Distribucija električne energije: postaje, potrebna oprema, pogoji distribucije, uporaba, računovodstvo in pravila nadzora

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Kako poteka distribucija električne energije in njen prenos od glavnega vira energije do odjemalca? To vprašanje je precej zapleteno, saj je vir transformatorska postaja, ki se lahko nahaja na precejšnji oddaljenosti od mesta, vendar je treba energijo dostaviti z največjo učinkovitostjo. To vprašanje je treba obravnavati podrobneje.

Splošni opis postopka

Kot že omenjeno, je začetni objekt, od koder se začne distribucija električne energije, danes elektrarna. Danes obstajajo tri glavne vrste postaj, ki lahko oskrbujejo porabnike z električno energijo. Lahko je termoelektrarna (TE), hidroelektrarna (HE) in jedrska elektrarna (NEK). Poleg teh osnovnih tipov obstajajo tudi sončne ali vetrne postaje, ki pa se uporabljajo za bolj lokalne namene.

Te tri vrste postaj so tako vir kot prva točka distribucije električne energije. ZaZa izvedbo takega procesa, kot je prenos električne energije, je potrebno znatno povečati napetost. Čim dlje je porabnik, višja mora biti napetost. Torej lahko povečanje doseže do 1150 kV. Za zmanjšanje jakosti toka je potrebno povečati napetost. V tem primeru pade tudi upor v žicah. Ta učinek vam omogoča prenos toka z najmanjšo izgubo moči. Za povečanje napetosti na želeno vrednost ima vsaka postaja pospeševalni transformator. Po prehodu skozi odsek s transformatorjem se električni tok po električnih vodih prenaša v centralni distribucijski center. PIU je centralna distribucijska postaja, kjer se električna energija distribuira neposredno.

Splošni opis trenutne poti

Takšni objekti, kot je centralni distribucijski center, so že v neposredni bližini mest, vasi itd. Tukaj ne poteka samo distribucija, temveč tudi padec napetosti na 220 ali 110 kV. Po tem se električna energija prenaša na postaje, ki se nahajajo že znotraj mesta.

Pri prehodu skozi tako majhne podstanice napetost spet pade, vendar na 6-10 kV. Po tem se prenos in distribucija električne energije izvaja preko transformatorskih točk, ki se nahajajo v različnih delih mesta. Tu velja omeniti tudi, da se prenos energije znotraj mesta do transformatorske postaje ne izvaja več s pomočjo daljnovodov, temveč s pomočjo položenih podzemnih kablov. To je veliko bolj smotrno kot uporaba električnih vodov. Točka transformatorja je zadnji objektv katerem poteka distribucija in prenos električne energije ter njena zadnja redukcija. Na takih območjih se napetost zmanjša na že znanih 0,4 kV, torej 380 V. Nato se prenese v zasebne, večnadstropne stavbe, garažne zadruge itd.

Če na kratko razmislimo o prenosni poti, je ta približno naslednja: vir energije (elektrarna 10 kV) - pospeševalni transformator do 110-1150 kV - daljnovod - transformatorska postaja s padajočim transformatorjem - transformatorska točka s padcem napetosti na 10-0,4 kV - porabniki (zasebni sektor, stanovanjske zgradbe itd.).

Procesne funkcije

Proizvodnja in distribucija električne energije ter proces njenega prenosa ima pomembno lastnost – vsi ti procesi so neprekinjeni. Z drugimi besedami, proizvodnja električne energije časovno sovpada s procesom njene porabe, zato so elektrarne, omrežja in sprejemniki med seboj povezani s konceptom skupnega načina. Zaradi te lastnosti je treba organizirati energetske sisteme, da bi bili učinkovitejši pri proizvodnji in distribuciji električne energije.

Tukaj je zelo pomembno razumeti, kaj je takšen energetski sistem. To je skupek vseh postaj, daljnovodov, postaj in drugih ogrevalnih omrežij, ki so med seboj povezani s takšno lastnostjo, kot je skupni način, pa tudi en sam proces za proizvodnjo električne energije. Poleg tega se procesi preoblikovanja in distribucije na teh območjih izvajajo v okviru splošnegapoganja celoten sistem.

