Sähkönjakelu: sähköasemat, tarvittavat laitteet, jakeluolosuhteet, sovellus-, kirjanpito- ja valvontasäännöt

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Miten sähkön jakelu ja siirto päävirtalähteestä kuluttajalle sujuu? Tämä ongelma on melko monimutkainen, koska lähde on sähköasema, joka voi sijaita huomattavan etäisyyden päässä kaupungista, mutta energia on toimitettava mahdollisimman tehokkaasti. Tätä asiaa tulisi harkita tarkemmin.

Yleinen kuvaus prosessista

Kuten aiemmin mainittiin, alkuperäinen kohde, josta sähkön jakelu alkaa, on nykyään voimalaitos. Nykyään on kolme päätyyppiä asemia, jotka voivat toimittaa kuluttajille sähköä. Se voi olla lämpövoimalaitos (TPP), vesivoimalaitos (HPP) ja ydinvoimalaitos (NPP). Näiden perustyyppien lisäksi on olemassa myös aurinko- tai tuulivoimaloita, mutta niitä käytetään paikallisempiin tarkoituksiin.

Nämä kolme asematyyppiä ovat sekä sähkön lähde että ensimmäinen jakelupiste. vartenTällaisen prosessin, kuten sähköenergian siirron, suorittamiseksi on tarpeen lisätä merkittävästi jännitettä. Mitä kauempana kuluttaja on, sitä korkeampi jännitteen tulee olla. Nousu voi siis olla jopa 1150 kV. Jännitteen lisäys on tarpeen virranvoimakkuuden pienentämiseksi. Tässä tapauksessa myös johtojen vastus laskee. Tämän tehosteen avulla voit siirtää virtaa pienimmällä tehohäviöllä. Jännitteen nostamiseksi haluttuun arvoon jokaisessa asemassa on porrasmuuntaja. Muuntajaosuuden läpi kulkemisen jälkeen sähkövirta välitetään keskusjakelukeskukseen voimalinjojen avulla. PIU on keskusjakeluasema, jossa sähköä jaetaan suoraan.

Yleinen kuvaus nykyisestä polusta

Tällaiset tilat, kuten keskusjakelukeskus, ovat jo lähellä kaupunkeja, kyliä jne. Täällä ei tapahdu vain jakelua, vaan myös jännite putoaa 220 tai 110 kV:iin. Sen jälkeen sähkö siirtyy jo kaupungin sisällä sijaitseville sähköasemille.

Tällaisten pienten sähköasemien läpi kulkiessa jännite taas putoaa, mutta 6-10 kV:iin. Sen jälkeen sähkön siirto ja jakelu tapahtuu eri puolilla kaupunkia sijaitsevien muuntopisteiden kautta. Tässä on myös huomionarvoista, että energian siirto kaupungin sisällä muuntaja-asemalle ei enää tapahdu voimalinjojen, vaan asetettujen maakaapeleiden avulla. Tämä on paljon tarkoituksenmukaisempaa kuin voimalinjojen käyttö. Muuntajapiste on viimeinen päälläjossa sähkön jakelu ja siirto sekä sen viimeisen kerran vähentäminen tapahtuu. Tällaisilla alueilla jännite lasketaan jo tutulle 0,4 kV:lle eli 380 V:lle. Sitten se siirretään yksityisiin, kerrostaloihin, autotalliosuuskuntiin jne.

Jos tarkastellaan lyhyesti siirtotietä, se on suunnilleen seuraava: energialähde (10 kV voimalaitos) - nostomuuntaja 110-1150 kV asti - voimansiirtolinja - alaspäinmuuntajalla varustettu sähköasema - muuntajapiste jännitehäviöllä 10-0,4 kV - kuluttajat (yksityinen sektori, asuinrakennukset jne.).

Prosessiominaisuudet

Sähkön tuotannossa ja jakelussa sekä sen siirtoprosessissa on tärkeä piirre - kaikki nämä prosessit ovat jatkuvia. Toisin sanoen sähköenergian tuotanto osuu ajallisesti yhteen sen kulutusprosessin kanssa, minkä vuoksi voimalaitokset, verkot ja vastaanottimet on liitetty toisiinsa sellaisella käsitteellä kuin yhteismoodi. Tämä ominaisuus tekee tarpeelliseksi organisoida energiajärjestelmät, jotta sähkön tuotanto ja jakelu ovat tehokkaampia.

Tässä on erittäin tärkeää ymmärtää, mikä tällainen energiajärjestelmä on. Tämä on joukko kaikkia asemia, voimalinjoja, sähköasemia ja muita lämpöverkkoja, jotka on yhdistetty toisiinsa sellaisella ominaisuudella kuin yhteinen tila, sekä yksi sähköenergian tuotantoprosessi. Lisäksi näiden alueiden muunnos- ja jakeluprosessit suoritetaan yleisen alaisuudessakäynnissä koko tämä järjestelmä.

