Mikä on sähköasema? Sähköasemat ja kojeistot

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-09 14:10

Sähköinsinöörit tietävät, mitä voimalaitokset ja sähköasemat ovat, mihin ne on tarkoitettu ja miten ne toimivat. He osaavat laskea tehonsa ja kaikki tarvittavat parametrit, kuten kierrosten lukumäärän, langan poikkileikkauksen ja magneettipiirin mitat. Tätä opetetaan teknillisten korkeakoulujen ja teknisten oppilaitosten opiskelijoille. Taiteetaustaiset ihmiset arvaavat, että rakenteet, jotka seisovat usein yksinään ikkunattomien talojen muodossa (graffitin ystävät rakastavat maalata niitä), tarvitaan sähkön toimittamiseen koteihin ja yrityksiin, eikä niihin saa tunkeutua, pelottavia tunnuksia muodossa. kallot ja salamoita puhuvat kaunopuheisesti tästä kiinnitetystä vaarallisiin esineisiin. Ehkä monien ei tarvitse tietää enempää, mutta tieto ei ole koskaan tarpeetonta.

Hieman fysiikkaa

Sähkö on hyödyke, josta sinun on maksettava, ja on sääli, jos se menee hukkaan. Ja tämä, kuten missä tahansa tuotannossa, on väistämätöntä, tehtävänä on vain vähentää tarpeettomia tappioita. Energia on yhtä suuri kuin teho kerrottuna ajalla, joten jatkopäättelyssä voimme toimia tällä käsitteellä, jotenkuinka aika virtaa jatkuvasti, ja sitä on mahdotonta kääntää takaisin, kuten laulu sanoo. Sähköteho, karkealla likimäärällä, ottamatta huomioon loistekuormia, on yhtä suuri kuin jännitteen ja virran tulo. Jos tarkastelemme sitä yksityiskohtaisemmin, kosini phi tulee kaavaan, joka määrittää kulutetun energian suhteen sen hyödylliseen komponenttiin, jota kutsutaan aktiiviseksi. Mutta tämä tärkeä indikaattori ei liity suoraan kysymykseen, miksi sähköasemaa tarvitaan. Sähköteho riippuu siten Ohmin ja Joule-Lenzin lakien kahdesta päätekijästä, jännitteestä ja virrasta. Pieni virta ja korkea jännite voivat tuottaa saman tehon kuin päinvastoin, korkea virta ja matala jännite. Vaikuttaa siltä, mitä eroa on? Ja se on, ja erittäin suuri.

Lämmitä ilmaa? Tuli

Joten, jos käytät pätötehokaavaa, saat seuraavan:

P=U x I, jossa:

U on voltteina mitattu jännite;

I on virta mitattuna ampeerina;P on teho mitattuna watteina tai voltteina -Amps.

Mutta on toinen kaava, joka kuvaa jo mainittua Joule-Lenzin lakia, jonka mukaan virran kulun aikana vapautuva lämpöteho on yhtä suuri kuin sen suuruuden neliö kerrottuna johtimen resistanssilla. Ilman lämmittäminen sähkölinjan ympärillä tarkoittaa energian tuhlaamista. Teoriassa näitä häviöitä voidaan vähentää kahdella tavalla. Ensimmäinen niistä liittyy vastuksen vähenemiseen, eli johtojen paksuuntumiseen. Mitä suurempi poikkileikkaus, sitä pienempi vastus, japäinvastoin. Mutta en myöskään halua tuhlata metallia turhaan, se on kallista, kuparia. Lisäksi johdinmateriaalin kaksinkertainen kulutus ei johda vain kustannusten nousuun, vaan myös painotukseen, mikä puolestaan johtaa korkean linjan asennuksen monimutkaisuuden lisääntymiseen. Ja tukia tarvitaan tehokkaampia. Ja tappiot vain puolittuvat.

Päätös

Jos haluat vähentää johtojen kuumenemista voimansiirron aikana, on tarpeen vähentää läpimenovirran määrää. Tämä on aivan selvää, koska sen puolittaminen johtaa tappioiden nelinkertaiseen vähenemiseen. Entä jos kymmenen kertaa? Riippuvuus on neliöllinen, mikä tarkoittaa, että häviöt ovat sata kertaa pienemmät! Mutta tehon on oltava "heiluttava" sama, jota tarvitsevat kuluttajajoukot, jotka odottavat sitä voimajohdon toisessa päässä, joskus satojen kilometrien päässä voimalaitoksesta. Johtopäätös ehdottaa itsestään, että jännitettä on lisättävä saman verran kuin virtaa pienennetään. Voimajohdon alussa oleva muuntaja-asema on suunniteltu juuri tätä varten. Siitä tulee johtoja erittäin korkealla, kymmenissä kilovolteissa mitattuna. Energia kulkee pienellä (suhteellisen) virralla koko matkan, joka erottaa lämpövoimalaitoksen, vesivoimalaitoksen tai ydinvoimalaitoksen kohdepaikasta. Toisa alta kuluttajan on saatava virtaa annetuilla vakioparametreilla, jotka maassamme vastaavat 220 volttia (tai 380 V välivaihetta). Nyt emme tarvitse nostoa, kuten voimalinjan sisääntulossa, vaan alas-sähköasemaa. Sähköä syötetään jakelulaitteisiin siten, että taloissa on valot päällä jakoneen roottorit pyörivät tehtaissa.