Glavna delovna enota v takih sistemih je električna inštalacija. Ta oprema je zasnovana za proizvodnjo, pretvorbo, prenos in distribucijo električne energije. To energijo sprejemajo električni sprejemniki. Kar zadeva same inštalacije, so glede na delovno napetost razdeljene v dva razreda. Prva kategorija deluje z napetostmi do 1000 V, druga pa, nasprotno, z napetostmi od 1000 V in več.

Poleg tega obstajajo tudi posebne naprave za sprejem, prenos in distribucijo električne energije - stikalna naprava (RU). Gre za električno inštalacijo, ki jo sestavljajo takšni konstrukcijski elementi, kot so montažne in povezovalne zbiralke, stikalne in zaščitne naprave, avtomatika, telemehanika, merilni instrumenti in pomožne naprave. Te enote so prav tako razdeljene v dve kategoriji. Prva so odprte naprave, ki jih je mogoče upravljati na prostem, in zaprte, ki se uporabljajo le, če so nameščene znotraj stavbe. Kar zadeva delovanje tovrstnih naprav znotraj mesta, je v večini primerov uporabljena druga možnost.

Ena zadnjih meja prenosnega in distribucijskega sistema električne energije je RTP. To je objekt, ki ga sestavljajo stikalne naprave do 1000 V in od 1000 V ter močnostni transformatorji in druge pomožne enote.

Upoštevanje sheme distribucije električne energije

Za natančnejši ogled procesa proizvodnje, prenosa in distribucijeelektrike, lahko vzamete za primer blokovni diagram oskrbe mesta z električno energijo.

V tem primeru se proces začne z dejstvom, da generatorji v državni daljinski elektrarni (državna regionalna elektrarna) proizvajajo napetost 6, 10 ali 20 kV. V prisotnosti takšne napetosti ga ni ekonomično prenašati na razdaljo več kot 4-6 km, saj bodo velike izgube. Da bi znatno zmanjšali izgubo moči, je v daljnovod vključen močnostni transformator, ki je zasnovan tako, da poveča napetost na vrednosti 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Vrednost je izbrana glede na to, kako daleč je potrošnik. Sledi točka za zniževanje električne energije, ki je predstavljena v obliki padajoče postaje v mestu. Napetost se zmanjša na 6-10 kV. Tu je vredno dodati, da je takšna transformatorska postaja sestavljena iz dveh delov. Prvi del odprtega tipa je zasnovan za napetost 110-220 kV. Drugi del je zaprt, vključuje napravo za distribucijo električne energije (RU), zasnovano za napetost 6-10 kV.

Odseki sheme oskrbe z električno energijo

Poleg tistih naprav, ki so bile navedene prej, sistem oskrbe z energijo vključuje tudi objekte, kot so napajalni kabelski vod - PKL, distribucijski kabelski vod - RKL, kabelski vod z napetostjo 0,4 kV - KL, tip vhoda stikalne naprave v stanovanjski stavbi - ASU, glavna padajoča postaja v tovarni - GPP, razdelilna omarica ali stikalna ploščanaprava nadzorne plošče, ki se nahaja v tovarni in zasnovana za 0,4 kV.

Tudi v vezju je lahko odsek, kot je napajalni center - CPU. Tukaj je pomembno omeniti, da je ta predmet lahko predstavljen z dvema različnima napravama. To je lahko sekundarna napetostna stikalna naprava na padajoči postaji. Poleg tega bo vključeval tudi napravo, ki bo opravljala funkcije regulacije napetosti in njene naknadne dostave potrošnikom. Druga različica je transformator za prenos in distribucijo električne energije ali generatorsko napetostno stikalno napravo neposredno v elektrarni.

Omeniti velja, da je CPU vedno povezan z distribucijsko točko RP. Proga, ki povezuje ta dva predmeta, nima porazdelitve električne energije po celotni dolžini. Takšne proge običajno imenujemo kabelske linije.

Danes se lahko takšna oprema, kot je KTP - popolna transformatorska postaja - uporablja v električnem omrežju. Sestavljen je iz več transformatorjev, razdelilne ali vhodne naprave, zasnovane za delovanje z napetostjo 6-10 kV. V kompletu je tudi stikalna naprava za 0,4 kV. Vse te naprave so med seboj povezane s tokovnimi vodniki, komplet pa je dostavljen že pripravljen ali pripravljen za montažo. Sprejem in distribucija električne energije lahko poteka tudi na visokih objektih ali na prenosnih stolpih. Takšne strukture se imenujejo transformatorske postaje za drog ali drog.(ITP).

električni sprejemniki prve kategorije

Danes obstajajo tri kategorije električnih sprejemnikov, ki se razlikujejo po stopnji zanesljivosti.

