Villamosenergia elosztás: alállomások, szükséges berendezések, elosztási feltételek, alkalmazási, elszámolási és ellenőrzési szabályok

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Hogyan történik a villamos energia elosztása és továbbítása a fő áramforrástól a fogyasztóig? Ez a kérdés meglehetősen bonyolult, hiszen a forrás egy alállomás, amely a várostól jelentős távolságra is elhelyezhető, de az energiát maximális hatékonysággal kell szállítani. Ezt a kérdést részletesebben meg kell vizsgálni.

A folyamat általános leírása

Amint korábban említettük, a kezdeti objektum, ahonnan az áramelosztás kezdődik, ma egy erőmű. Manapság három fő típusú állomás létezik, amelyek a fogyasztókat villamos energiával látják el. Lehet hőerőmű (TPP), vízerőmű (HPP) és atomerőmű (Atomerőmű). Ezeken az alaptípusokon kívül léteznek nap- vagy szélerőművek is, azonban ezeket inkább helyi célokra használják.

Ez a három típusú állomás a villamos energia forrása és első elosztási pontja is. MertAz elektromos energia átviteléhez hasonló folyamat végrehajtásához jelentősen növelni kell a feszültséget. Minél távolabb van a fogyasztó, annál nagyobbnak kell lennie a feszültségnek. Így a növekedés elérheti az 1150 kV-ot is. A feszültség növelése szükséges az áramerősség csökkentéséhez. Ebben az esetben a vezetékek ellenállása is csökken. Ez a hatás lehetővé teszi az áram átvitelét a legkisebb teljesítményveszteséggel. Annak érdekében, hogy a feszültséget a kívánt értékre növeljük, minden állomáson van egy emelő transzformátor. A transzformátoros szakaszon való áthaladás után az elektromos áramot a központi elosztóközpontba továbbítják távvezetékek segítségével. A PIU egy központi elosztóállomás, ahol az áramot közvetlenül osztják el.

Az aktuális útvonal általános leírása

Az olyan létesítmények, mint a központi elosztóközpont, már a városok, falvak stb. közvetlen közelében vannak. Itt nemcsak az elosztás történik, hanem a feszültségesés is 220 vagy 110 kV-ra. Ezt követően a villamos energiát a már a városban található alállomásokra továbbítják.

Ilyen kis alállomásokon áthaladva a feszültség ismét leesik, de 6-10 kV-ra. Ezt követően a villamos energia átvitele és elosztása a város különböző pontjain található transzformátorpontokon keresztül történik. Itt érdemes megjegyezni azt is, hogy a városon belüli energiaátvitel a transzformátor alállomásra már nem villanyvezetékek segítségével, hanem lefektetett földkábelek segítségével történik. Ez sokkal célszerűbb, mint az elektromos vezetékek használata. A transzformátor pont az utolsó bekapcsolt létesítményamelyben a villamos energia elosztása és átvitele, valamint utoljára történő csökkentése történik. Az ilyen területeken a feszültséget a már megszokott 0,4 kV-ra, azaz 380 V-ra csökkentik. Ezután továbbítják magán, többszintes épületekbe, garázsszövetkezetekbe stb.

Ha röviden átgondoljuk az átviteli utat, akkor ez hozzávetőlegesen a következő: energiaforrás (10 kV-os erőmű) - 110-1150 kV-os emelőtranszformátor - távvezeték - alállomás lecsökkentő transzformátorral - transzformátor pont 10-0,4 kV-os feszültségeséssel - fogyasztók (magánszektor, lakóépületek stb.)

Folyamatfunkciók

A villamos energia előállításának és elosztásának, valamint átvitelének folyamata fontos jellemzővel bír – mindezek a folyamatok folyamatosak. Más szóval, az elektromos energia előállítása időben egybeesik a fogyasztás folyamatával, ezért az erőműveket, hálózatokat és vevőkészülékeket olyan fogalom köti össze, mint a közös üzemmód. Ez a tulajdonság szükségessé teszi az energiarendszerek megszervezését a villamosenergia-termelés és -elosztás hatékonyabbá tétele érdekében.

Itt nagyon fontos megérteni, mi is egy ilyen energiarendszer. Ez az összes olyan állomás, távvezeték, alállomás és egyéb fűtőhálózat összessége, amelyek egy ilyen tulajdonsággal vannak összekötve, mint egy közös üzemmód, valamint egyetlen folyamat az elektromos energia előállítására. Ezen túlmenően ezeken a területeken az átalakítási és elosztási folyamatok az általánosaz egész rendszer futtatása.

