Distribuția energiei electrice: substații, echipamente necesare, condiții de distribuție, reguli de aplicare, contabilitate și control

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Cum este distribuția energiei electrice și transmiterea acesteia de la sursa principală de energie la consumator? Această problemă este destul de complicată, deoarece sursa este o substație, care poate fi amplasată la o distanță considerabilă de oraș, dar energia trebuie livrată cu eficiență maximă. Această problemă ar trebui luată în considerare mai detaliat.

Descrierea generală a procesului

Așa cum am menționat mai devreme, obiectul inițial, de unde începe distribuția energiei electrice, astăzi este o centrală electrică. În prezent, există trei tipuri principale de stații care pot alimenta consumatorii cu energie electrică. Poate fi o centrală termică (TPP), o centrală hidroelectrică (CCP) și o centrală nucleară (CNP). Pe lângă aceste tipuri de bază, există și stații solare sau eoliene, dar acestea sunt folosite în scopuri mai locale.

Aceste trei tipuri de stații sunt atât sursa, cât și primul punct de distribuție a energiei electrice. PentruPentru a efectua un astfel de proces precum transmiterea energiei electrice, este necesară creșterea semnificativă a tensiunii. Cu cât consumatorul este mai departe, cu atât ar trebui să fie mai mare tensiunea. Deci, creșterea poate ajunge până la 1150 kV. O creștere a tensiunii este necesară pentru a scădea puterea curentului. În acest caz, rezistența în fire scade și ea. Acest efect vă permite să transferați curent cu cea mai mică pierdere de putere. Pentru a crește tensiunea până la valoarea dorită, fiecare stație are un transformator step-up. După trecerea prin secțiune cu transformatorul, curentul electric este transmis către centrul central de distribuție prin intermediul liniilor electrice. PIU este o stație centrală de distribuție unde electricitatea este distribuită direct.

Descrierea generală a căii curente

Asemenea facilități precum centrul central de distribuție sunt deja în imediata apropiere a orașelor, satelor etc. Aici nu are loc doar distribuția, ci și o scădere a tensiunii la 220 sau 110 kV. După aceea, electricitatea este transmisă la stațiile aflate deja în interiorul orașului.

La trecerea prin stații atât de mici, tensiunea scade din nou, dar la 6-10 kV. După aceea, transportul și distribuția energiei electrice se realizează prin puncte de transformare situate în diferite părți ale orașului. De asemenea, este de remarcat aici că transportul energiei în interiorul orașului către stația de transformare nu se mai realizează cu ajutorul liniilor electrice, ci cu ajutorul cablurilor subterane pozate. Acest lucru este mult mai convenabil decât utilizarea liniilor electrice. Punctul de transformare este ultima instalație activatăîn care are loc distribuția și transportul energiei electrice, precum și reducerea acesteia pentru ultima dată. În astfel de zone, tensiunea este redusă la deja familiară 0,4 kV, adică 380 V. Apoi este transferată în clădiri private, cu mai multe etaje, cooperative de garaje etc.

Dacă luăm în considerare pe scurt calea de transmisie, aceasta este aproximativ după cum urmează: sursă de energie (centrală electrică de 10 kV) - transformator superioară până la 110-1150 kV - linie de transport a energiei electrice - substație cu transformator coborâtor - punct de transformare cu cădere de tensiune la 10- 0,4 kV - consumatori (sector privat, clădiri rezidențiale etc.).

Funcții de proces

Producerea și distribuția energiei electrice, precum și procesul de transmitere a acesteia, au o caracteristică importantă - toate aceste procese sunt continue. Cu alte cuvinte, producția de energie electrică coincide în timp cu procesul de consum al acesteia, motiv pentru care centralele, rețelele și receptoarele sunt interconectate printr-un astfel de concept ca modul comun. Această proprietate face necesară organizarea sistemelor energetice pentru a fi mai eficient în producerea și distribuția energiei electrice.

Aici este foarte important să înțelegeți ce este un astfel de sistem energetic. Acesta este un set de toate stațiile, liniile electrice, substațiile și alte rețele de încălzire, care sunt interconectate printr-o astfel de proprietate ca mod comun, precum și un singur proces pentru producerea de energie electrică. În plus, procesele de transformare și distribuție în aceste zone se desfășoară în cadrul generaluluirulează întregul sistem.