Prva kategorija električnih sprejemnikov vključuje tiste predmete, pri katerih v primeru izpada električne energije prihaja do precej resnih težav. Slednje vključujejo: grožnjo človeškemu življenju, hudo škodo za nacionalno gospodarstvo, poškodbe drage opreme iz glavne skupine, množično pokvarjene izdelke, uničenje uveljavljenega tehnološkega procesa za proizvodnjo in distribucijo električne energije, morebitno motnjo pri delovanju pomembnih elementov javnih služb. Takšni električni sprejemniki vključujejo zgradbe z veliko množico ljudi, na primer gledališče, supermarket, veleblagovnico itd. V to skupino spada tudi elektrificiran prevoz (metro, trolejbus, tramvaj).

Kar zadeva oskrbo teh objektov z električno energijo, morajo biti oskrbovani z električno energijo iz dveh virov, ki sta neodvisna drug od drugega. Odklop iz omrežja takšnih stavb je dovoljen le za obdobje, v katerem se bo zagnal rezervni vir energije. Z drugimi besedami, sistem za distribucijo električne energije mora zagotoviti hiter prehod z enega vira na drugega v primeru izrednih razmer. V tem primeru se za neodvisen vir šteje tisti, na katerem bo napetost ostala, tudi če izgine na drugih virih, ki napajajo isti električni sprejemnik.

Prva kategorija vključuje tudi naprave, ki se morajo napajati iz treh neodvisnih virov hkrati. To je posebna skupina, katere delo mora biti zagotovljeno nemoteno. To pomeni, da izključitev iz napajanja ni dovoljena niti za čas, ko je vir v sili vklopljen. Najpogosteje ta skupina vključuje sprejemnike, katerih okvara pomeni nevarnost za človeško življenje (eksplozija, požar itd.).

prejemniki druge in tretje kategorije

Sistemi za distribucijo električne energije s priključkom druge kategorije električnih sprejemnikov vključujejo takšno opremo, ko se električna energija izklopi, bo prišlo do velikega izpada delovnih mehanizmov in industrijskega transporta, premajhne dobave izdelkov, pa tudi motenj dejavnosti velikega števila ljudi, ki živijo tako znotraj mesta kot tudi zunaj njega. Ta skupina električnih sprejemnikov vključuje stanovanjske zgradbe nad 4. nadstropjem, šole in bolnišnice, elektrarne, katerih izpad električne energije ne bo povzročil okvare drage opreme, pa tudi druge skupine električnih porabnikov s skupno obremenitvijo 400 do 10.000 kV.

Dve neodvisni postaji bi morali delovati kot vir energije v tej kategoriji. Poleg tega je dovoljen odklop od glavnega vira napajanja teh objektov, dokler dežurno osebje ne zažene rezervnega vira ali pa to stori dežurna ekipa delavcev na najbližji napajalni postaji.

Za tretjo kategorijo sprejemnikov pa doimajo v lasti vse preostale naprave, ki jih lahko napaja samo 1 napajalnik. Poleg tega je izključitev iz omrežja takšnih sprejemnikov dovoljena za obdobje popravila ali zamenjave poškodovane opreme za obdobje, ki ni daljše od enega dneva.

Glavni diagram dobave in distribucije električne energije

Nadzor distribucije električne energije in njenega prenosa od vira do sprejemnika tretje kategorije znotraj mesta se najlažje izvaja z uporabo radialne slepe sheme. Vendar ima takšna shema eno pomembno pomanjkljivost, to je, da če kateri koli element sistema odpove, bodo vsi sprejemniki, povezani s takšno shemo, ostali brez napajanja. To se bo nadaljevalo, dokler se poškodovan del verige ne zamenja. Zaradi te pomanjkljivosti uporaba takšne preklopne sheme ni priporočljiva.

