Kas ir elektriskā apakšstacija? Elektriskās apakšstacijas un sadales iekārtas

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-09 14:13

Elektroinženieri zina, kas ir spēkstacijas un apakšstacijas, kam tās paredzētas un kā tās darbojas. Viņi zina, kā aprēķināt savu jaudu un visus nepieciešamos parametrus, piemēram, apgriezienu skaitu, stieples šķērsgriezumu un magnētiskās ķēdes izmērus. To māca tehnisko universitāšu un tehnisko skolu studenti. Cilvēki ar brīvo mākslu zina, ka konstrukcijas, kas bieži vien stāv vienatnē bezlogu māju formā (grafiti mīļotājiem patīk tās krāsot), ir vajadzīgas, lai nodrošinātu elektroapgādi mājām un uzņēmumiem, un tām nevajadzētu iekļūt, veidojot biedējošas emblēmas. no galvaskausiem un zibens skrūvēm daiļrunīgi runā par to, kas piestiprināts pie bīstamiem priekšmetiem. Varbūt daudziem nav jāzina vairāk, taču informācija nekad nav lieka.

Mazliet no fizikas

Elektrība ir prece, par kuru ir jāmaksā, un žēl, ja tā tiek izniekota. Un tas, kā jau jebkurā ražošanā, ir neizbēgami, uzdevums ir tikai samazināt nevajadzīgos zaudējumus. Enerģija ir vienāda ar jaudu, kas reizināta ar laiku, tāpēc turpmākajā spriešanā varam darboties ar šo jēdzienu, tātadkā laiks plūst nepārtraukti, un to nav iespējams pagriezt atpakaļ, kā teikts dziesmā. Elektriskā jauda aptuvenā tuvinājumā, neņemot vērā reaktīvās slodzes, ir vienāda ar sprieguma un strāvas reizinājumu. Ja mēs to aplūkosim sīkāk, kosinuss phi ievadīs formulu, kas nosaka patērētās enerģijas attiecību ar tās lietderīgo komponentu, ko sauc par aktīvo. Bet šis svarīgais rādītājs nav tieši saistīts ar jautājumu, kāpēc nepieciešama apakšstacija. Tādējādi elektriskā jauda ir atkarīga no diviem galvenajiem Ohma un Džoula-Lenca likumu faktoriem, proti, sprieguma un strāvas. Maza strāva un augsts spriegums var radīt tādu pašu jaudu kā otrādi, lielu strāvu un zemu spriegumu. Šķiet, kāda ir atšķirība? Un tas ir un ļoti liels.

Sildīt gaisu? Ugunsgrēks

Tātad, ja izmantojat aktīvās jaudas formulu, jūs iegūstat sekojošo:

P=U x I, kur:

U ir spriegums, ko mēra voltos;

I ir strāva, ko mēra ampēros; P ir jauda, kas mērīta vatos vai voltos. -Amps.

Bet ir vēl viena formula, kas apraksta jau pieminēto Džoula-Lenca likumu, saskaņā ar kuru strāvas pārejas laikā izdalītā siltuma jauda ir vienāda ar tās lieluma kvadrātu, kas reizināts ar vadītāja pretestību. Gaisa sildīšana ap elektropārvades līniju nozīmē enerģijas izšķērdēšanu. Teorētiski šos zaudējumus var samazināt divos veidos. Pirmais no tiem ir saistīts ar pretestības samazināšanos, tas ir, vadu sabiezēšanu. Jo lielāks šķērsgriezums, jo mazāka pretestība, unpretēji. Bet es arī nevēlos velti tērēt metālu, tas ir dārgs, galu galā varš. Turklāt divkāršs vadītāja materiāla patēriņš radīs ne tikai izmaksu pieaugumu, bet arī svērumu, kas savukārt palielinās augstceltņu līniju uzstādīšanas sarežģītību. Un balsti būs nepieciešami jaudīgāki. Un zaudējumi tiks samazināti tikai uz pusi.

Lēmums

Lai samazinātu vadu uzkaršanu jaudas pārvades laikā, nepieciešams samazināt plūstošās strāvas daudzumu. Tas ir pilnīgi skaidrs, jo, samazinot to uz pusi, zaudējumi samazināsies četras reizes. Ko darīt, ja desmit reizes? Atkarība ir kvadrātiska, kas nozīmē, ka zaudējumi būs simts reizes mazāki! Taču jaudai ir jābūt "šūpojošai" vienādai, kas nepieciešama patērētāju kopumam, kas to gaida elektropārvades līnijas otrā galā, dažkārt simtiem kilometru no elektrostacijas. Secinājums liek domāt, ka ir nepieciešams palielināt spriegumu par tādu pašu summu, kā tiek samazināta strāva. Transformatoru apakšstacija elektropārvades līnijas sākumā ir paredzēta tieši šim nolūkam. Vadi no tā izplūst zem ļoti augsta sprieguma, ko mēra desmitos kilovoltu. Visā attālumā, kas atdala termoelektrostaciju, hidroelektrostaciju vai atomelektrostaciju no vietas, kur tā ir uzrunāta, enerģija pārvietojas ar nelielu (nosacīti) strāvu. Savukārt patērētājam ir jāsaņem jauda ar dotajiem standarta parametriem, kas mūsu valstī atbilst 220 voltiem (jeb 380 V starpfāzei). Tagad mums ir vajadzīga nevis paaugstināšana, kā elektrolīnijas ieejā, bet gan pakāpeniska apakšstacija. Elektroenerģija tiek piegādāta sadales ierīcēm, lai mājās būtu apgaismojums, unmašīnu rotori rūpnīcās griezās.

