Што такое падстанцыя электрычная? Электрычныя падстанцыі і размеркавальныя прылады

Спецыялісты па электратэхніцы ведаюць, што сабой уяўляюць электрычныя станцыі і падстанцыі, для чаго яны прызначаны і як ўладкованыя. Ім вядома, як разлічыць іх магутнасць і ўсе неабходныя параметры, такія як лік віткоў, перасек провада і памеры магнитопровода. Гэтаму вучаць студэнтаў у тэхнічных ВНУ і тэхнікумах. Людзі з гуманітарным адукацыяй здагадваюцца, што збудаванні, часта стаяць асабняком ў выглядзе хатак без вокнаў (іх любяць размалёўваць аматары графіці), патрэбныя для энергазабеспячэння дамоў і прадпрыемстваў, і пранікаць у іх не варта, аб гэтым красамоўна кажуць застрашвалыя эмблемы ў выглядзе чэрапаў і маланак , прымацаваныя да небяспечных аб'ектах. Магчыма, шматлікім і не трэба больш ведаць, але інфармацыя лішняй не бывае.

трохі фізікі

Электраэнергія - гэта тавар, за які трэба плаціць, і вельмі крыўдна, калі яна выдаткоўваецца дарма. А гэта, як пры любой вытворчасці, непазбежна, задача складаецца толькі ў тым, каб марныя страты паменшыць. Энергія роўная магутнасці, памножанай на час, таму ў далейшых развагах можна апераваць гэтым паняццем, так як час цячэ пастаянна, і павярнуць яго назад, як спяваецца ў песні, немагчыма. Электрычная магутнасць ж, у грубым набліжэнні, без уліку рэактыўных нагрузак, роўная твору напружання на ток. Калі разглядаць яе падрабязней, у формулу патрапіць косінус фі, які вызначае суадносіны спажытай энергіі з карыснай яе складнікам, званай актыўнай. Але гэты важны паказчык не мае прамога дачынення да пытання аб тым, навошта патрэбна падстанцыя. Электрычная магутнасць, такім чынам, залежыць ад двух галоўных удзельнікаў законаў Ома і Джоўля-Ленца, напружання і току. Малы ток і высокае напружанне могуць утвараць такую ж магутнасць, як і наадварот, вялікі ток і нізкае напружанне. Здавалася б, якая розніца? А яна ёсць, і вельмі вялікая.

Награваць паветра? Выбачайце!

Такім чынам, калі скарыстацца формулай актыўнай магутнасці, то атрымаецца наступнае:

• P = U x I, дзе:
  
  U - напружанне, якое вымяраецца ў вольт;
  I - ток, вымяраны ў Ампера;
  P - магутнасць, якая вымяраецца ў ватах або Вольт-амперах.

Але ёсць і яшчэ адна формула, якая апісвае згадвальны ўжо закон Джоўля-Ленца, згодна з якой цеплавая магутнасць, якая выдаткоўваецца пры праходжанні току, роўная квадрату яго велічыні, памножанай на супраціў правадыра. Награваць навакольны лінію электраперадачы паветра - значыць, дарма расходаваць энергію. А паменшыць гэтыя страты можна тэарэтычна двума спосабамі. Першы з іх прадугледжвае памяншэнне супраціву, то ёсць патаўшчэнне правадоў. Чым больш перасек, тым менш супраціў, і наадварот. Але расходаваць метал дарма таксама не хочацца, ён дарагі, медзь ўсё ж такі. Да таго ж двайны выдатак матэрыялу правадыра прывядзе не толькі да падаражэння, але і да пацяжэння, што, у сваю чаргу, пацягне павелічэнне працаёмкасці мантажу вышынных ліній. І апоры спатрэбяцца больш магутныя. А страты знізяцца толькі ўдвая.