Unitatea principală de lucru în astfel de sisteme este instalația electrică. Acest echipament este conceput pentru producerea, transformarea, transportul și distribuția energiei electrice. Această energie este primită de receptorii electrici. În ceea ce privește instalațiile în sine, în funcție de tensiunea de funcționare, acestea sunt împărțite în două clase. Prima categorie funcționează cu tensiuni de până la 1000 V, iar a doua, dimpotrivă, cu tensiuni de la 1000 V și mai sus.

În plus, există și dispozitive speciale pentru primirea, transmiterea și distribuirea energiei electrice - un aparat de comutare (RU). Aceasta este o instalație electrică, care constă din elemente structurale precum bare prefabricate și de conectare, dispozitive de comutare și protecție, automatizări, telemecanică, instrumente de măsură și dispozitive auxiliare. Aceste unități sunt, de asemenea, împărțite în două categorii. Primul este dispozitivele deschise care pot fi acționate în aer liber și cele închise, care sunt utilizate numai atunci când sunt amplasate în interiorul unei clădiri. În ceea ce privește funcționarea unor astfel de dispozitive în interiorul orașului, în cele mai multe cazuri este cea de-a doua opțiune care este folosită.

Una dintre ultimele frontiere ale sistemului de transport și distribuție a energiei electrice este substația. Acesta este un obiect care constă dintr-un aparat de comutație de până la 1000 V și de la 1000 V, precum și transformatoare de putere și alte unități auxiliare.

Considerarea schemei de distribuție a energiei

Pentru a arunca o privire mai atentă asupra procesului de producție, transport și distribuțieelectricitate, puteți lua ca exemplu schema bloc a furnizării de energie electrică a orașului.

În acest caz, procesul începe cu faptul că generatoarele de la centrala raională de stat (centrala regională de stat) generează o tensiune de 6, 10 sau 20 kV. În prezența unei astfel de tensiuni, nu este economic să o transmiteți pe o distanță mai mare de 4-6 km, deoarece vor exista pierderi mari. Pentru a reduce semnificativ pierderea de putere, în linia de transmisie este inclus un transformator de putere, care este proiectat să crească tensiunea la valori precum 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Valoarea se alege in functie de cat de departe se afla consumatorul. Urmează un punct de scădere a energiei electrice, care se prezintă sub forma unei substații descendente situate în interiorul orașului. Tensiunea se reduce la 6-10 kV. Merită adăugat aici că o astfel de substație constă din două părți. Prima parte a tipului deschis este proiectată pentru o tensiune de 110-220 kV. A doua parte este închisă, include un dispozitiv de distribuție a energiei (RU), proiectat pentru o tensiune de 6-10 kV.

Secțiuni ale schemei de alimentare cu energie electrică

Pe lângă acele dispozitive care au fost enumerate mai devreme, sistemul de alimentare cu energie include și obiecte precum o linie de cablu de alimentare - PKL, o linie de cablu de distribuție - RKL, o linie de cablu cu o tensiune de 0,4 kV - KL, un tip de intrare a aparatului de distribuție într-o clădire rezidențială - ASU, principala substație descendente a fabricii - GPP, un dulap de distribuție a energiei sau un tablou de distribuțiedispozitiv panou de comandă, situat în atelierul fabricii și proiectat pentru 0,4 kV.

De asemenea, în circuit poate exista o astfel de secțiune precum centrul de putere - CPU. Este important de remarcat aici că acest obiect poate fi reprezentat de două dispozitive diferite. Acesta poate fi un aparat de comutare de tensiune secundară la o substație descendente. În plus, va include și un dispozitiv care va îndeplini funcțiile de reglare a tensiunii și livrarea ulterioară a acestuia către consumatori. A doua versiune este un transformator pentru transportul și distribuția energiei electrice sau un aparat de comutație de tensiune a generatorului direct la centrala electrică.

Este de remarcat faptul că procesorul este întotdeauna conectat la punctul de distribuție RP. Linia care leagă aceste două obiecte nu are o distribuție a energiei electrice pe toată lungimea sa. Astfel de linii sunt de obicei numite linii de cablu.

Astăzi, echipamente precum KTP - o substație de transformare completă - pot fi folosite în rețeaua electrică. Este alcătuit din mai multe transformatoare, un dispozitiv de distribuție sau de intrare, proiectat să funcționeze cu o tensiune de 6-10 kV. Setul include, de asemenea, un tablou de comutare pentru 0,4 kV. Toate aceste dispozitive sunt interconectate prin conductori de curent, iar trusa este livrată gata făcută sau gata de asamblare. Recepția și distribuția energiei electrice pot avea loc și pe structuri în alte sau pe turnuri de transport a energiei. Astfel de structuri se numesc fie stații de transformare cu stâlp, fie catarg.(ITP).