Kas ir kabīnē?

No iepriekš minētā ir skaidrs, ka apakšstacijā vissvarīgākā daļa ir transformators un parasti trīsfāzu. Var būt vairāki. Piemēram, trīsfāzu transformatoru var aizstāt ar trim vienfāzes transformatoriem. Lielāks skaitlis var būt lielā enerģijas patēriņa dēļ. Šīs ierīces dizains ir atšķirīgs, taču jebkurā gadījumā tai ir iespaidīgi izmēri. Jo lielāka jauda tiek dota patērētājam, jo nopietnāka izskatās struktūra. Tomēr elektriskās apakšstacijas ierīce ir sarežģītāka un ietver ne tikai transformatoru. Ir arī aprīkojums, kas paredzēts dārgas vienības pārslēgšanai un aizsardzībai, un visbiežāk tā dzesēšanai. Staciju un apakšstaciju elektriskajā daļā ir arī sadales paneļi, kas aprīkoti ar vadības un mērīšanas iekārtām.

Transformers

Šīs struktūras galvenais uzdevums ir nodot enerģiju patērētājam. Pirms nosūtīšanas spriegums jāpalielina un pēc tā saņemšanas jāsamazina līdz standarta līmenim.

Neņemot vērā to, ka elektriskās apakšstacijas ķēdē ir daudz elementu, galvenais joprojām ir transformators. Nav būtiskas atšķirības starp šī izstrādājuma ierīci parastajā sadzīves tehnikas barošanas avotā un lieljaudas rūpnieciskajiem dizainiem. Transformators sastāv no tinumiem (primārā un sekundārā) un magnētiskās ķēdes, kas izgatavota no feromagnēta, tas ir, materiāla (metāla), kas pastiprina magnētisko lauku. AprēķinsŠī ierīce ir diezgan standarta izglītības uzdevums tehniskās universitātes studentam. Galvenā atšķirība starp apakšstacijas transformatoru un tā mazāk jaudīgajiem kolēģiem, kas papildus izmēram ir pamanāma, ir dzesēšanas sistēmas klātbūtne, kas ir naftas cauruļvadu komplekts, kas aptver apsildāmos tinumus. Tomēr elektrisko apakšstaciju projektēšana nav viegls uzdevums, jo jāņem vērā daudzi faktori, sākot no klimatiskajiem apstākļiem un beidzot ar slodzes raksturu.

Vilces jauda

Elektrību patērē ne tikai mājas un uzņēmumi. Šeit viss ir skaidrs, jums jāpielieto 220 voltu maiņstrāva attiecībā pret neitrālu kopni vai 380 V starp fāzēm ar frekvenci 50 Hz. Bet ir arī pilsētas elektrotransports. Tramvajiem un trolejbusiem ir vajadzīgs nevis mainīgs, bet nemainīgs spriegums. Un dažādi. Uz tramvaja kontaktvada jābūt 750 voltiem (attiecībā pret zemi, tas ir, sliedēm), un trolejbusam ir vajadzīga nulle uz vienu vadītāju un 600 volti līdzstrāva uz otru, gumijas riteņu aizsargi ir izolatori. Tas nozīmē, ka ir nepieciešama atsevišķa ļoti jaudīga apakšstacija. Uz tā tiek pārveidota elektriskā enerģija, tas ir, tiek iztaisnota. Tā jauda ir ļoti liela, strāva ķēdē tiek mērīta tūkstošos ampēru. Šādu ierīci sauc par iegrimes ierīci.

Apakšstacijas aizsardzība

Gan transformators, gan jaudīgais taisngriezis (vilces barošanas bloku gadījumā) ir dārgi. Ja tur iravārijas situācija, proti, īssavienojums, sekundārā tinuma ķēdē (un līdz ar to arī primārajā) parādīsies strāva. Tas nozīmē, ka vadītāju šķērsgriezums netiek aprēķināts. Elektrisko transformatoru apakšstacija sāks uzkarst pretestības siltuma veidošanās dēļ. Ja šāds scenārijs nav paredzēts, tad īssavienojuma rezultātā kādā no perifērijas līnijām tinuma vads izkusīs vai sadegs. Lai tas nenotiktu, tiek izmantotas dažādas metodes. Tie ir diferenciāļa, gāzes un pārslodzes aizsardzības līdzekļi.