рашэнне

Каб паменшыць нагрэў правадоў пры перадачы энергіі, трэба знізіць велічыню які праходзіць току. Гэта зусім ясна, бо яго зніжэнне ўдвая прывядзе да памяншэння страт у чатыры разы. А калі ў дзесяць разоў? Залежнасць квадратычнай, значыць, страты стануць у сто разоў менш! Але магутнасць павінна «пампавацца» тая ж, якая патрэбна сукупнасці спажыўцоў, якія чакаюць яе на другім канцы ЛЭП, якая ідзе ад электрастанцыі часам за сотні кіламетраў. Напрошваецца выснова аб тым, што неабходна павялічыць напружанне ў гэтулькі жа раз, у колькі паменшаны ток. Трансфарматарная падстанцыя ў пачатку лініі перадачы як раз для гэтага і прызначаная. З яе выходзяць драты пад вельмі вялікай напругай, вымяраным дзесяткамі кілавольт. На працягу ўсяго адлегласці, які адлучае ЦЭС, ГЭС або АЭС ад таго населенага пункта, куды яна адрасавана, энергія падарожнічае з малым (адносна) токам. Спажыўцу ж трэба атрымаць магутнасць з зададзенымі стандартнымі параметрамі, якія ў нашай краіне адпавядаюць 220 вольт (або 380 V міжфазавыя). Цяпер патрэбна не падвышае, як на ўваходзе ЛЭП, а паніжальная падстанцыя. Электрычная энергія паступае на размеркавальныя прылады для таго, каб у дамах гарэла святло, а на заводах круціліся ротары станкоў.

Што ў будзе?

З вышэйсказанага ясна, што самая галоўная дэталь у падстанцыі - гэта трансфарматар, прычым звычайна трохфазны. Іх можа быць некалькі. Напрыклад, трохфазны трансфарматар можна замяніць трыма аднафазнымі. Большая колькасць можа быць абумоўлена высокай магутнасцю спажывання. Канструкцыя гэтай прылады бывае рознай, але ў любым выпадку яна мае вялікія памеры. Чым вялікая магутнасць адводзіцца спажыўцу, тым больш сур'ёзна выглядае збудаванне. Прылада электрычнай падстанцыі, тым не менш, складаней, і ўключае ў сябе не толькі трансфарматар. Тут жа знаходзіцца абсталяванне, прызначанае для камутацыі і абароны дарагога агрэгата, а таксама часцей за ўсё і для яго астуджэння. Яшчэ электрычная частка станцый і падстанцый ўтрымлівае размеркавальныя шчыты, забяспечаныя кантрольна-вымяральнай апаратурай.

трансфарматар

Галоўная задача гэтага будынка - данесці энергію да спажыўца. Перад адпраўкай напружанне трэба павысіць, а пасля яе атрымання панізіць да стандартнага ўзроўню.

Пры ўсім тым, што схема электрычнай падстанцыі ўключае мноства элементаў, галоўным з іх з'яўляецца ўсё ж трансфарматар. Прынцыповай розніцы паміж прыладай гэтага вырабы ў звычайным блоку харчавання бытавога прыбора і прамысловымі ўзорамі высокай магутнасці няма. Трансфарматар складаецца з абмотак (першаснай і другаснай) і магнитопровода, зробленага з ферромагнетика, то ёсць матэрыялу (металу), які ўзмацняе магнітнае поле. Разлік гэтага прылады - цалкам стандартная вучэбнай задачы для студэнта тэхнічнага ВНУ. Галоўнае адрозненне трансфарматара падстанцыі ад яго меней магутных аналагаў, якое кідаецца ў вочы, акрамя памераў, складаецца ў наяўнасці сістэмы астуджэння, якая прадстаўляе сабой сукупнасць алейных трубаправодаў, якія апяразваюць Які грэе абмоткі. Праектаванне электрычных падстанцый, аднак, задача няпростая, бо неабходны ўлік шматлікіх фактараў, пачынаючы ад кліматычных умоў і заканчваючы характарам нагрузкі.

цягавыя магутнасці

Не толькі жылыя дамы і прадпрыемствы спажываюць электраэнергію. Тут усё ясна, трэба падаць 220 Вольт пераменнага току адносна нейтральнай шыны або 380 У паміж фазамі з частатой 50 Герц. Але ёсць яшчэ і гарадскі электратранспарт. Трамваям і тралейбусах патрабуецца напругу не пераменнае, а пастаяннае. Прычым рознае. На кантактнай провадзе трамвая павінна быць 750 Вольт (адносна землі, то ёсць рэек), а тралейбусу патрабуецца на адным правадыру нуль і 600 Вольт пастаяннага току на іншым, гумовыя пратэктары колаў з'яўляюцца ізалятарамі. Значыць, патрэбна асобная вельмі магутная падстанцыя. Электрычная энергія на ёй пераўтворыцца, то ёсць выпростваецца. Магутнасць яе вельмі вялікая, ток у ланцугу вымяраецца тысячамі Ампер. Такая прылада называецца цяглавай.

