Hva er en elektrisk transformatorstasjon? Elektriske transformatorstasjoner og koblingsanlegg

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-09 14:14

Elektroingeniører vet hva kraftverk og transformatorstasjoner er, hva de er til for og hvordan de fungerer. De vet hvordan de skal beregne kraften og alle nødvendige parametere, for eksempel antall omdreininger, ledningstverrsnittet og dimensjonene til den magnetiske kretsen. Dette undervises til studenter ved tekniske universiteter og tekniske skoler. Folk med liberal kunstbakgrunn antar at strukturer, ofte stående alene i form av hus uten vindu (grafitti elskere elsker å male dem), er nødvendig for å levere strøm til hjem og bedrifter, og de bør ikke penetreres, skremmende emblemer i form av av hodeskaller og lyn taler veltalende om dette festet til farlige gjenstander. Kanskje mange ikke trenger å vite mer, men informasjon er aldri overflødig.

Litt av fysikk

Elektrisitet er en vare du må betale for, og det er synd hvis det er bortkastet. Og dette, som i enhver produksjon, er uunngåelig, oppgaven er bare å redusere unødvendige tap. Energi er lik kraft multiplisert med tid, så i videre resonnement kan vi operere med dette konseptet, såhvordan tiden flyter konstant, og det er umulig å snu den tilbake, som sangen sier. Elektrisk kraft, i en grov tilnærming, uten å ta hensyn til reaktive belastninger, er lik produktet av spenning og strøm. Hvis vi vurderer det mer detaljert, vil cosinus phi gå inn i formelen, som bestemmer forholdet mellom forbrukt energi og dens nyttige komponent, k alt aktiv. Men denne viktige indikatoren er ikke direkte relatert til spørsmålet om hvorfor en transformatorstasjon er nødvendig. Elektrisk kraft avhenger altså av de to hovedbidragsyterne til Ohms og Joule-Lenz sine lover, spenning og strøm. Liten strøm og høy spenning kan produsere samme effekt som omvendt, høy strøm og lav spenning. Det ser ut til, hva er forskjellen? Og det er, og veldig stort.

Varme luften? Brann

Så, hvis du bruker formelen for aktiv effekt, får du følgende:

P=U x I, hvor:

U er spenning målt i volt;

I er strøm målt i ampere;P er effekt målt i watt eller volt -Amp.

Men det er en annen formel som beskriver den allerede nevnte Joule-Lenz-loven, ifølge hvilken den termiske kraften som frigjøres under strømpassasjen er lik kvadratet av dens størrelse, multiplisert med motstanden til lederen. Oppvarming av luften rundt kraftledningen betyr sløsing med energi. Teoretisk sett kan disse tapene reduseres på to måter. Den første av dem innebærer en reduksjon i motstand, det vil si en fortykkelse av ledningene. Jo større tverrsnitt, jo lavere motstand, ogomvendt. Men jeg vil heller ikke kaste bort metall forgjeves, det er dyrt, tross alt kobber. I tillegg vil det doble forbruket av ledermaterialet ikke bare føre til en økning i kostnadene, men også til vekting, som igjen vil føre til en økning i kompleksiteten til installasjonen av høyhus. Og støttene vil kreves kraftigere. Og tapene vil bare bli halvert.

Beslutning

For å redusere oppvarmingen av ledninger under kraftoverføring, er det nødvendig å redusere mengden passerende strøm. Dette er helt klart, for en halvering vil føre til en firedobling av tapene. Hva om ti ganger? Avhengigheten er kvadratisk, noe som betyr at tapene blir hundre ganger mindre! Men kraften må "svinge" den samme, noe som trengs av mengden av forbrukere som venter på den i den andre enden av kraftoverføringslinjen, noen ganger hundrevis av kilometer fra kraftverket. Konklusjonen tyder selv på at det er nødvendig å øke spenningen med samme mengde som strømmen reduseres. Transformatorstasjonen i begynnelsen av overføringslinjen er designet nettopp for dette. Ledninger kommer ut av den under en veldig høy spenning, målt i titalls kilovolt. I hele avstanden som skiller termisk kraftverk, vannkraftverk eller kjernekraftverk fra lokaliteten der det er adressert, går energien med en liten (relativt) strøm. Forbrukeren trenger derimot å motta strøm med de gitte standardparametrene, som i vårt land tilsvarer 220 volt (eller 380 V interfase). Nå trenger vi ikke en opptrapping, som ved inngangen til en kraftledning, men en nedtrappingsstasjon. Det tilføres elektrisk energi til distribusjonsapparater slik at lys er på i hus, ogmaskinrotorer snurret i fabrikker.