Tällaisten järjestelmien pääasiallinen työyksikkö on sähköasennus. Tämä laite on suunniteltu sähkön tuotantoon, muuntamiseen, siirtoon ja jakeluun. Tämän energian vastaanottavat sähköiset vastaanottimet. Mitä tulee itse asennuksiin, ne jaetaan käyttöjännitteestä riippuen kahteen luokkaan. Ensimmäinen luokka toimii jännitteillä 1000 V asti ja toinen päinvastoin 1000 V:n ja sitä suuremmilla jännitteillä.

Lisäksi on olemassa myös erikoislaitteita sähkön vastaanottoon, siirtoon ja jakeluun - kojeisto (RU). Tämä on sähköasennus, joka koostuu rakenteellisista elementeistä, kuten esivalmistetuista ja kytkentäkiskoista, kytkentä- ja suojalaitteista, automaatiosta, telemekaniikasta, mittalaitteista ja apulaitteista. Nämä yksiköt on myös jaettu kahteen luokkaan. Ensimmäiset ovat avoimet laitteet, joita voidaan käyttää ulkona, ja suljetut, joita käytetään vain rakennuksen sisällä. Mitä tulee tällaisten laitteiden toimintaan kaupungissa, useimmissa tapauksissa käytetään toista vaihtoehtoa.

Yksi sähkön siirto- ja jakeluverkon viimeisistä rajoista on sähköasema. Tämä on esine, joka koostuu 1000 V:n ja 1000 V:n kytkinlaitteista sekä tehomuuntajista ja muista apuyksiköistä.

Sähkönjakosuunnitelman harkinta

Katsomaan tuotanto-, siirto- ja jakeluprosessia lähemminsähkö, voit ottaa esimerkkinä lohkokaavion kaupungin sähköntoimituksesta.

Tässä tapauksessa prosessi alkaa siitä, että osav altion piirivoimalaitoksen (osav altion aluevoimalaitoksen) generaattorit tuottavat 6, 10 tai 20 kV jännitteen. Tällaisen jännitteen läsnä ollessa ei ole taloudellista lähettää sitä yli 4-6 km:n etäisyydelle, koska häviöt ovat suuria. Tehohäviön vähentämiseksi merkittävästi siirtolinjaan on sisällytetty tehomuuntaja, joka on suunniteltu nostamaan jännite sellaisiin arvoihin kuin 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Arvo valitaan sen mukaan, kuinka kaukana kuluttaja on. Tämän jälkeen tulee sähköenergian alentamispiste, joka on esitetty kaupungin sisällä sijaitsevan alas-sähköaseman muodossa. Jännite lasketaan 6-10 kV:iin. Tässä on syytä lisätä, että tällainen sähköasema koostuu kahdesta osasta. Avoimen tyypin ensimmäinen osa on suunniteltu 110-220 kV jännitteelle. Toinen osa on suljettu, sisältää virranjakelulaitteen (RU), joka on suunniteltu 6-10 kV jännitteelle.

Sähkönhuoltojärjestelmän kohdat

Aiemmin lueteltujen laitteiden lisäksi energiansyöttöjärjestelmään kuuluu myös muun muassa syöttökaapelilinja - PKL, jakelukaapelilinja - RKL, kaapelilinja, jonka jännite on 0,4 kV - KL, kojeiston tulotyyppi asuinrakennuksessa - ASU, laitoksen pääasennussähköasema - GPP, sähkönjakelukaappi tai kytkintauluohjauspaneelilaite, joka sijaitsee tehtaalla ja on suunniteltu 0,4 kV:lle.

Myös piirissä voi olla sellainen osa kuin tehokeskus - CPU. Tässä on tärkeää huomata, että tämä objekti voidaan esittää kahdella eri laitteella. Tämä voi olla toisiojännitekojeisto alaslaskevalla sähköasemalla. Lisäksi siihen tulee myös laite, joka suorittaa jännitteensäätötoiminnot ja sen myöhemmän toimituksen kuluttajille. Toinen versio on muuntaja sähkön siirtoon ja jakeluun tai generaattorin jännitekytkinlaite suoraan voimalaitokselle.

On syytä huomata, että CPU on aina kytkettynä RP-jakelupisteeseen. Linjalla, joka yhdistää nämä kaksi esinettä, ei ole sähköenergian jakautumista koko pituudeltaan. Tällaisia linjoja kutsutaan yleensä kaapelilinjoiksi.

