Ano ang electrical substation? Mga de-koryenteng substation at switchgear

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2024-01-09 14:17

Alam ng mga electrical engineer kung ano ang mga power plant at substation, para saan ang mga ito at kung paano gumagana ang mga ito. Alam nila kung paano kalkulahin ang kanilang kapangyarihan at lahat ng kinakailangang mga parameter, tulad ng bilang ng mga pagliko, ang wire cross section at ang mga sukat ng magnetic circuit. Ito ay itinuro sa mga mag-aaral sa mga teknikal na unibersidad at teknikal na paaralan. Ang mga taong may background sa liberal na sining ay hulaan na ang mga istruktura, kadalasang nakatayong nag-iisa sa anyo ng mga bahay na walang bintana (mahilig magpinta ang mga mahilig sa graffiti), ay kailangan upang magbigay ng kapangyarihan sa mga tahanan at negosyo, at hindi sila dapat mapasok, nakakatakot na mga emblema sa anyo. ng mga bungo at kidlat ay mahusay na nagsasalita tungkol dito na nakakabit sa mga mapanganib na bagay. Marahil marami ang hindi na kailangang malaman pa, ngunit ang impormasyon ay hindi kailanman kalabisan.

Kaunting pisika

Ang kuryente ay isang kalakal na kailangan mong bayaran, at nakakahiya kung ito ay nasasayang. At ito, tulad ng sa anumang produksyon, ay hindi maiiwasan, ang gawain ay upang mabawasan ang mga hindi kinakailangang pagkalugi. Ang enerhiya ay katumbas ng kapangyarihan na pinarami ng oras, kaya sa karagdagang pangangatwiran maaari tayong gumana sa konseptong ito, kayakung paano ang oras ay patuloy na dumadaloy, at imposibleng ibalik ito, gaya ng sinasabi ng kanta. Ang electric power, sa isang magaspang na approximation, nang hindi isinasaalang-alang ang mga reaktibong pagkarga, ay katumbas ng produkto ng boltahe at kasalukuyang. Kung isasaalang-alang natin ito nang mas detalyado, ang cosine phi ay papasok sa formula, na tumutukoy sa ratio ng natupok na enerhiya kasama ang kapaki-pakinabang na bahagi nito, na tinatawag na aktibo. Ngunit ang mahalagang tagapagpahiwatig na ito ay hindi direktang nauugnay sa tanong kung bakit kailangan ang isang substation. Ang kapangyarihang elektrikal ay nakasalalay sa dalawang pangunahing tagapag-ambag sa mga batas, boltahe at kasalukuyang ng Ohm at Joule-Lenz. Maliit na kasalukuyang at mataas na boltahe ay maaaring makagawa ng parehong kapangyarihan bilang vice versa, mataas na kasalukuyang at mababang boltahe. Mukhang, ano ang pagkakaiba? At ito ay, at napakalaki.

Painitin ang hangin? Sunog

Kaya, kung gagamitin mo ang active power formula, makukuha mo ang sumusunod:

P=U x I, kung saan:

U ay boltahe na sinusukat sa Volts;

I ay kasalukuyang sinusukat sa Amps;P ay power na sinusukat sa Watts o Volt -Amps.

Ngunit may isa pang formula na naglalarawan sa nabanggit na batas ng Joule-Lenz, ayon sa kung saan ang thermal power na inilabas sa panahon ng pagpasa ng kasalukuyang ay katumbas ng parisukat ng magnitude nito, na pinarami ng paglaban ng konduktor. Ang pag-init ng hangin sa paligid ng linya ng kuryente ay nangangahulugan ng pag-aaksaya ng enerhiya. Sa teorya, ang mga pagkalugi na ito ay maaaring mabawasan sa dalawang paraan. Ang una sa kanila ay nagsasangkot ng pagbawas sa paglaban, iyon ay, isang pampalapot ng mga wire. Kung mas malaki ang cross section, mas mababa ang resistensya, atvice versa. Ngunit hindi ko rin nais na mag-aksaya ng metal sa walang kabuluhan, ito ay mahal, tanso pagkatapos ng lahat. Bilang karagdagan, ang dobleng pagkonsumo ng materyal na konduktor ay hahantong hindi lamang sa pagtaas ng gastos, kundi pati na rin sa pagtimbang, na, naman, ay hahantong sa pagtaas ng pagiging kumplikado ng pag-install ng mga linya ng matataas na gusali. At ang mga suporta ay kakailanganin ng mas malakas. At ang mga pagkalugi ay hahahatiin lamang.