Az ilyen rendszerek fő munkaegysége az elektromos szerelés. Ezt a berendezést villamos energia előállítására, átalakítására, átvitelére és elosztására tervezték. Ezt az energiát elektromos vevőkészülékek fogadják. Ami magukat a berendezéseket illeti, az üzemi feszültségtől függően két osztályba sorolhatók. Az első kategória 1000 V-ig terjedő feszültséggel működik, a második pedig éppen ellenkezőleg, 1000 V feletti feszültséggel.

Ezen kívül léteznek speciális elektromos áram fogadására, továbbítására és elosztására szolgáló eszközök is - egy kapcsolóberendezés (RU). Ez egy villanyszerelés, amely olyan szerkezeti elemekből áll, mint előregyártott és összekötő sínek, kapcsoló- és védelmi berendezések, automatizálás, telemechanika, mérőműszerek és segédeszközök. Ezek az egységek szintén két kategóriába sorolhatók. Az első a nyitott eszközök, amelyek szabadban üzemeltethetők, és a zárt eszközök, amelyeket csak épületen belül használnak. Ami az ilyen eszközök városon belüli működését illeti, a legtöbb esetben ez a második lehetőség.

A villamosenergia-átviteli és elosztórendszer egyik utolsó határa az alállomás. Ez egy olyan objektum, amely 1000 V-ig és 1000 V-ig terjedő kapcsolóberendezésből, valamint teljesítménytranszformátorokból és egyéb segédegységekből áll.

Az áramelosztási rendszer mérlegelése

A gyártás, az átvitel és az elosztás folyamatának közelebbi pillantásavillamos energia, akkor példaként veheti a város áramellátásának blokkvázlatát.

Ebben az esetben a folyamat azzal kezdődik, hogy az állami körzeti erőműben (állami regionális erőműben) a generátorok 6, 10 vagy 20 kV feszültséget állítanak elő. Ilyen feszültség jelenlétében nem gazdaságos 4-6 km-nél nagyobb távolságra továbbítani, mivel nagy veszteségek lesznek. A teljesítményveszteség jelentős csökkentése érdekében az átviteli vezetékbe egy teljesítménytranszformátor van beépítve, amelyet úgy terveztek, hogy a feszültséget 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV-ra növelje. Az értéket attól függően választjuk ki, hogy milyen messze van a fogyasztó. Ezt követi az elektromos energia csökkentésének pontja, amely a városon belüli lépcsőzetes alállomás formájában jelenik meg. A feszültség 6-10 kV-ra csökken. Itt érdemes hozzátenni, hogy egy ilyen alállomás két részből áll. A nyitott típus első részét 110-220 kV feszültségre tervezték. A második rész zárt, tartalmaz egy áramelosztó eszközt (RU), amelyet 6-10 kV feszültségre terveztek.

A villamosenergia-ellátási rendszer szakaszai

A korábban felsorolt eszközökön kívül az energiaellátó rendszer olyan objektumokat is tartalmaz, mint a tápkábel - PKL, egy elosztókábel - RKL, egy 0,4 kV feszültségű kábelvezeték - KL, kapcsolóberendezés bemeneti típusa egy lakóépületben - ASU, az üzem fő alállomása - GPP, áramelosztó szekrény vagy kapcsolótáblavezérlőpanel eszköz, az üzemben található, és 0,4 kV-ra tervezték.

Az áramkörben is lehet egy olyan rész, mint a teljesítményközpont - a CPU. Itt fontos megjegyezni, hogy ez az objektum két különböző eszközzel ábrázolható. Ez lehet egy másodlagos feszültségű kapcsolóberendezés egy leléptető alállomáson. Ezen kívül tartalmazni fog egy olyan készüléket is, amely a feszültségszabályozás funkcióit, majd annak fogyasztókhoz való eljuttatását fogja ellátni. A második változat a villamos energia átvitelére és elosztására szolgáló transzformátor, vagy közvetlenül az erőműben található generátorfeszültség kapcsolóberendezés.

Érdemes megjegyezni, hogy a CPU mindig az RP terjesztési ponthoz csatlakozik. A két objektumot összekötő vonal teljes hosszában nem osztja el az elektromos energiát. Az ilyen vonalakat általában kábelvonalnak nevezik.

Ma olyan berendezések, mint a KTP - egy komplett transzformátor alállomás - használhatók az elektromos hálózatban. Több transzformátorból, elosztó vagy bemeneti eszközből áll, 6-10 kV feszültséggel történő működésre tervezve. A készlet tartalmaz egy 0,4 kV-os kapcsolóberendezést is. Mindezek az eszközök áramvezetőkkel vannak összekötve, és a készletet készen vagy összeszerelésre készen szállítjuk. A villamos energia vétele és elosztása magas építményeken vagy erőátviteli tornyokon is történhet. Az ilyen szerkezeteket pólus- vagy árboc transzformátor alállomásoknak nevezik.(ITP).