Če govorimo o povezavi in porazdelitvi energije za sprejemnike druge in tretje kategorije, potem lahko tukaj uporabite diagram obročnega vezja. S takšno povezavo lahko v primeru odpovedi enega od daljnovodov v ročnem načinu obnovite napajanje vseh sprejemnikov, ki so priključeni na takšno omrežje, če izklopite napajanje iz glavnega vira in zaženete rezervnega. Obročno vezje se od radialnega vezja razlikuje po tem, da ima posebne odseke, na katerih so ločilniki ali stikala v izklopljenem načinu. Če je glavni vir napajanja poškodovan, jih je mogoče vklopiti za obnovitev napajanja, vendar iz rezervne linije. Postregel bo tudidobra prednost, če je treba opraviti kakršna koli popravila na glavni progi. Prekinitev napajanja takšne linije je dovoljena za približno dve uri. Ta čas je dovolj za izklop poškodovanega glavnega vira napajanja in priključitev rezervne kopije na omrežje, tako da razporeja elektriko.

Obstaja še bolj zanesljiv način povezovanja in distribucije energije - to je shema z vzporedno povezavo dveh napajalnih vodov ali uvedbo avtomatske povezave rezervnega vira. S takšno shemo bo poškodovana linija odklopljena iz splošnega distribucijskega sistema z uporabo dveh stikal na vsakem koncu linije. Oskrba z električno energijo bo v tem primeru potekala še vedno neprekinjeno, vendar že po drugi liniji. Ta shema je pomembna za prejemnike druge kategorije.

Distribucijske sheme za prvo kategorijo prejemnikov

Kar zadeva distribucijo energije za napajanje sprejemnikov prve kategorije, je v tem primeru potrebna povezava iz dveh neodvisnih energetskih centrov hkrati. Poleg tega takšne sheme pogosto uporabljajo ne eno distribucijsko točko, ampak dve, vedno pa je na voljo samodejni rezervni sistem napajanja.

Pri električnih sprejemnikih, ki spadajo v prvo kategorijo, je na vhodnih distribucijskih napravah nameščen avtomatski preklop na rezervno napajanje. S takšnim priključnim sistemom je distribucija električnega tokase izvaja z uporabo dveh daljnovodov, od katerih je vsak označen z napetostjo do 1 kV in je povezan tudi z neodvisnimi transformatorji.

Druge distribucijske in napajalne sheme sprejemnikov

Za najbolj učinkovito distribucijo električne energije na sprejemnike druge kategorije lahko uporabite vezje s pretokovno zaščito za en ali dva RP-ja, pa tudi vezje z avtomatskim rezervnim napajanjem. Vendar pa tukaj obstaja določena zahteva. Te sheme je mogoče uporabiti le, če se stroški materialnih virov za njihovo ureditev ne povečajo za več kot 5% v primerjavi z ureditvijo ročnega prehoda na rezervni vir energije. Poleg tega je treba takšne odseke opremiti tako, da lahko ena proga prevzame obremenitev druge, ob upoštevanju kratkotrajne preobremenitve. To je potrebno, ker če eden od njih odpove, se porazdelitev vse napetosti prenese na preostalo.

Obstaja dokaj pogosta shema povezave in distribucije žarka. V tem primeru bosta eno distribucijsko točko napajala dva različna transformatorja. Na vsako od njih je priključen kabel, katerega napetost ne presega 1000 V. Vsak od transformatorjev je opremljen tudi z enim kontaktorjem, ki je zasnovan tako, da samodejno preklaplja obremenitev z ene napajalne enote na drugo, če je kateri od njih napetost bo izginila.

Če povzamemo zanesljivost omrežja, je to ena najpomembnejših zahtev, ki jih je trebazagotoviti, da distribucija energije ni prekinjena. Da bi dosegli največjo zanesljivost, je treba ne le uporabiti najprimernejše sheme oskrbe za vsako kategorijo. Prav tako je pomembno izbrati prave znamke kablov, pa tudi njihovo debelino in presek, ob upoštevanju njihovih toplotnih in močnih izgub med pretokom toka. Prav tako je pomembno upoštevati pravila tehničnega delovanja in tehnologijo izvajanja vseh električnih del.

Na podlagi navedenega lahko sklepamo, da naprava za sprejem in distribucijo električne energije, kot tudi oskrbo z njo od vira do končnega odjemalca oziroma sprejemnika, ni tako zapleten proces.