Hva er i standen?

Av det ovenstående er det klart at den viktigste delen i en nettstasjon er en transformator, og vanligvis en trefaset. Det kan være flere. For eksempel kan en trefase transformator erstattes av tre enfasede. Et større antall kan skyldes det høye strømforbruket. Utformingen av denne enheten er annerledes, men i alle fall har den imponerende dimensjoner. Jo mer makt som gis til forbrukeren, jo mer seriøs ser strukturen ut. Enheten til en elektrisk transformatorstasjon er imidlertid mer kompleks, og inkluderer mer enn bare en transformator. Det er også utstyr designet for å bytte og beskytte en kostbar enhet, og oftest for kjøling. Den elektriske delen av stasjonene og understasjonene inneholder også tavler utstyrt med kontroll- og måleutstyr.

Transformer

Hovedoppgaven til denne strukturen er å formidle energi til forbrukeren. Før sending må spenningen økes, og etter mottak senkes til standardnivå.

Med alt det faktum at kretsen til en elektrisk transformatorstasjon inkluderer mange elementer, er den viktigste fortsatt en transformator. Det er ingen grunnleggende forskjell mellom enheten til dette produktet i en konvensjonell strømforsyning til et husholdningsapparat og industrielle design med høy effekt. Transformatoren består av viklinger (primær og sekundær) og en magnetisk krets laget av en ferromagnet, det vil si et materiale (metall) som forsterker magnetfeltet. Beregningav denne enheten er en ganske standard pedagogisk oppgave for en student ved et teknisk universitet. Hovedforskjellen mellom transformatoren og dens mindre kraftige motstykker, som er iøynefallende, i tillegg til størrelsen, er tilstedeværelsen av et kjølesystem, som er et sett med oljerørledninger som omkranser de oppvarmede viklingene. Å designe elektriske transformatorstasjoner er imidlertid ikke en enkel oppgave, da mange faktorer må tas i betraktning, alt fra klimatiske forhold til belastningens art.

trekkkraft

Det er ikke bare hjem og bedrifter som bruker strøm. Alt er klart her, du må bruke 220 volt AC i forhold til den nøytrale bussen eller 380 V mellom fasene med en frekvens på 50 Hertz. Men det er også urban elektrisk transport. Trikker og trolleybusser krever ikke vekselspenning, men konstant. Og annerledes. Det skal være 750 volt på kontaktledningen til trikken (i forhold til bakken, det vil si skinnene), og trolleybussen trenger null på den ene lederen og 600 volt likestrøm på den andre, gummihjulbeskyttere er isolatorer. Dette betyr at det trengs en egen meget kraftig nettstasjon. Elektrisk energi omdannes på den, det vil si at den rettes opp. Kraften er veldig stor, strømmen i kretsen måles i tusenvis av ampere. En slik enhet kalles en utkastenhet.

substasjonbeskyttelse

Både transformatoren og den kraftige likeretteren (når det gjelder trekkraftforsyninger) er dyre. Hvis det eren nødsituasjon, nemlig en kortslutning, vil en strøm oppstå i sekundærviklingskretsen (og følgelig den primære). Dette betyr at ledernes tverrsnitt ikke beregnes. Den elektriske transformatorstasjonen vil begynne å varmes opp på grunn av resistiv varmeutvikling. Hvis et slikt scenario ikke er forutsett, vil viklingstråden smelte eller brenne som et resultat av en kortslutning i noen av de perifere linjene. For å forhindre at dette skjer, brukes ulike metoder. Dette er differensial-, gass- og overstrømsbeskyttelse.

