Distribucija električne energije: trafostanice, potrebna oprema, uvjeti distribucije, primjena, pravila računovodstva i kontrole

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Kako je distribucija električne energije i njezin prijenos od glavnog izvora energije do potrošača? Ovo pitanje je prilično komplicirano, budući da je izvor trafostanica, koja se može nalaziti na znatnoj udaljenosti od grada, ali energija mora biti isporučena s maksimalnom učinkovitošću. Ovo pitanje treba razmotriti detaljnije.

Opći opis procesa

Kao što je ranije spomenuto, početni objekt, odakle počinje distribucija električne energije, danas je elektrana. Danas postoje tri glavne vrste stanica koje mogu opskrbljivati potrošače električnom energijom. To može biti termoelektrana (TE), hidroelektrana (HE) i nuklearna elektrana (NE). Osim ovih osnovnih tipova, postoje i solarne ili vjetroelektrane, no one se koriste u više lokalne svrhe.

Ove tri vrste stanica su i izvor i prva točka distribucije električne energije. ZaDa bi se izvršio takav proces kao što je prijenos električne energije, potrebno je značajno povećati napon. Što je potrošač udaljeniji, to bi napon trebao biti veći. Dakle, povećanje može doseći i do 1150 kV. Povećanje napona je potrebno kako bi se smanjila jačina struje. U ovom slučaju, otpor u žicama također pada. Ovaj učinak omogućuje prijenos struje uz najmanji gubitak snage. Kako bi se napon povećao na željenu vrijednost, svaka stanica ima pojačani transformator. Nakon prolaska kroz dionicu s transformatorom, električna struja se putem dalekovoda prenosi do središnjeg distribucijskog centra. PIU je središnja distribucijska stanica u kojoj se električna energija izravno distribuira.

Opći opis trenutne putanje

Ovakvi objekti kao što je središnji distribucijski centar već su u neposrednoj blizini gradova, sela itd. Ovdje se ne odvija samo distribucija, već i pad napona na 220 ili 110 kV. Nakon toga struja se prenosi do trafostanica koje se već nalaze unutar grada.

Pri prolasku kroz tako male trafostanice napon opet pada, ali na 6-10 kV. Nakon toga, prijenos i distribucija električne energije obavlja se preko transformatorskih točaka smještenih u različitim dijelovima grada. Ovdje je također vrijedno napomenuti da se prijenos energije unutar grada do trafostanice više ne provodi uz pomoć dalekovoda, već uz pomoć položenih podzemnih kabela. To je mnogo svrsishodnije od korištenja dalekovoda. Transformatorska točka je posljednji objektu kojem se odvija distribucija i prijenos električne energije, kao i njezina redukcija posljednji put. U takvim područjima napon se smanjuje na već poznatih 0,4 kV, odnosno 380 V. Zatim se prenosi na privatne, višekatnice, garažne zadruge itd.

Ako ukratko razmotrimo prijenosni put, on je otprilike sljedeći: izvor energije (elektrana 10 kV) - pojačani transformator do 110-1150 kV - dalekovod - trafostanica sa postupnim transformatorom - transformatorska točka s padom napona na 10-0,4 kV - potrošači (privatni sektor, stambene zgrade itd.).

Procesne značajke

Proizvodnja i distribucija električne energije, kao i proces njezina prijenosa, ima važnu značajku - svi ti procesi su kontinuirani. Drugim riječima, proizvodnja električne energije vremenski se poklapa s procesom njezine potrošnje, zbog čega su elektrane, mreže i prijamnici međusobno povezani konceptom kao što je zajednički način rada. Ovo svojstvo čini nužnim organiziranje energetskih sustava kako bi bili učinkovitiji u proizvodnji i distribuciji električne energije.

Ovdje je vrlo važno razumjeti što je takav energetski sustav. Ovo je skup svih stanica, dalekovoda, trafostanica i drugih toplinskih mreža, koje su međusobno povezane takvim svojstvom kao zajednički način rada, kao i jedan proces za proizvodnju električne energije. Osim toga, procesi transformacije i distribucije u tim područjima provode se pod općompokreće cijeli ovaj sustav.