Első kategóriájú elektromos vevőkészülékek

Ma az elektromos vevőkészülékeknek három kategóriája létezik, amelyek a megbízhatóság mértékében különböznek egymástól.

Az elektromos vevőkészülékek első kategóriájába azok a tárgyak tartoznak, amelyek áramkimaradása esetén komoly problémák merülnek fel. Ez utóbbiak közé tartoznak a következők: emberélet veszélyeztetése, súlyos nemzetgazdasági károk, a főcsoportból származó drága berendezések károsodása, tömegesen meghibásodott termékek, a villamosenergia-termelés és -elosztás kialakult technológiai folyamatának megsemmisülése, esetleges üzemzavar. a közművek fontos elemeinek működtetésében. Az ilyen elektromos vevőkészülékek közé tartoznak a nagy tömegű épületek, például színház, szupermarket, áruház stb. Ebbe a csoportba tartozik az elektromos közlekedés (metró, trolibusz, villamos) is.

Ami ezeknek az építményeknek az áramellátását illeti, két, egymástól független forrásból kell villamos energiát biztosítani. Az ilyen épületek hálózatról való leválasztása csak a tartalék áramforrás bekapcsolásának időtartama alatt megengedett. Más szóval, az áramelosztó rendszernek vészhelyzet esetén biztosítania kell az egyik forrásból a másikba való gyors átállást. Ebben az esetben független áramforrásnak tekintjük azt, amelyen a feszültség akkor is megmarad, ha az ugyanazt az elektromos vevőt tápláló más forrásokon eltűnik.

Az első kategóriába azok az eszközök is tartoznak, amelyeknek egyszerre három független forrásról kell táplálniuk. Ez egy speciális csoport, amelynek munkáját zavartalanul kell biztosítani. Vagyis az áramellátásról való leválasztás még a vészhelyzeti forrás bekapcsolásának idejére sem megengedett. Leggyakrabban ebbe a csoportba tartoznak a vevőkészülékek, amelyek meghibásodása emberi élet veszélyével jár (robbanás, tűz stb.).

Második és harmadik kategóriás vevőkészülékek

A második kategóriájú elektromos vevőkészülékek csatlakoztatásával működő villamosenergia-elosztó rendszerek olyan berendezéseket tartalmaznak, amelyek áramellátásának kikapcsolása esetén a munkamechanizmusok és az ipari szállítás jelentős leállása, termékhiány, valamint zavarok lépnek fel. a városon belül és azon kívül élő emberek tömegének tevékenysége. Az elektromos vevőkészülékek ebbe a csoportjába tartoznak a 4. emelet feletti lakóépületek, iskolák és kórházak, erőművek, amelyek áramkimaradása nem vezet drága berendezések meghibásodásához, valamint az elektromos fogyasztók egyéb csoportjai, amelyek összterhelése 400 tonn. 10 000 kV.

Ebben a kategóriában két független állomásnak kell energiaforrásként működnie. Ezen túlmenően ezeknek a létesítményeknek a fő áramforrásról való leválasztása mindaddig megengedett, amíg az ügyeletes személyzet be nem indítja a tartalék forrást, vagy a legközelebbi áramforrás szolgálati csoportja ezt meg nem teszi.

A vevők harmadik kategóriáját illeti, akkor aövék az összes többi eszköz, amelyek mindössze 1 tápegységről táplálhatók. Ezenkívül az ilyen vevőkészülékek hálózatról való lekapcsolása megengedett a sérült berendezés javításának vagy cseréjének időtartama alatt, legfeljebb egy napig.

A villamos energia ellátásának és elosztásának elvi diagramja

A villamos energia elosztásának szabályozása és továbbítása a forrástól a harmadik kategóriába tartozó vevőkészülékig a városon belül a legegyszerűbben radiális zsákutca sémával végezhető el. Az ilyen sémának azonban van egy jelentős hátránya, hogy ha a rendszer bármely eleme meghibásodik, az ilyen sémához csatlakoztatott összes vevő áram nélkül marad. Ez addig folytatódik, amíg a lánc sérült részét ki nem cserélik. E hiányosság miatt nem ajánlott ilyen kapcsolási sémát használni.