Differensial sammenligner strømverdiene i kretsen og sekundærviklingen. Gassbeskyttelse aktiveres når forbrenningsprodukter av isolasjon, olje etc. dukker opp i luften. Strømbeskyttelse slår av transformatoren når strømmen overskrider den maksimale innstilte verdien.

Transformatorstasjonen bør slå seg av automatisk også ved et lynnedslag.

Typer understasjoner

De er forskjellige i kraft, formål og enhet. De av dem som bare tjener til å øke eller redusere spenningen kalles transformator. Hvis en endring i andre parametere også er nødvendig (retting eller frekvensstabilisering), kalles transformatorstasjonen en transformerende understasjon.

I henhold til deres arkitektoniske utforming kan nettstasjoner være festet, innebygd (i tilknytning til hovedanlegget), intrashop (plassert inne i produksjonsanlegget) eller representere et eget hjelpebygg. I noen tilfeller, når høy effekt ikke er nødvendig (når du organiserer strømforsyningsmå bosetninger), brukes mastestrukturen til nettstasjoner. Noen ganger brukes kraftoverføringstårn til å plassere transformatoren, som alt nødvendig utstyr er montert på (sikringer, avledere, skillebrytere osv.).

Elektriske nettverk og understasjoner er klassifisert etter spenning (opptil 1000 kV eller mer, det vil si høyspenning) og effekt (for eksempel fra 150 VA til 16 tusen kVA).

I henhold til det skjematiske tegnet på den eksterne forbindelsen er understasjoner delt inn i nodal, blindvei, gjennomgående og gren.

Innside celle

Plasset inne i transformatorstasjonen, der transformatorene, samleskinnene og utstyret som sikrer driften av hele enheten, kalles kammeret. Det kan være inngjerdet eller lukket. Forskjellen mellom måtene å fremmedgjøre den fra det omkringliggende rommet er liten. Det lukkede kammeret er et fullstendig isolert rom, og det inngjerdede rommet er plassert bak ikke-solide (nettverk eller gitter) vegger. De er som regel laget av industribedrifter i henhold til standarddesign. Vedlikehold av strømforsyningssystemer utføres av opplært personell med tillatelse og nødvendige kvalifikasjoner, bekreftet av et offisielt dokument om tillatelse til arbeid på høyspentlinjer. Driftsovervåking av driften av transformatorstasjonen utføres av vakthavende elektriker eller kraftingeniør, plassert i nærheten av hovedtavlen, som kan være plassert fjernt fra nettstasjonen.

Distribusjon

Det er en annen viktig funksjon som kraftoverføringsstasjonen utfører. Elektrisk energi fordeles mellomforbrukere i henhold til deres standarder, og i tillegg bør belastningen av de tre fasene være så jevn som mulig. For at denne oppgaven skal løses, er det distribusjonsenheter. Koblingsutstyret opererer med samme spenning og inneholder enheter som utfører svitsjing og beskytter linjer mot overbelastning. Koblingsutstyret er koblet til transformatoren med sikringer og brytere (enpolet, en for hver fase). Fordelingsenheter i henhold til plasseringen er delt inn i åpen (plassert i friluft) og lukket (plassert innendørs).

Safety

Alt arbeid som utføres i den elektriske transformatorstasjonen er klassifisert som spesielt risikabelt, og krever derfor nødtiltak for å ivareta arbeidssikkerheten. I utgangspunktet utføres reparasjoner og vedlikehold med hel eller delvis blackout. Etter at spenningen er koblet fra (elektrikere sier "fjernet"), forutsatt at alle nødvendige toleranser er på plass, jordes de strømførende stengene for å forhindre utilsiktet aktivering. Advarselsskilt «Folk jobber» og «Ikke slå på!» er også ment for dette. Personell som betjener høyspentstasjoner blir systematisk trent, og ferdigheter og tilegnet kunnskap overvåkes med jevne mellomrom. Toleranse nr. 4 gir rett til å utføre arbeid på elektriske anlegg over 1 kV.