Mitä osastolla on?

Edellisen perusteella on selvää, että sähköaseman tärkein osa on muuntaja ja yleensä kolmivaiheinen. Niitä voi olla useita. Esimerkiksi kolmivaiheinen muuntaja voidaan korvata kolmella yksivaiheisella muuntajalla. Suurempi määrä voi johtua suuresta virrankulutuksesta. Tämän laitteen muotoilu on erilainen, mutta joka tapauksessa sillä on vaikuttavat mitat. Mitä enemmän v altaa kuluttajalle annetaan, sitä vakavamm alta rakenne näyttää. Sähköaseman laite on kuitenkin monimutkaisempi ja sisältää muutakin kuin muuntajan. On myös laitteita, jotka on suunniteltu kalliin laitteen kytkemiseen ja suojaamiseen sekä useimmiten sen jäähdytykseen. Asemien ja sähköasemien sähköosassa on myös ohjaus- ja mittauslaitteilla varustetut kytkintaulut.

Transformer

Tämän rakenteen päätehtävä on välittää energiaa kuluttajalle. Ennen lähettämistä jännitettä on lisättävä ja vastaanoton jälkeen laskettava standarditasolle.

Kaikesta syystä, että sähköaseman piiri sisältää monia elementtejä, tärkein niistä on silti muuntaja. Tämän tuotteen perinteisessä kodinkoneen virtalähteessä olevan laitteen ja suuritehoisten teollisten mallien välillä ei ole perustavanlaatuista eroa. Muuntaja koostuu käämeistä (ensisijainen ja toisio) ja magneettipiiristä, joka on valmistettu ferromagneetista, eli materiaalista (metallista), joka vahvistaa magneettikenttää. LaskeminenTämä laite on melko tavallinen koulutustehtävä teknisen korkeakoulun opiskelijalle. Suurin ero sähköaseman muuntajan ja sen vähemmän tehokkaiden vastineiden välillä, joka on koon lisäksi silmiinpistävä, on jäähdytysjärjestelmän läsnäolo, joka on joukko öljyputkia, jotka ympäröivät lämmitettyjä käämiä. Sähköasemien suunnittelu ei kuitenkaan ole helppo tehtävä, sillä monet tekijät on otettava huomioon ilmasto-olosuhteista kuormituksen luonteeseen.

Vetovoima

Eivät vain kodit ja yritykset kuluttavat sähköä. Kaikki on selvää täällä, sinun on käytettävä 220 voltin vaihtovirtaa nollaväylään nähden tai 380 V vaiheiden välillä 50 hertsin taajuudella. Mutta on myös kaupunkien sähköliikennettä. Raitiovaunut ja johdinautot tarvitsevat jännitteen, joka ei ole vaihtuvaa, vaan jatkuvaa. Ja erilainen. Raitiovaunun ajojohdossa tulee olla 750 volttia (suhteessa maahan eli kiskoihin), ja johdinauto tarvitsee toisessa johtimessa nollan ja toisessa 600 voltin tasavirran, kumiset pyöränsuojat ovat eristeitä. Tämä tarkoittaa, että tarvitaan erillinen erittäin tehokas sähköasema. Sen päällä muunnetaan sähköenergiaa, eli se tasasuuntautuu. Sen teho on erittäin suuri, virtapiirissä mitataan tuhansia ampeereja. Tällaista laitetta kutsutaan vetolaitteeksi.

Sähköaseman suojaus

Sekä muuntaja että tehokas tasasuuntaaja (jos kyseessä on vetovirtalähde) ovat kalliita. Jos onhätätilanteessa, nimittäin oikosulkussa, toisiokäämipiirissä (ja siten ensisijaisessa) ilmaantuu virta. Tämä tarkoittaa, että johtimien poikkileikkausta ei lasketa. Muuntaja-asema alkaa lämmetä resistiivisen lämmöntuotannon vuoksi. Jos tällaista skenaariota ei ole ennakoitavissa, käämilanka sulaa tai palaa minkä tahansa oheislinjan oikosulun seurauksena. Tämän estämiseksi käytetään erilaisia menetelmiä. Nämä ovat differentiaali-, kaasu- ja ylivirtasuojauksia.

