Kaj je električna postaja? Električne postaje in stikalne naprave

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-09 14:15

Električarji vedo, kaj so elektrarne in postaje, čemu služijo in kako delujejo. Znajo izračunati svojo moč in vse potrebne parametre, kot so število zavojev, prerez žice in dimenzije magnetnega vezja. To se uči študentom na tehničnih univerzah in tehničnih šolah. Ljudje z izobrazbo svobodnih umetnosti ugibajo, da so strukture, ki pogosto stojijo same v obliki hiš brez oken (ljubitelji grafitov jih radi slikajo), potrebne za oskrbo domov in podjetij z električno energijo in vanje ne bi smeli prodirati, zastrašujoči emblemi v obliki lobanj in strelov zgovorno govorijo o tem pritrjeni na nevarne predmete. Morda mnogim ni treba vedeti več, a informacije niso nikoli odveč.

Malo fizike

Električna energija je blago, za katero morate plačati, in škoda je, če je zapravljena. In to je, kot v vsaki proizvodnji, neizogibno, naloga je le zmanjšati nepotrebne izgube. Energija je enaka moči, pomnoženi s časom, zato lahko pri nadaljnjem razmišljanju operiramo s tem konceptom, torejkako čas neprestano teče in ga je nemogoče obrniti nazaj, kot pravi pesem. Električna moč je v grobem približku, brez upoštevanja jalove obremenitve, enaka zmnožku napetosti in toka. Če razmislimo podrobneje, bo kosinus phi vstopil v formulo, ki določa razmerje porabljene energije s svojo koristno komponento, imenovano aktivna. Toda ta pomemben kazalnik ni neposredno povezan z vprašanjem, zakaj je potrebna transformatorska postaja. Električna moč je tako odvisna od dveh glavnih dejavnikov, ki prispevata k Ohmovim in Joule-Lenzovim zakonom, napetosti in toka. Majhen tok in visoka napetost lahko proizvedeta enako moč kot obratno, visok tok in nizka napetost. Zdi se, kakšna je razlika? In je, in zelo velik.

Segrevati zrak? Požar

Torej, če uporabite formulo aktivne moči, dobite naslednje:

P=U x I, kjer je:

U napetost, merjena v voltih;

I je tok, izmerjen v amperih;P je moč, izmerjena v vatih ali voltih -Amperi.

Ampak obstaja še ena formula, ki opisuje že omenjeni Joule-Lenzov zakon, po katerem je toplotna moč, ki se sprosti med prehodom toka, enaka kvadratu njegove velikosti, pomnoženi z uporom prevodnika. Ogrevanje zraka okoli daljnovoda pomeni zapravljanje energije. Teoretično je mogoče te izgube zmanjšati na dva načina. Prvi od njih vključuje zmanjšanje upora, to je odebelitev žic. Večji kot je prerez, nižji je upor inobratno. Ampak tudi ne želim zaman zapravljati kovine, draga je, navsezadnje baker. Poleg tega bo dvojna poraba prevodnega materiala privedla ne le do povečanja stroškov, ampak tudi do uteži, kar bo posledično povzročilo povečanje zapletenosti namestitve visokih vodov. In podpore bodo potrebne močnejše. In izgube se bodo le prepolovile.

odločitev

Za zmanjšanje segrevanja žic med prenosom električne energije je potrebno zmanjšati količino prehodnega toka. To je povsem jasno, saj bo prepolovitev privedla do štirikratnega zmanjšanja izgub. Kaj če desetkrat? Odvisnost je kvadratna, kar pomeni, da bodo izgube stokrat manjše! A moč mora biti enaka, kar potrebuje skupek porabnikov, ki jo čakajo na drugem koncu daljnovoda, včasih na stotine kilometrov od elektrarne. Ugotovitev se kaže, da je treba napetost povečati za enako količino, kot se tok zmanjša. Transformatorska postaja na začetku daljnovoda je zasnovana prav za to. Iz nje izhajajo žice pod zelo visoko napetostjo, merjeno v desetinah kilovoltov. Po vsej razdalji, ki ločuje termoelektrarno, hidroelektrarno ali jedrsko elektrarno od kraja, kjer je naslovljena, potuje energija z majhnim (relativno) tokom. Po drugi strani pa mora potrošnik prejeti moč z danimi standardnimi parametri, ki pri nas ustrezajo 220 voltov (oz. 380 V medfaza). Zdaj ne potrebujemo povišanja, kot na vhodu daljnovoda, temveč nižajočo postajo. Električna energija se dovaja distribucijskim napravam, tako da se v hišah prižgejo luči inrotorji strojev so se vrteli v tovarnah.