Ha a második és harmadik kategóriájú vevőkészülékek csatlakoztatásáról és energiaelosztásáról beszélünk, akkor itt használhatja a gyűrűs kapcsolási rajzot. Ilyen csatlakozás esetén, ha az egyik tápvezeték meghibásodik, kézi üzemmódban visszaállíthatja az ilyen hálózathoz csatlakoztatott összes vevőegység tápellátását, ha kikapcsolja a tápellátást a fő forrásból, és elindítja a tartalékot. A gyűrűs áramkör abban különbözik a radiális áramkörtől, hogy speciális szakaszai vannak, amelyeken a szakaszolók vagy kapcsolók kikapcsolt állapotban vannak. Ha a fő áramforrás megsérül, a tápellátás visszaállításához bekapcsolhatók, de a tartalék vezetékről. Az is szolgálni fogjó előny, ha bármilyen javítást kell végezni a fővezetéken. Az ilyen vezetékek áramellátásában körülbelül két órás szünet megengedett. Ez az idő elég ahhoz, hogy kikapcsolja a sérült fő áramforrást, és csatlakoztassa a tartalékot a hálózathoz, így az elosztja az áramot.

Létezik egy még megbízhatóbb módja az energia csatlakoztatásának és elosztásának - ez egy olyan séma, amely két tápvezeték párhuzamos csatlakoztatásával vagy egy tartalék forrás automatikus csatlakoztatásával történik. Egy ilyen séma esetén a sérült vezetéket a vezeték mindkét végén elhelyezett két kapcsolóval leválasztják az általános elosztórendszerről. Az áramellátás ebben az esetben továbbra is megszakítás nélküli üzemmódban, de már a második vonalon keresztül történik. Ez a séma a második kategória vevőire vonatkozik.

Elosztási sémák a vevőkészülékek első kategóriájához

Ami az első kategóriájú vevőkészülékek energiaelosztását illeti, ebben az esetben egyidejűleg két független energiaközpontról kell csatlakozni. Ezenkívül az ilyen sémák gyakran nem egy elosztási pontot, hanem kettőt használnak, és mindig biztosítanak egy automatikus tartalék energiaellátó rendszert.

Az első kategóriába tartozó elektromos vevőkészülékeknél a bemeneti elosztó eszközökön a tartalék tápra való automatikus átkapcsolás van telepítve. Ilyen csatlakozási rendszerrel az elektromos áram elosztásakét, legfeljebb 1 kV-os feszültséggel rendelkező vezetékkel hajtják végre, és független transzformátorokhoz is csatlakozik.

Egyéb vevőelosztási és tápellátási sémák

A második kategóriájú vevőkészülékek elektromos áramának leghatékonyabb elosztása érdekében használhat egy vagy két RP-hez túláramvédelemmel ellátott áramkört, valamint automatikus tartalék tápellátást. Itt azonban van egy bizonyos követelmény. Ezek a sémák csak akkor használhatók, ha az elrendezésükhöz szükséges anyagi erőforrások költsége nem növekszik több mint 5% -kal a tartalék áramforrásra történő kézi átálláshoz képest. Ezenkívül az ilyen szakaszokat úgy kell felszerelni, hogy az egyik vonal átvehesse a terhelést a másodiktól, figyelembe véve a rövid távú túlterhelést. Erre azért van szükség, mert ha valamelyik meghibásodik, akkor az összes feszültség elosztása átkerül a maradékra.

Van egy meglehetősen általános sugárcsatlakozási és -elosztási séma. Ebben az esetben egy elosztópontot két különböző transzformátor táplál. Mindegyikhez egy kábel van csatlakoztatva, amelynek feszültsége nem haladja meg az 1000 V-ot. Mindegyik transzformátor fel van szerelve egy kontaktorral is, amely úgy van kialakítva, hogy automatikusan átkapcsolja a terhelést egyik tápegységről a másikra, ha valamelyik a feszültség eltűnik.

A hálózat megbízhatóságát összegezve ez az egyik legfontosabb követelmény, amelyet teljesíteni kellbiztosítsa, hogy az energiaelosztás ne szakadjon meg. A maximális megbízhatóság eléréséhez nem csak az egyes kategóriákhoz legmegfelelőbb ellátási sémákat kell használni. Szintén fontos a megfelelő márkájú kábelek kiválasztása, valamint vastagságuk és keresztmetszetük, figyelembe véve a fűtési és teljesítményveszteségeiket az áram áramlása során. Fontos a műszaki üzemeltetési szabályok betartása és minden elektromos munkavégzés technológiája is.

A fentiek alapján megállapíthatjuk, hogy a villamos energia fogadására és elosztására, valamint a forrásból a végső fogyasztóig vagy vevőig történő ellátására szolgáló berendezés nem olyan bonyolult folyamat.