Differentiaali vertaa virta-arvoja piirissä ja toisiokäämissä. Kaasusuoja aktivoituu, kun ilmaan tulee eristeen, öljyn jne. palamistuotteita. Virtasuoja katkaisee muuntajan pois päältä, kun virta ylittää suurimman asetetun arvon.

Muuntaaseman tulee sammua automaattisesti myös salamaniskun sattuessa.

Sähköasematyypit

Ne eroavat teholtaan, tarkoitukseltaan ja laitteeltaan. Niitä, jotka vain lisäävät tai laskevat jännitettä, kutsutaan muuntajiksi. Jos tarvitaan muutos myös muihin parametreihin (tasasuuntaus tai taajuuden stabilointi), niin sähköasemaa kutsutaan muuntavaksi ala-asemaksi.

Arkkitehtonisen suunnittelunsa mukaan sähköasemat voivat olla kiinnitettäviä, sisäänrakennettuja (päärakennuksen vieressä), intrashop (sijaitsee tuotantolaitoksen sisällä) tai edustaa erillistä apurakennusta. Joissakin tapauksissa, kun suurta tehoa ei tarvita (virtalähdettä järjestettäessäpienet asutukset), käytetään sähköasemien mastorakennetta. Joskus muuntajan sijoittamiseen käytetään voimansiirtotorneja, joihin on asennettu kaikki tarvittavat varusteet (sulakkeet, rajoittimet, erottimet jne.).

Sähköverkot ja sähköasemat luokitellaan jännitteen (jopa 1000 kV tai enemmän, eli korkea jännite) ja tehon (esim. 150 VA - 16 tuhatta kVA) mukaan.

Ulkoisen yhteyden kaavion mukaan sähköasemat jaetaan solmu-, umpikuja-, läpimeno- ja haarautuviin.

solun sisällä

Sähköaseman sisällä olevaa tilaa, jossa muuntajat, kiskot ja koko laitteen toiminnan varmistavat laitteet, kutsutaan kammioksi. Se voi olla aidattu tai suljettu. Ero tapojen välillä vieraannuttaa se ympäröivästä tilasta on pieni. Suljettu kammio on täysin eristetty huone, ja aidattu huone sijaitsee ei-kiinteä (verkko tai ristikko) seinien takana. Ne valmistetaan pääsääntöisesti teollisuusyrityksissä vakiomallien mukaan. Sähkönsyöttöjärjestelmien huollon suorittaa koulutettu henkilöstö, jolla on lupa ja tarvittava pätevyys, joka on vahvistettu virallisella asiakirjalla työskentelyluvasta suurjännitelinjoilla. Sähköaseman toiminnan toiminnanvalvontaa suorittaa päivystävä sähköasentaja tai energiainsinööri, joka sijaitsee lähellä pääkytkintaulua, joka voi sijaita etäältä sähköasem alta.

Jakelu

On toinen tärkeä toiminto, jonka sähköasema suorittaa. Sähköenergia jakautuu keskenkuluttajat standardiensa mukaisesti, ja lisäksi kolmen vaiheen kuormituksen tulee olla mahdollisimman tasainen. Jotta tämä tehtävä voidaan ratkaista onnistuneesti, on olemassa jakelulaitteita. Kojeisto toimii samalla jännitteellä ja sisältää laitteita, jotka suorittavat kytkennän ja suojaavat linjoja ylikuormitukselta. Kojeisto on kytketty muuntajaan sulakkeilla ja katkaisijoilla (yksinapainen, yksi jokaiselle vaiheelle). Jakelulaitteet jaetaan sijainnin mukaan avoimiin (ulkoilmaan) ja suljettuihin (sisätiloihin).

Turvallisuus

Kaikki sähköasemalla tehtävät työt on luokiteltu erityisen riski alttiiksi, joten se vaatii hätätoimenpiteitä työturvallisuuden varmistamiseksi. Periaatteessa korjaukset ja huollot tehdään täydellisen tai osittaisen sähkökatkon kanssa. Kun jännite on katkaistu (sähköasentajat sanovat "poistettu") edellyttäen, että kaikki tarvittavat toleranssit ovat paikoillaan, virtaa kuljettavat tangot maadoitetaan tahattoman aktivoinnin estämiseksi. Varoituskyltit”Ihmiset työskentelevät” ja”Älä kytke päälle!” on myös tarkoitettu tähän tarkoitukseen. Suurjänniteasemia palvelevaa henkilöstöä koulutetaan systemaattisesti ja osaamista ja hankittua tietoa seurataan määräajoin. Toleranssi nro 4 antaa oikeuden tehdä töitä yli 1 kV:n sähköasennuksissa.