Glavna radna jedinica u takvim sustavima je električna instalacija. Ova oprema je dizajnirana za proizvodnju, pretvorbu, prijenos i distribuciju električne energije. Ovu energiju primaju električni prijemnici. Što se tiče samih instalacija, ovisno o radnom naponu, dijele se u dvije klase. Prva kategorija radi s naponima do 1000 V, a druga, naprotiv, s naponima od 1000 V i više.

Osim toga, postoje i posebni uređaji za prijam, prijenos i distribuciju električne energije - razvodni uređaj (RU). Riječ je o električnoj instalaciji koja se sastoji od takvih strukturnih elemenata kao što su montažne i spojne sabirnice, uređaji za preklapanje i zaštitu, automatika, telemehanika, mjerni instrumenti i pomoćni uređaji. Ove jedinice su također podijeljene u dvije kategorije. Prvi su otvoreni uređaji koji se mogu raditi na otvorenom, i zatvoreni, koji se koriste samo kada se nalaze unutar zgrade. Što se tiče rada ovakvih uređaja unutar grada, u većini slučajeva se koristi druga opcija.

Jedna od posljednjih granica sustava za prijenos i distribuciju električne energije je trafostanica. Riječ je o objektu koji se sastoji od razvodnog uređaja do 1000 V i od 1000 V, kao i energetskih transformatora i drugih pomoćnih jedinica.

Razmatranje sheme distribucije energije

Za detaljniji pogled na proces proizvodnje, prijenosa i distribucijeelektrične energije, možete uzeti kao primjer blok dijagram opskrbe grada električnom energijom.

U ovom slučaju proces počinje činjenicom da generatori u državnoj područnoj elektrani (državnoj regionalnoj elektrani) generiraju napon od 6, 10 ili 20 kV. U prisutnosti takvog napona, nije ekonomično prenositi ga na udaljenost veću od 4-6 km, jer će biti velikih gubitaka. Kako bi se značajno smanjio gubitak snage, u dalekovod je uključen energetski transformator koji je dizajniran za povećanje napona na vrijednosti kao što su 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Vrijednost se bira ovisno o tome koliko je potrošač udaljen. Nakon toga slijedi točka za snižavanje električne energije koja je predstavljena u obliku padajuće trafostanice smještene unutar grada. Napon se smanjuje na 6-10 kV. Ovdje je vrijedno dodati da se takva trafostanica sastoji od dva dijela. Prvi dio otvorenog tipa dizajniran je za napon od 110-220 kV. Drugi dio je zatvoren, uključuje uređaj za distribuciju električne energije (RU), dizajniran za napon od 6-10 kV.

Odjeljci sheme opskrbe električnom energijom

Osim prethodno navedenih uređaja, sustav opskrbe energijom uključuje i objekte kao što su dovodni kabel - PKL, razvodni kabelski vod - RKL, kabelski vod napona 0,4 kV - KL, tip ulaza rasklopnog uređaja u stambenoj zgradi - ASU, glavna silazna trafostanica u tvornici - GPP, razvodni ormar ili razvodna pločauređaj upravljačke ploče, koji se nalazi u tvornici, i dizajniran za 0,4 kV.

Također u krugu može postojati dio kao što je centar napajanja - CPU. Ovdje je važno napomenuti da se ovaj objekt može predstaviti s dva različita uređaja. Ovo može biti sekundarni naponski razvodni uređaj u trafostanici. Uz to će uključivati i uređaj koji će obavljati funkcije regulacije napona i njegove naknadne isporuke potrošačima. Druga verzija je transformator za prijenos i distribuciju električne energije, odnosno generatorski naponski sklopni uređaj izravno u elektrani.

Vrijedi napomenuti da je CPU uvijek spojen na RP distribucijsku točku. Linija koja spaja ova dva objekta nema raspodjelu električne energije cijelom svojom dužinom. Takvi vodovi se obično nazivaju kabelski vodovi.

Danas se takva oprema kao što je KTP - kompletna transformatorska podstanica - može koristiti u električnoj mreži. Sastoji se od nekoliko transformatora, razvodnog ili ulaznog uređaja, dizajniranog za rad s naponom od 6-10 kV. Komplet također uključuje razvodni uređaj za 0,4 kV. Svi ovi uređaji međusobno su povezani strujnim vodičima, a komplet se isporučuje gotov ili spreman za montažu. Prijem i distribucija električne energije može se odvijati i na visokim građevinama ili na tornjevima za prijenos električne energije. Takve strukture nazivaju se ili stupnim ili jarbolnim transformatorskim stanicama.(ITP).

električni prijemnici prve kategorije

Danas postoje tri kategorije električnih prijemnika, koji se razlikuju po stupnju pouzdanosti.