Desisyon

Upang bawasan ang pag-init ng mga wire sa panahon ng power transmission, kailangang bawasan ang dami ng dumadaan na kasalukuyang. Ito ay medyo malinaw, dahil ang paghahati nito ay hahantong sa isang apat na beses na pagbawas sa mga pagkalugi. Paano kung sampung beses? Ang pagtitiwala ay parisukat, na nangangahulugan na ang mga pagkalugi ay magiging isang daang beses na mas kaunti! Ngunit ang kapangyarihan ay dapat na "swing" pareho, na kailangan ng pinagsama-samang mga mamimili na naghihintay para dito sa kabilang dulo ng linya ng paghahatid ng kuryente, kung minsan ay daan-daang kilometro mula sa planta ng kuryente. Ang konklusyon ay nagpapahiwatig mismo na ito ay kinakailangan upang taasan ang boltahe sa pamamagitan ng parehong halaga bilang ang kasalukuyang ay nabawasan. Ang transpormer substation sa simula ng linya ng paghahatid ay idinisenyo para lamang dito. Ang mga wire ay lumalabas dito sa ilalim ng napakataas na boltahe, na sinusukat sa sampu-sampung kilovolts. Sa buong distansya na naghihiwalay sa thermal power plant, hydroelectric power station o nuclear power plant mula sa lokalidad kung saan ito tinutugunan, ang enerhiya ay naglalakbay na may maliit (medyo) kasalukuyang. Ang mamimili, sa kabilang banda, ay kailangang makatanggap ng kapangyarihan na may ibinigay na pamantayang mga parameter, na sa ating bansa ay tumutugma sa 220 volts (o 380 V interphase). Ngayon hindi namin kailangan ng isang step-up, tulad ng sa input ng isang linya ng kuryente, ngunit isang step-down substation. Ang elektrikal na enerhiya ay ibinibigay sa mga kagamitan sa pamamahagi upang ang mga ilaw ay nakabukas sa mga bahay, atumiikot ang mga rotor ng makina sa mga pabrika.

Ano ang nasa booth?

Mula sa itaas, malinaw na ang pinakamahalagang bahagi sa isang substation ay isang transpormer, at karaniwan ay isang tatlong yugto. Maaaring may ilan. Halimbawa, ang isang three-phase transformer ay maaaring mapalitan ng tatlong single-phase. Ang isang mas malaking bilang ay maaaring dahil sa mataas na paggamit ng kuryente. Ang disenyo ng device na ito ay naiiba, ngunit sa anumang kaso, mayroon itong mga kahanga-hangang sukat. Ang mas maraming kapangyarihan ay ibinibigay sa mamimili, mas seryoso ang hitsura ng istraktura. Ang aparato ng isang de-koryenteng substation, gayunpaman, ay mas kumplikado, at kabilang ang higit pa sa isang transpormer. Mayroon ding kagamitan na idinisenyo para sa paglipat at pagprotekta sa isang mamahaling yunit, at kadalasan para sa paglamig nito. Ang mga de-koryenteng bahagi ng mga istasyon at substation ay naglalaman din ng mga switchboard na nilagyan ng kontrol at kagamitan sa pagsukat.

Transformer

Ang pangunahing gawain ng istrukturang ito ay maghatid ng enerhiya sa mamimili. Bago ipadala, dapat tumaas ang boltahe, at pagkatapos matanggap ito, ibaba sa karaniwang antas.