Nykyään sähköverkossa voidaan käyttää sellaisia laitteita kuin KTP - täydellinen muuntaja-asema. Se koostuu useista muuntajista, jakelu- tai syöttölaitteesta, jotka on suunniteltu toimimaan 6-10 kV jännitteellä. Sarja sisältää myös kojeiston 0,4 kV:lle. Kaikki nämä laitteet on kytketty toisiinsa virtajohtimilla, ja sarja toimitetaan valmiina tai kokoamisvalmiina. Sähkön vastaanotto ja jakelu voi tapahtua myös korkeissa rakenteissa tai voimansiirtotorneissa. Tällaisia rakenteita kutsutaan joko napa- tai mastomuuntaja-asemiksi.(ITP).

Ensimmäisen luokan sähkövastaanottimet

Nykyään sähkövastaanottimia on kolme luokkaa, joiden luotettavuusaste vaihtelee.

Ensimmäiseen sähkövastaanottimien luokkaan kuuluvat ne esineet, joissa sähkökatkon sattuessa on melko vakavia ongelmia. Jälkimmäisiin kuuluvat seuraavat: ihmishengen uhka, vakavat vahingot kansantaloudelle, pääryhmän kalliiden laitteiden vaurioituminen, massavialliset tuotteet, vakiintuneen sähkön tuotantoon ja jakeluun liittyvän teknisen prosessin tuhoutuminen, mahdollinen häiriö yleishyödyllisten palvelujen tärkeiden osien toiminnassa. Tällaisia sähkövastaanottimia ovat rakennukset, joissa on paljon ihmisiä, esimerkiksi teatteri, supermarket, tavaratalo jne. Tähän ryhmään kuuluvat myös sähköistetty liikenne (metro, johdinauto, raitiovaunu).

Mitä tulee näiden rakenteiden sähköntoimittamiseen, niille tulee toimittaa sähköä kahdesta toisistaan riippumattomasta lähteestä. Tällaisten rakennusten verkosta irrottaminen on sallittu vain sen ajan, jonka aikana varavirtalähde käynnistetään. Toisin sanoen sähkönjakelujärjestelmän on mahdollistettava nopea siirtyminen lähteestä toiseen hätätilanteessa. Tässä tapauksessa itsenäiseksi virtalähteeksi katsotaan se, jossa jännite säilyy, vaikka se katoaisi muista lähteistä, jotka syöttävät samaa sähkövastaanotinta.

Ensimmäinen luokka sisältää myös laitteet, jotka on saatava kolmesta riippumattomasta lähteestä kerralla. Kyseessä on erityinen ryhmä, jonka työ on varmistettava keskeytyksettä. Toisin sanoen virran katkaiseminen ei ole sallittua edes hätälähteen ollessa päällä. Useimmiten tähän ryhmään kuuluvat vastaanottimet, joiden vikaantuminen uhkaa ihmishenkiä (räjähdys, tulipalo jne.).

Toisen ja kolmannen luokan vastaanottimet

Sähkönjakelujärjestelmiin, joissa on liitäntä toisen luokan sähkövastaanottimiin, kuuluvat sellaiset laitteet, joiden virta katkaistaessa työmekanismeihin ja teollisuuskuljetuksiin tulee massiivisia seisokkeja, tuotteiden alitarjontaa sekä häiriöitä suuren joukon ihmisten toiminnasta sekä kaupungissa että sen ulkopuolella. Tähän sähkövastaanottimien ryhmään kuuluvat asuinrakennukset 4. kerroksen yläpuolella, koulut ja sairaalat, voimalaitokset, joiden sähkökatko ei johda kalliiden laitteiden vikaantumiseen, sekä muut sähkönkuluttajaryhmät, joiden kokonaiskuorma on 400… 10 000 kV.

Kahden itsenäisen aseman tulisi toimia energianlähteinä tässä luokassa. Lisäksi näiden tilojen irrottaminen päävirtalähteestä on sallittua, kunnes päivystävä henkilökunta käynnistää varalähteen tai lähimmän virtalähteen päivystysryhmä tekee sen.

Kolmannen vastaanottimien luokan os altahe omistavat kaikki loput laitteet, jotka saavat virtaa vain yhdestä virtalähteestä. Lisäksi tällaisten vastaanottimien irrottaminen verkosta on sallittu vaurioituneen laitteen korjauksen tai vaihdon ajaksi enintään vuorokauden ajaksi.

Sähköenergian toimituksen ja jakelun pääkaavio

Sähkön jakelun hallinta ja sen siirto lähteestä kolmannen luokan vastaanottimeen kaupungissa on helpoimmin toteutettavissa säteittäisen umpikujajärjestelmän avulla. Tällaisella järjestelmällä on kuitenkin yksi merkittävä haittapuoli, joka on, että jos jokin järjestelmän elementti epäonnistuu, kaikki tällaiseen järjestelmään kytketyt vastaanottimet jäävät ilman virtaa. Tämä jatkuu, kunnes ketjun vaurioitunut osa vaihdetaan. Tämän puutteen vuoksi tällaista kytkentätapaa ei suositella.

