. Тази схема е подходяща за приемници от втора категория.

Схеми за разпространение за първа категория получатели

Що се отнася до разпределението на енергията за захранване на приемниците от първа категория, в този случай е необходимо да се свържете едновременно от два независими централи за захранване. Освен това такива схеми често използват не една разпределителна точка, а две и винаги е осигурена автоматична резервна система за захранване.

За електрически приемници, които принадлежат към първата категория, на устройствата за входящо разпределение е инсталирано автоматично превключване към резервно захранване. С такава система за свързване, разпределението на електрически токсе осъществява с помощта на две електропроводи, всяка от които се характеризира с напрежение до 1 kV и също така е свързана към независими трансформатори.

Други схеми за разпределение и захранване на приемник

За да разпределите най-ефективно електричеството към приемници от втора категория, можете да използвате верига със защита от свръхток за един или два RP, както и верига с автоматично резервно захранване. Тук обаче има определено изискване. Тези схеми могат да се използват само ако цената на материалните ресурси за тяхното подреждане не се увеличи с повече от 5%, в сравнение с подреждането на ръчен преход към резервен източник на захранване. Освен това е необходимо да се оборудват такива секции по такъв начин, че една линия да може да поеме натоварването от втората, като се вземе предвид краткотрайното претоварване. Това е необходимо, защото ако един от тях се повреди, разпределението на цялото напрежение ще се прехвърли към останалото.

Има доста често срещана схема за свързване и разпределение на лъча. В този случай една разпределителна точка ще се захранва от два различни трансформатора. Към всеки от тях е свързан кабел, напрежението в което не надвишава 1000 V. Всеки от трансформаторите е оборудван и с един контактор, който е предназначен за автоматично превключване на товара от един захранващ блок към друг, ако някой от тях напрежението ще изчезне.

Обобщавайки надеждността на мрежата, това е едно от най-важните изисквания, които трябва да бъдатгарантирайте, че разпределението на енергията не е прекъснато. За да се постигне максимална надеждност, е необходимо не само да се използват най-подходящите схеми за доставка за всяка категория. Също така е важно да изберете правилните марки кабели, както и тяхната дебелина и напречно сечение, като се вземат предвид загубите им при нагряване и мощност по време на протичането на тока. Също така е важно да се спазват правилата за техническа експлоатация и технологията за извършване на всички електрически работи.

Въз основа на гореизложеното можем да заключим, че устройството за получаване и разпределение на електричество, както и доставката му от източника до крайния потребител или приемник, не е толкова сложен процес.