Sa lahat ng katotohanan na ang circuit ng isang de-koryenteng substation ay may kasamang maraming elemento, ang pangunahing isa ay isang transpormer pa rin. Walang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng device ng produktong ito sa isang conventional power supply ng isang appliance sa bahay at mga high-power na pang-industriyang disenyo. Ang transpormer ay binubuo ng mga windings (pangunahin at pangalawa) at isang magnetic circuit na gawa sa isang ferromagnet, iyon ay, isang materyal (metal) na nagpapalaki sa magnetic field. Pagkalkulang device na ito ay isang karaniwang gawaing pang-edukasyon para sa isang mag-aaral ng isang teknikal na unibersidad. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng transpormer ng substation at ang hindi gaanong makapangyarihang mga katapat nito, na kapansin-pansin, bilang karagdagan sa laki, ay ang pagkakaroon ng isang sistema ng paglamig, na isang hanay ng mga pipeline ng langis na pumapalibot sa mga pinainit na windings. Ang pagdidisenyo ng mga de-koryenteng substation, gayunpaman, ay hindi isang madaling gawain, dahil maraming mga salik ang dapat isaalang-alang, mula sa klimatiko na kondisyon hanggang sa likas na katangian ng pagkarga.

Tractive power

Hindi lang mga bahay at negosyo ang kumukonsumo ng kuryente. Ang lahat ay malinaw dito, kailangan mong mag-aplay ng 220 volts AC na may kaugnayan sa neutral na bus o 380 V sa pagitan ng mga phase sa dalas na 50 Hertz. Ngunit mayroon ding urban electric transport. Ang mga tram at trolleybus ay nangangailangan ng boltahe na hindi papalit-palit, ngunit pare-pareho. At iba. Dapat mayroong 750 Volts sa contact wire ng tram (na may kaugnayan sa lupa, iyon ay, ang mga riles), at ang trolleybus ay nangangailangan ng zero sa isang konduktor at 600 Volts DC sa kabilang, ang mga tagapagtanggol ng gulong ng goma ay mga insulator. Nangangahulugan ito na kailangan ang isang hiwalay na napakalakas na substation. Ang enerhiyang elektrikal ay na-convert dito, iyon ay, ito ay naituwid. Ang kapangyarihan nito ay napakalaki, ang kasalukuyang nasa circuit ay sinusukat sa libu-libong amperes. Ang naturang device ay tinatawag na draft device.

Proteksyon sa substation

Parehong mahal ang transformer at ang makapangyarihang rectifier (sa kaso ng mga supply ng kuryente sa traksyon). Kung meronisang sitwasyong pang-emergency, lalo na ang isang maikling circuit, isang kasalukuyang lilitaw sa pangalawang paikot-ikot na circuit (at, dahil dito, ang pangunahing isa). Nangangahulugan ito na ang cross section ng mga konduktor ay hindi kinakalkula. Magsisimulang uminit ang electrical transformer substation dahil sa resistive heat generation. Kung ang gayong senaryo ay hindi nahuhulaan, kung gayon bilang isang resulta ng isang maikling circuit sa alinman sa mga peripheral na linya, ang winding wire ay matutunaw o masusunog. Upang maiwasang mangyari ito, iba't ibang paraan ang ginagamit. Ang mga ito ay differential, gas at overcurrent na proteksyon.

Differential ikinukumpara ang kasalukuyang mga halaga sa circuit at ang pangalawang paikot-ikot. Ang proteksyon ng gas ay isinaaktibo kapag lumilitaw sa hangin ang mga produkto ng pagkasunog ng pagkakabukod, langis, atbp. Ino-off ng kasalukuyang proteksyon ang transpormer kapag lumampas ang kasalukuyang sa maximum na halagang itinakda.

Ang transformer substation ay dapat ding awtomatikong magsasara sakaling magkaroon ng kidlat.

Mga uri ng substation

Magkaiba sila sa kapangyarihan, layunin at device. Ang mga nagsisilbi lamang sa pagtaas o pagbaba ng boltahe ay tinatawag na transpormer. Kung kailangan din ng pagbabago sa ibang mga parameter (pagwawasto o frequency stabilization), ang substation ay tinatawag na transforming substation.