Receptoare electrice de prima categorie

Astăzi, există trei categorii de receptoare electrice, care diferă prin gradul de fiabilitate.

Prima categorie de receptoare electrice include acele obiecte, în caz de întrerupere a curentului electric, a căror probleme sunt destul de grave. Acestea din urmă includ următoarele: o amenințare la adresa vieții umane, daune grave aduse economiei naționale, deteriorarea echipamentelor scumpe din grupul principal, produse defecte în masă, distrugerea unui proces tehnologic stabilit pentru producerea și distribuția energiei electrice, o posibilă întrerupere. în exploatarea elementelor importante ale utilităţilor publice. Astfel de receptoare electrice includ clădiri cu o mulțime mare de oameni, de exemplu, un teatru, un supermarket, un magazin universal etc. Acest grup include și transportul electrificat (metrou, troleibuz, tramvai).

În ceea ce privește alimentarea cu energie electrică a acestor structuri, acestea trebuie să fie asigurate cu energie electrică din două surse independente una de ceal altă. Deconectarea de la rețea a unor astfel de clădiri este permisă numai pentru perioada în care va fi pornită sursa de alimentare de rezervă. Cu alte cuvinte, sistemul de distribuție a energiei trebuie să asigure o tranziție rapidă de la o sursă la alta, în caz de urgență. În acest caz, o sursă de alimentare independentă este considerată cea pe care tensiunea va rămâne chiar dacă aceasta dispare pe alte surse care alimentează același receptor electric.

Prima categorie include și dispozitivele care trebuie alimentate de la trei surse independente simultan. Acesta este un grup special a cărui activitate trebuie asigurată în mod neîntrerupt. Adică, deconectarea de la sursa de alimentare nu este permisă nici măcar pentru momentul în care sursa de urgență este pornită. Cel mai adesea, acest grup include receptori, a căror defecțiune implică o amenințare la adresa vieții umane (explozie, incendiu etc.).

Receptoare din categoria a doua și a treia

Sistemele de distribuție a energiei electrice cu racordarea celei de-a doua categorii de receptoare electrice includ astfel de echipamente, atunci când alimentarea este oprită, va exista o oprire masivă a mecanismelor de lucru și transport industrial, aprovizionare insuficientă cu produse, precum și întreruperi. a activităților unui număr masiv de oameni care locuiesc atât în interiorul orașului, cât și în afara ei. Acest grup de receptoare electrice include clădiri rezidențiale de deasupra etajul 4, școli și spitale, centrale electrice, a căror întrerupere de curent nu va duce la defectarea echipamentelor scumpe, precum și alte grupuri de consumatori electrici cu o sarcină totală de 400 până la 10.000 kV.

Două stații independente ar trebui să acționeze ca surse de energie în această categorie. În plus, deconectarea de la sursa principală de energie a acestor instalații este permisă până când personalul de serviciu pornește sursa de rezervă sau echipa de serviciu de la cea mai apropiată stație de alimentare cu energie face acest lucru.

Cât pentru a treia categorie de receptoare, apoi ladețin toate dispozitivele rămase care pot fi alimentate cu o singură sursă de alimentare. În plus, deconectarea de la rețea a unor astfel de receptoare este permisă pe perioada reparației sau înlocuirii echipamentelor deteriorate pentru o perioadă de cel mult o zi.

Schema principală a furnizării și distribuției energiei electrice

Controlul distribuției energiei electrice și al transmiterii acesteia de la sursă la receptorul din a treia categorie în interiorul orașului se realizează cel mai ușor folosind o schemă radială de fundătură. Cu toate acestea, o astfel de schemă are un dezavantaj semnificativ, și anume că, dacă un element al sistemului eșuează, toți receptorii conectați la o astfel de schemă vor rămâne fără alimentare. Acest lucru va continua până când secțiunea deteriorată a lanțului este înlocuită. Din cauza acestui neajuns, nu se recomandă utilizarea unei astfel de scheme de comutare.