Diferenciālis salīdzina strāvas vērtības ķēdē un sekundārajā tinumā. Gāzes aizsardzība tiek aktivizēta, kad gaisā parādās izolācijas, eļļas uc sadegšanas produkti. Strāvas aizsardzība izslēdz transformatoru, kad strāva pārsniedz maksimālo iestatīto vērtību.

Transformatoru apakšstacijai vajadzētu automātiski izslēgties arī zibens spēriena gadījumā.

Apakšstaciju veidi

Tiem atšķiras jauda, mērķis un ierīce. Tos, kas kalpo tikai sprieguma palielināšanai vai samazināšanai, sauc par transformatoriem. Ja nepieciešama arī citu parametru maiņa (taisnošana vai frekvences stabilizēšana), tad apakšstaciju sauc par transformējošo apakšstaciju.

Saskaņā ar to arhitektonisko projektu apakšstacijas var tikt piestiprinātas, iebūvētas (blakus galvenajai iekārtai), intrashop (atrodas ražotnes iekšpusē) vai attēlot atsevišķu palīgēku. Dažos gadījumos, kad liela jauda nav nepieciešama (organizējot barošanumazās apdzīvotās vietas), tiek izmantota apakšstaciju masta struktūra. Dažkārt transformatora novietošanai tiek izmantoti jaudas pārvades torņi, uz kuriem ir uzstādīts viss nepieciešamais aprīkojums (drošinātāji, novadītāji, atvienotāji utt.).

Elektrotīklus un apakšstacijas klasificē pēc sprieguma (līdz 1000 kV vai vairāk, tas ir, augstspriegums) un jaudas (piemēram, no 150 VA līdz 16 tūkst. kVA).

Saskaņā ar ārējā pieslēguma shematisko zīmi, apakšstacijas iedala mezgla, strupceļa, caurlaides un atzarotās.

Šūnas iekšpusē

Apakšstacijas iekšpusē esošo telpu, kurā atrodas transformatori, kopnes un iekārtas, kas nodrošina visas iekārtas darbību, sauc par kameru. Tas var būt iežogots vai slēgts. Atšķirība starp veidiem, kā to atsvešināt no apkārtējās telpas, ir neliela. Slēgtā kamera ir pilnībā izolēta telpa, un nožogotā atrodas aiz necietām (tīkla vai režģa) sienām. Tos, kā likums, ražo rūpniecības uzņēmumi pēc standarta projektiem. Elektroapgādes sistēmu apkopi veic apmācīts personāls ar atļauju un nepieciešamo kvalifikāciju, ko apliecina oficiāls dokuments par atļauju strādāt augstsprieguma līnijās. Apakšstacijas darbības operatīvo uzraudzību veic dežurējošais elektriķis vai enerģētiķis, kas atrodas netālu no galvenā sadales paneļa, kas var atrasties attālināti no apakšstacijas.

Izplatīšana

Ir vēl viena svarīga funkcija, ko veic elektroenerģijas apakšstacija. Elektroenerģija tiek sadalīta starppatērētājiem atbilstoši saviem standartiem, un turklāt trīs fāžu slodzei jābūt pēc iespējas vienmērīgākai. Lai šis uzdevums tiktu veiksmīgi atrisināts, ir sadales ierīces. Sadales iekārta darbojas ar tādu pašu spriegumu un satur ierīces, kas veic pārslēgšanu un aizsargā līnijas no pārslodzes. Sadales iekārta ir savienota ar transformatoru ar drošinātājiem un slēdžiem (vienpola, pa vienam katrai fāzei). Sadales ierīces pēc atrašanās vietas iedala atvērtās (atrodas brīvā dabā) un slēgtās (atrodas telpās).

Drošība

Visi elektroapakšstacijā veiktie darbi ir klasificēti kā īpaši riskanti, tādēļ nepieciešami ārkārtas pasākumi darba drošības nodrošināšanai. Pamatā remontdarbi un apkope tiek veikti ar pilnīgu vai daļēju aptumšošanu. Pēc sprieguma atvienošanas (elektriķi saka "noņemts"), ar nosacījumu, ka ir visas nepieciešamās pielaides, strāvu nesošie stieņi tiek iezemēti, lai novērstu nejaušu aktivizēšanos. Tam paredzētas arī brīdinājuma zīmes “Cilvēki strādā” un “Neieslēgt!”. Augstsprieguma apakšstacijas apkalpojošais personāls tiek sistemātiski apmācīts, periodiski tiek uzraudzītas prasmes un iegūtās zināšanas. Pielaide Nr.4 dod tiesības veikt darbus elektroietaisēs virs 1kV.