Ayon sa kanilang disenyong arkitektura, ang mga substation ay maaaring ikabit, i-built-in (katabi ng pangunahing pasilidad), intrashop (matatagpuan sa loob ng pasilidad ng produksyon) o kumakatawan sa isang hiwalay na auxiliary na gusali. Sa ilang mga kaso, kapag hindi kinakailangan ang mataas na kapangyarihan (kapag nag-aayos ng supply ng kuryentemaliliit na pamayanan), ginagamit ang mast structure ng mga substation. Minsan ginagamit ang mga power transmission tower para ilagay ang transformer, kung saan naka-mount ang lahat ng kinakailangang kagamitan (fuse, arresters, disconnectors, atbp.).

Ang mga de-koryenteng network at substation ay inuri ayon sa boltahe (hanggang 1000 kV o higit pa, iyon ay, mataas na boltahe) at kapangyarihan (halimbawa, mula 150 VA hanggang 16 na libong kVA).

Ayon sa schematic sign ng external na koneksyon, nahahati ang mga substation sa nodal, dead-end, through at branch.

Sa loob ng cell

Ang espasyo sa loob ng substation, kung saan ang mga transformer, busbar at kagamitan na nagsisiguro sa operasyon ng buong device, ay tinatawag na chamber. Maaari itong nabakuran o sarado. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga paraan ng pag-alis nito mula sa nakapalibot na espasyo ay maliit. Ang saradong silid ay isang ganap na nakahiwalay na silid, at ang nabakuran ay matatagpuan sa likod ng hindi solidong (mesh o sala-sala) na mga dingding. Ang mga ito ay ginawa, bilang panuntunan, ng mga pang-industriya na negosyo ayon sa mga karaniwang disenyo. Ang pagpapanatili ng mga sistema ng supply ng kuryente ay isinasagawa ng mga sinanay na tauhan na may pahintulot at mga kinakailangang kwalipikasyon, na kinumpirma ng isang opisyal na dokumento sa pahintulot na magtrabaho sa mga linya ng mataas na boltahe. Ang operational na pangangasiwa sa pagpapatakbo ng substation ay isinasagawa ng isang electrician o power engineer na naka-duty, na matatagpuan malapit sa main switchboard, na maaaring malayuan mula sa substation.

Pamamahagi

May isa pang mahalagang function na ginagawa ng power substation. Ang enerhiyang elektrikal ay ipinamamahagi sa pagitanmga mamimili ayon sa kanilang mga pamantayan, at bilang karagdagan, ang pagkarga ng tatlong yugto ay dapat na pare-pareho hangga't maaari. Upang matagumpay na malutas ang gawaing ito, mayroong mga kagamitan sa pamamahagi. Ang switchgear ay gumagana sa parehong boltahe at naglalaman ng mga device na nagsasagawa ng paglipat at pagprotekta sa mga linya mula sa labis na karga. Ang switchgear ay konektado sa transpormer sa pamamagitan ng mga piyus at mga breaker (single-pole, isa para sa bawat yugto). Ang mga aparato sa pamamahagi ayon sa lokasyon ay nahahati sa bukas (matatagpuan sa open air) at sarado (matatagpuan sa loob ng bahay).

Kaligtasan

Lahat ng gawaing ginagawa sa electrical substation ay inuri bilang partikular na peligroso, samakatuwid, nangangailangan ito ng mga pang-emerhensiyang hakbang upang matiyak ang kaligtasan sa paggawa. Karaniwan, ang pag-aayos at pagpapanatili ay isinasagawa nang may kumpleto o bahagyang blackout. Matapos madiskonekta ang boltahe (sinasabi ng mga elektrisyan na "tinanggal"), sa kondisyon na ang lahat ng kinakailangang pagpapaubaya ay nasa lugar, ang kasalukuyang-dalang mga bar ay pinagbabatayan upang maiwasan ang aksidenteng pag-activate. Ang mga karatula ng babala na "Gumagana ang mga tao" at "Huwag i-on!" ay nilayon din para dito. Ang mga tauhan na naglilingkod sa mga substation na may mataas na boltahe ay sistematikong sinanay, at ang mga kasanayan at nakuhang kaalaman ay pana-panahong sinusubaybayan. Ang Tolerance No. 4 ay nagbibigay ng karapatang magsagawa ng trabaho sa mga electrical installation na higit sa 1 kV.