Dacă vorbim despre conectarea și distribuția energiei pentru receptoarele din a doua și a treia categorie, atunci aici puteți folosi schema circuitului inel. Cu o astfel de conexiune, dacă una dintre liniile de alimentare se defectează, puteți restabili alimentarea cu energie a tuturor receptoarelor conectate la o astfel de rețea în modul manual, dacă opriți alimentarea de la sursa principală și porniți cea de rezervă. Circuitul inel diferă de circuitul radial prin faptul că are secțiuni speciale pe care deconectatoarele sau întrerupătoarele sunt în modul oprit. Dacă sursa principală de alimentare este deteriorată, acestea pot fi pornite pentru a restabili alimentarea, dar de pe linia de rezervă. Va servi, de asemeneaun bun avantaj dacă trebuie efectuate reparații pe linia principală. O întrerupere a alimentării unei astfel de linii este permisă pentru o perioadă de aproximativ două ore. Acest timp este suficient pentru a opri sursa principală de alimentare deteriorată și a conecta backup-ul la rețea, astfel încât să distribuie electricitatea.

Există o modalitate și mai fiabilă de a conecta și de a distribui energie - aceasta este o schemă cu conectarea paralelă a două linii de alimentare sau introducerea unei conexiuni automate a unei surse de rezervă. Cu o astfel de schemă, linia avariată va fi deconectată de la sistemul general de distribuție folosind două întrerupătoare situate la fiecare capăt al liniei. Furnizarea energiei electrice în acest caz se va realiza într-un mod încă neîntrerupt, dar deja prin a doua linie. Această schemă este relevantă pentru receptorii din a doua categorie.

Scheme de distribuție pentru prima categorie de receptori

În ceea ce privește distribuția energiei pentru alimentarea receptoarelor din prima categorie, în acest caz este necesară conectarea de la două centre de putere independente în același timp. În plus, astfel de scheme folosesc adesea nu un punct de distribuție, ci două, iar un sistem automat de alimentare de rezervă este întotdeauna furnizat.

Pentru receptoarele electrice care aparțin primei categorii, comutarea automată la alimentarea de rezervă este instalată pe dispozitivele de distribuție de intrare. Cu un astfel de sistem de conectare, distribuția curentului electricse realizează folosind două linii electrice, fiecare dintre acestea fiind caracterizată de o tensiune de până la 1 kV, și este, de asemenea, conectată la transformatoare independente.

Alte scheme de distribuție a receptorilor și de alimentare

Pentru a distribui cât mai eficient energia electrică la receptoarele din categoria a doua, puteți utiliza un circuit cu protecție la supracurent pentru unul sau două RP-uri, precum și un circuit cu alimentare de rezervă automată. Cu toate acestea, există o anumită cerință aici. Aceste scheme pot fi utilizate numai dacă costul resurselor materiale pentru amenajarea lor nu crește cu mai mult de 5%, în comparație cu aranjarea unei tranziții manuale la o sursă de alimentare de rezervă. În plus, este necesar să se echipeze astfel de secțiuni în așa fel încât o linie să poată prelua sarcina din a doua, ținând cont de suprasarcina pe termen scurt. Acest lucru este necesar, deoarece dacă unul dintre ele eșuează, distribuția tuturor tensiunii va fi transferată la cea rămasă.

Există o schemă de distribuție și conexiune a fasciculului destul de comună. În acest caz, un punct de distribuție va fi alimentat de două transformatoare diferite. La fiecare dintre ele este conectat un cablu, a cărui tensiune nu depășește 1000 V. Fiecare dintre transformatoare este, de asemenea, echipat cu un contactor, care este proiectat să comute automat sarcina de la o unitate de alimentare la alta, dacă oricare dintre ele este tensiunea va dispărea.

Rezumând fiabilitatea rețelei, aceasta este una dintre cele mai importante cerințe care trebuie să fieasigurați-vă că distribuția energiei nu este întreruptă. Pentru a obține fiabilitatea maximă, este necesar nu numai să folosiți cele mai potrivite scheme de aprovizionare pentru fiecare categorie. De asemenea, este important să alegeți mărcile potrivite de cabluri, precum și grosimea și secțiunea transversală a acestora, ținând cont de încălzirea și pierderile de putere în timpul fluxului de curent. De asemenea, este important să respectați regulile de funcționare tehnică și tehnologia pentru efectuarea tuturor lucrărilor electrice.

Pe baza celor de mai sus, putem concluziona că dispozitivul de primire și distribuire a energiei electrice, precum și furnizarea acesteia de la sursă la consumatorul sau receptorul final, nu este un proces atât de complicat.