Jos puhumme toisen ja kolmannen luokan vastaanottimien kytkennästä ja energian jakautumisesta, niin tässä voit käyttää rengaspiirikaaviota. Tällaisella liitännällä, jos jokin voimalinjoista epäonnistuu, voit palauttaa virransyötön kaikille tällaiseen verkkoon kytkettyihin vastaanottimiin manuaalisessa tilassa, jos katkaiset virran päälähteestä ja käynnistät varalähteen. Rengaspiiri eroaa säteittäisestä piiristä siten, että siinä on erityisiä osia, joissa erottimet tai kytkimet ovat off-tilassa. Jos päävirtalähde on vaurioitunut, ne voidaan kytkeä päälle virran palauttamiseksi, mutta varalinjasta. Se palvelee myöshyvä etu, jos pääradalla on suoritettava korjauksia. Tällaisen linjan virransyötön katkos sallitaan noin kahden tunnin ajaksi. Tämä aika riittää sammuttamaan vaurioitunut päävirtalähde ja yhdistämään varmuuskopion verkkoon, jotta se jakaa sähköä.

On olemassa vieläkin luotettavampi tapa kytkeä ja jakaa energiaa - tämä on malli, jossa kaksi syöttöjohtoa kytketään rinnakkain tai varalähteen automaattinen kytkentä. Tällaisella järjestelmällä vaurioitunut johto irrotetaan yleisestä jakelujärjestelmästä käyttämällä kahta kytkintä, jotka sijaitsevat linjan molemmissa päissä. Sähkön syöttö tapahtuu tässä tapauksessa edelleen keskeytymättömässä tilassa, mutta jo toisen linjan kautta. Tämä järjestelmä koskee toisen luokan vastaanottimia.

Ensimmäisen vastaanotinluokan jakelujärjestelmät

Mitä tulee energian jakeluun ensimmäisen luokan vastaanottimien tehoa varten, tässä tapauksessa on välttämätöntä kytkeä kahdesta riippumattomasta tehokeskuksesta samanaikaisesti. Lisäksi tällaisissa järjestelmissä ei usein käytetä yhtä jakelupistettä vaan kahta, ja automaattinen varavirtajärjestelmä tarjotaan aina.

Ensimmäiseen luokkaan kuuluville sähkövastaanottimille on asennettu automaattinen kytkentä varavirtaan tulojakelulaitteissa. Tällaisella liitäntäjärjestelmällä sähkövirran jakautuminensuoritetaan kahdella voimalinjalla, joista kummallekin on ominaista jopa 1 kV jännite, ja se on myös kytketty itsenäisiin muuntajiin.

Muut vastaanottimen jakelu- ja tehojärjestelmät

Sähkön jakamiseksi tehokkaimmin toisen luokan vastaanottimiin voit käyttää piiriä, jossa on ylivirtasuoja yhdelle tai kahdelle RP:lle, sekä piiriä, jossa on automaattinen varavirta. Tässä on kuitenkin tietty vaatimus. Näitä järjestelmiä voidaan käyttää vain, jos niiden järjestelyn materiaaliresurssien kustannukset eivät nouse yli 5% verrattuna manuaaliseen varavirtalähteeseen siirtymisen järjestelyyn. Lisäksi tällaiset osat on varustettava siten, että yksi linja voi ottaa kuorman toisesta, ottaen huomioon lyhytaikainen ylikuormitus. Tämä on välttämätöntä, koska jos jokin niistä epäonnistuu, koko jännitteen jakautuminen siirtyy jäljellä olevaan.

Säteen kytkentä- ja jakelukaavio on melko yleinen. Tässä tapauksessa yksi jakelupiste saa virtaa kahdesta eri muuntajasta. Jokaiseen niistä on kytketty kaapeli, jonka jännite ei ylitä 1000 V. Kukin muuntaja on varustettu myös yhdellä kontaktorilla, joka on suunniteltu kytkemään automaattisesti kuormaa tehoyksiköstä toiseen, jos jokin niistä jännite katoaa.

Verkon luotettavuuden yhteenveto on yksi tärkeimmistä vaatimuksista, jotka on täytettävävarmistaa, että energian jakelu ei keskeydy. Maksimaalisen luotettavuuden saavuttamiseksi on välttämätöntä käyttää kullekin luokalle sopivimpia toimitusjärjestelmiä. Tärkeää on myös valita oikeat kaapelimerkit sekä niiden paksuus ja poikkileikkaus ottaen huomioon niiden lämpö- ja tehohäviöt virrankulun aikana. Tärkeää on myös noudattaa teknisen käytön sääntöjä ja kaikkien sähkötöiden tekniikkaa.

Yllä olevan perusteella voimme päätellä, että sähkön vastaanotto- ja jakelulaite sekä sen toimittaminen lähteestä loppukuluttajalle tai vastaanottajalle ei ole niin monimutkainen prosessi.