Prva kategorija električnih prijemnika uključuje one objekte kod kojih u slučaju nestanka struje dolazi do prilično ozbiljnih problema. Potonje uključuju sljedeće: prijetnju ljudskom životu, tešku štetu nacionalnom gospodarstvu, štetu na skupoj opremi iz glavne skupine, masovno neispravne proizvode, uništenje uspostavljenog tehnološkog procesa proizvodnje i distribucije električne energije, mogući poremećaj u poslovanju važnih elemenata komunalnih djelatnosti. Takvi električni prijamnici uključuju zgrade s velikim brojem ljudi, na primjer, kazalište, supermarket, robnu kuću, itd. Ova skupina također uključuje elektrificirani prijevoz (metro, trolejbus, tramvaj).

Što se tiče opskrbe električnom energijom ovih objekata, one moraju biti opskrbljene električnom energijom iz dva izvora koji su neovisni jedan o drugom. Isključivanje s mreže takvih zgrada dopušteno je samo za vrijeme tijekom kojeg će se pokrenuti rezervni izvor napajanja. Drugim riječima, sustav distribucije električne energije mora osigurati brz prijelaz s jednog izvora na drugi, u slučaju nužde. U ovom slučaju, neovisnim izvorom napajanja smatra se onaj na kojem će napon ostati čak i ako nestane na drugim izvorima koji napajaju isti električni prijemnik.

Prva kategorija također uključuje uređaje koji se moraju napajati iz tri neovisna izvora odjednom. To je posebna skupina čiji se rad mora osigurati nesmetano. Odnosno, isključenje iz napajanja nije dopušteno čak ni za vrijeme uključenja izvora za hitne slučajeve. Ova skupina najčešće uključuje prijemnike, čiji kvar predstavlja prijetnju ljudskom životu (eksplozija, požar, itd.).

Prijamnici druge i treće kategorije

Sustavi za distribuciju električne energije s priključkom druge kategorije električnih prijamnika uključuju takvu opremu, kada se struja isključi, doći će do velikog zastoja radnih mehanizama i industrijskog transporta, nedovoljne opskrbe proizvodima, kao i poremećaja aktivnosti velikog broja ljudi koji žive kako unutar grada, tako i izvan njega. Ova skupina električnih prijamnika uključuje stambene zgrade iznad 4. kata, škole i bolnice, elektrane čiji nestanak struje neće dovesti do kvara skupe opreme, kao i druge skupine električnih potrošača s ukupnim opterećenjem od 400 do 10.000 kV.

Dvije neovisne stanice trebale bi djelovati kao izvori energije u ovoj kategoriji. Osim toga, isključenje s glavnog izvora napajanja ovih objekata dopušteno je sve dok dežurno osoblje ne pokrene rezervni izvor, ili dežurni tim radnika u najbližoj stanici za napajanje to ne učini.

Što se tiče treće kategorije prijemnika, onda doposjeduju sve preostale uređaje koji se mogu napajati samo jednim napajanjem. Osim toga, isključenje iz mreže takvih prijamnika dopušteno je za vrijeme popravka ili zamjene oštećene opreme u razdoblju od najviše jednog dana.

Glavni dijagram opskrbe i distribucije električne energije

Kontrola distribucije električne energije i njezinog prijenosa od izvora do prijamnika treće kategorije unutar grada najlakše se provodi korištenjem radijalne slijepe sheme. Međutim, takva shema ima jedan značajan nedostatak, a to je da će u slučaju kvara bilo kojeg elementa sustava svi prijemnici spojeni na takvu shemu ostati bez napajanja. To će se nastaviti sve dok se oštećeni dio lanca ne zamijeni. Zbog ovog nedostatka, ne preporučuje se korištenje takve sheme prebacivanja.