Kaj je v stojnici?

Iz zgornjega je jasno, da je najpomembnejši del v transformatorju transformator, običajno trifazni. Lahko jih je več. Na primer, trifazni transformator je mogoče zamenjati s tremi enofaznimi. Večje število je lahko posledica visoke porabe energije. Zasnova te naprave je drugačna, v vsakem primeru pa ima impresivne dimenzije. Več moči kot je dana potrošniku, bolj resna je struktura videti. Naprava električne postaje pa je bolj zapletena in vključuje več kot le transformator. Obstaja tudi oprema za preklapljanje in zaščito drage enote, najpogosteje pa za njeno hlajenje. Električni del postaj in postaj vsebuje tudi stikalne plošče, opremljene s kontrolno merilno opremo.

Transformer

Glavna naloga te strukture je prenos energije do potrošnika. Pred pošiljanjem je treba napetost povečati in po prejemu znižati na standardno raven.

Ob vsem dejstvu, da vezje električne postaje vključuje veliko elementov, je glavni še vedno transformator. Med napravo tega izdelka pri običajnem napajanju gospodinjskih aparatov in industrijskih modelov z visoko močjo ni bistvene razlike. Transformator je sestavljen iz navitij (primarnega in sekundarnega) in magnetnega vezja iz feromagneta, torej materiala (kovine), ki ojača magnetno polje. Izračunte naprave je povsem standardna izobraževalna naloga za študenta tehnične univerze. Glavna razlika med transformatorjem podstanice in njegovimi manj močnimi kolegi, ki je poleg velikosti opazna, je prisotnost hladilnega sistema, ki je niz oljnih cevovodov, ki obkrožajo ogrevana navitja. Načrtovanje električnih postaj pa ni lahka naloga, saj je treba upoštevati številne dejavnike, od podnebnih razmer do narave obremenitve.

Vlečna moč

Električne energije ne porabljajo samo domovi in podjetja. Tukaj je vse jasno, uporabiti morate 220 voltov AC glede na nevtralno vodilo ali 380 V med fazami pri frekvenci 50 Hertz. Obstaja pa tudi mestni električni promet. Tramvaji in trolejbusi potrebujejo napetost, ki ni izmenična, ampak konstantna. In drugačen. Na kontaktni žici tramvaja mora biti 750 voltov (glede na tla, torej tirnice), trolejbus pa potrebuje nič na enem vodniku in 600 voltov DC na drugem, gumijasti ščitniki koles so izolatorji. To pomeni, da je potrebna ločena zelo močna podpostaja. Na njem se pretvarja električna energija, torej se popravlja. Njegova moč je zelo velika, tok v vezju se meri v tisoč amperih. Takšna naprava se imenuje vlečna naprava.

Zaščita postaje

Tako transformator kot močan usmernik (v primeru vlečnih napajalnikov) sta draga. Če obstajaizredne razmere, in sicer kratek stik, se bo v sekundarnem navitju (in posledično primarnem) pojavil tok. To pomeni, da se presek vodnikov ne izračuna. Električna transformatorska postaja se bo začela segrevati zaradi uporovne toplote. Če tak scenarij ni predviden, se bo zaradi kratkega stika v kateri koli od obrobnih vodov žica za navijanje stopila ali zgorela. Da se to ne bi zgodilo, se uporabljajo različne metode. To so diferencialna, plinska in pretokovna zaščita.