Ako govorimo o povezivanju i distribuciji energije za prijemnike druge i treće kategorije, onda ovdje možete koristiti dijagram prstena. S takvom vezom, ako jedan od vodova pokvari, možete vratiti napajanje svim prijemnicima spojenim na takvu mrežu u ručnom načinu rada, ako isključite napajanje iz glavnog izvora i pokrenete rezervni. Prstenasti krug razlikuje se od radijalnog po tome što ima posebne dijelove na kojima su rastavljači ili sklopke u isključenom načinu rada. Ako je glavni izvor napajanja oštećen, mogu se uključiti kako bi se obnovilo napajanje, ali iz pomoćne linije. Također će poslužitidobra prednost ako je potrebno izvršiti bilo kakve popravke na glavnoj liniji. Prekid u opskrbi električnom energijom takve linije dopušten je u razdoblju od oko dva sata. Ovo vrijeme je dovoljno da isključite oštećeni glavni izvor napajanja i spojite backup na mrežu tako da distribuira električnu energiju.

Postoji još pouzdaniji način povezivanja i distribucije energije - ovo je shema s paralelnim povezivanjem dvaju opskrbnih vodova ili uvođenjem automatskog povezivanja rezervnog izvora. S takvom shemom, oštećeni vod će se isključiti iz općeg distribucijskog sustava pomoću dva prekidača koji se nalaze na svakom kraju linije. Opskrba električnom energijom u ovom slučaju će se odvijati u još uvijek neprekidnom načinu rada, ali već kroz drugi vod. Ova shema je relevantna za primatelje druge kategorije.

Sheme distribucije za prvu kategoriju primatelja

Što se tiče distribucije energije za napajanje prijamnika prve kategorije, u ovom slučaju potrebno je spojiti se iz dva neovisna centra napajanja u isto vrijeme. Osim toga, takve sheme često koriste ne jednu distribucijsku točku, već dvije, a uvijek je osiguran automatski rezervni sustav napajanja.

Za električne prijemnike koji pripadaju prvoj kategoriji, na ulaznim distribucijskim uređajima ugrađeno je automatsko prebacivanje na rezervno napajanje. S takvim sustavom povezivanja, distribucija električne strujeprovodi se pomoću dva dalekovoda, od kojih je svaki karakteriziran naponom do 1 kV, a također je spojen na neovisne transformatore.

Ostale sheme distribucije i napajanja prijemnika

Za najučinkovitiju distribuciju električne energije na prijemnike druge kategorije, možete koristiti sklop s prekostrujnom zaštitom za jedan ili dva RP-a, kao i krug s automatskim rezervnim napajanjem. Međutim, ovdje postoji određeni zahtjev. Ove se sheme mogu koristiti samo ako se trošak materijalnih sredstava za njihovo uređenje ne poveća za više od 5%, u usporedbi s uređenjem ručnog prijelaza na rezervni izvor napajanja. Osim toga, potrebno je takve dionice opremiti na način da jedna linija može preuzeti opterećenje od druge, uzimajući u obzir kratkotrajno preopterećenje. To je neophodno, jer ako jedan od njih pokvari, distribucija cijelog napona će se prenijeti na preostali.

Postoji prilično uobičajena shema veze i distribucije zraka. U ovom slučaju, jednu distribucijsku točku napajat će dva različita transformatora. Na svaki od njih je spojen kabel, napon u kojem ne prelazi 1000 V. Svaki od transformatora je opremljen i jednim kontaktorom, koji je dizajniran za automatsko prebacivanje opterećenja s jedne jedinice napajanja, ako je neki od njih napon će nestati.

Rezimirajući pouzdanost mreže, ovo je jedan od najvažnijih zahtjeva koji se mora ispunitiosigurati da distribucija energije ne bude prekinuta. Da bi se postigla maksimalna pouzdanost, potrebno je ne samo koristiti najprikladnije sheme opskrbe za svaku kategoriju. Također je važno odabrati prave marke kabela, kao i njihovu debljinu i presjek, uzimajući u obzir njihove gubitke na zagrijavanje i snagu tijekom strujanja. Također je važno pridržavati se pravila tehničkog rada i tehnologije izvođenja svih elektro radova.

Na temelju navedenog možemo zaključiti da uređaj za primanje i distribuciju električne energije, kao i opskrbu njome od izvora do krajnjeg potrošača ili prijamnika, nije tako kompliciran proces.