Diferencial primerja trenutne vrednosti v vezju in sekundarnem navitju. Plinska zaščita se aktivira, ko se v zraku pojavijo produkti zgorevanja izolacije, olja itd. Tokovna zaščita izklopi transformator, ko tok preseže maksimalno nastavljeno vrednost.

Trafo postaja se mora samodejno izklopiti tudi v primeru udara strele.

Vrste postaj

Razlikujejo se po moči, namenu in napravi. Tisti od njih, ki služijo le povečanju ali znižanju napetosti, se imenujejo transformatorji. Če je potrebna tudi sprememba drugih parametrov (rektifikacija ali stabilizacija frekvence), se podpostaja imenuje transformatorska postaja.

Po svoji arhitekturni zasnovi so lahko transformatorske postaje priključne, vgradne (ob glavnem objektu), intrashop (nahajajo se znotraj proizvodnega objekta) ali pa predstavljajo samostojen pomožni objekt. V nekaterih primerih, ko velika moč ni potrebna (pri organizaciji napajanjamajhna naselja), se uporablja jamborna konstrukcija postaj. Včasih se za namestitev transformatorja uporabljajo stolpi za prenos moči, na katerih je nameščena vsa potrebna oprema (varovalke, odvodniki, ločilniki itd.).

Električna omrežja in postaje so razvrščena glede na napetost (do 1000 kV ali več, to je visoka napetost) in moč (na primer od 150 VA do 16 tisoč kVA).

Skladno s shematskim znakom zunanje povezave so postaje razdeljene na vozliščne, slepe, prehodne in odcepne.

Notranja celica

Prostor znotraj postaje, v katerem so transformatorji, zbiralke in oprema, ki zagotavlja delovanje celotne naprave, se imenuje komora. Lahko je ograjen ali zaprt. Razlika med načini odtujitve od okoliškega prostora je majhna. Zaprta komora je popolnoma izoliran prostor, ograjena pa se nahaja za ne-trdnimi (mrežastimi ali rešetkastimi) stenami. Praviloma jih izdelujejo industrijska podjetja po standardnih zasnovah. Vzdrževanje napajalnih sistemov izvaja usposobljeno osebje z dovoljenjem in potrebnimi kvalifikacijami, ki jih potrdi uradni dokument o dovoljenju za delo na visokonapetostnih vodih. Operativni nadzor nad obratovanjem RTP izvaja dežurni električar ali energetik, ki se nahaja v bližini glavne stikalne plošče, ki je lahko oddaljena od RTP.

Distribucija

Pomembna funkcija, ki jo opravlja elektrarna. Električna energija se porazdeli medpotrošnike po njihovih standardih, poleg tega pa naj bo obremenitev treh faz čim bolj enakomerna. Da bi to nalogo uspešno rešili, obstajajo distribucijske naprave. Stikalna naprava deluje pri isti napetosti in vsebuje naprave, ki izvajajo preklapljanje in ščitijo vodove pred preobremenitvijo. Stikalna naprava je na transformator povezana z varovalkami in odklopniki (enopolni, po ena za vsako fazo). Distribucijske naprave glede na lokacijo delimo na odprte (nahajajo se na prostem) in zaprte (nahajajo se v zaprtih prostorih).

Varnost

Vsa dela, ki se izvajajo v električni postaji, so razvrščena kot posebno tvegana, zato zahtevajo nujne ukrepe za zagotavljanje varnosti pri delu. V osnovi se popravila in vzdrževanje izvajajo s popolno ali delno zatemnitvijo. Po izklopu napetosti (elektriki pravijo "odstranjeno"), pod pogojem, da so vse potrebne tolerance na mestu, so tokovne palice ozemljene, da se prepreči nenamerno aktiviranje. Temu so namenjeni tudi opozorilni znaki »Ljudje delajo« in »Ne vklopi!«. Osebje, ki oskrbuje visokonapetostne RTP, se sistematično usposablja, veščine in pridobljeno znanje pa se periodično spremlja. Toleranca št. 4 daje pravico opravljanja del na elektro inštalacijah nad 1 kV.