абарона падстанцыі

І трансфарматар, і магутнае выпроствальнага прылада (у выпадку з цяглавай крыніцамі электрасілкавання) каштуе дорага. Калі паўстане аварыйная сітуацыя, а менавіта кароткае замыканне, у ланцугі другаснай абмоткі (а такім чынам, і першаснай) з'явіцца ток. Значыць, перасек правадыроў ня разлічана. Электрычная трансфарматарная падстанцыя пачне награвацца за кошт рэзістыўнага цеплавыдзялення. Калі не прадугледзець такі сцэнар развіцця падзей, то ў выніку кароткага замыкання ў любы з перыферыйных ліній провад абмотак расплавіцца або згарыць. Каб гэтага не адбылося, ужываюцца розныя метады. Гэта дыферэнцыяльная, газавая і максімальная токаў абароны.

Дыферэнцыяльная вырабляе параўнанне велічынь току ў ланцугі і другаснай абмотцы. Газавая абарона спрацоўвае пры з'яўленні ў паветранай асяроддзі прадуктаў гарэння ізаляцыі, масла і інш. Токаў абарона адключае трансфарматар пры перавышэнні токам максімальна устаноўленага значэння.

Трансфарматарная падстанцыя аўтаматычна павінна адключыцца таксама ў выпадку ўдару маланкі.

віды падстанцый

Яны бываюць рознымі па магутнасці, па прызначэнні і прыладзе. Тыя з іх, якія служаць толькі для павышэння ці паніжэння напружання, называюцца трансфарматарную. Калі патрабуецца таксама змена іншых параметраў (выпростванне або частотная стабілізацыя), то падстанцыя называецца пераўтваральнай.

Па сваім архітэктурным выкананні ПС бываюць прыбудаванымі, убудаванымі (прымыкаюць да асноўнага аб'екта), унутрыцэхавым (знаходзяцца ўнутры вытворчага памяшкання) або ўяўляць сабой асобна стаячае дапаможнае будынак. У некаторых выпадках, калі не патрабуецца высокая магутнасць (пры арганізацыі энергазабеспячэння невялікіх населеных пунктаў), прымяняецца шчоглавыя канструкцыя падстанцый. Часам для размяшчэння трансфарматара выкарыстоўваюцца апоры ЛЭП, на якіх мантуецца ўсё неабходнае абсталяванне (засцерагальнікі, разраднік, раз'яднальнік і інш.).

Электрычныя сеткі і падстанцыі класіфікуюцца па напрузе (да 1000 кВ або больш, то ёсць высакавольтныя) і магутнасці (напрыклад, ад 150 ВА да 16 тыс. Ква).

Па схематычны прыкмеце вонкавага падлучэння падстанцыі бываюць вузлавымі, тупіковымі, прахаднымі і ответвительными.

усярэдзіне камеры

Прастору ўнутры падстанцыі, у якім размешчаны трансфарматары, шыны і апаратура, якая забяспечвае працу ўсёй прылады, называецца камерай. Яна можа быць абнесенным ці закрытай. Розніца паміж спосабамі адчужэння яе ад навакольнага прасторы невялікая. Закрытая камера ўяўляе сабой цалкам ізаляванае памяшканне, а агароджаная знаходзіцца за несуцэльных (сеткаватымі або рашэцістымі) сценамі. Вырабляюцца яны, як правіла, прамысловымі прадпрыемствамі па тыпавых праектах. Абслугоўванне сістэм энергазабеспячэння вырабляе навучаны персанал, які мае допуск і неабходную кваліфікацыю, пацверджаную афіцыйным дакументам аб дазволе працаваць на высакавольтных лініях. Аператыўнае назіранне за працай падстанцыі ажыццяўляе дзяжурны электрык або энергетык, які знаходзіцца каля галоўнага размеркавальнага шчыта, які можа размяшчацца выдалена ад ПС.

размеркаванне

Ёсць яшчэ адна важная функцыя, якую выконвае сілавая падстанцыя. Электрычная энергія размяркоўваецца паміж спажыўцамі згодна з іх нормам, а акрамя гэтага, загружанасць трох фаз павінна быць як мага больш раўнамернай. Для таго каб гэта задача паспяхова вырашалася, існуюць размеркавальныя прылады. РУ працуюць на адным напрузе і ўтрымліваюць апараты, якія ажыццяўляюць камутацыю і абарону ліній ад перенагрузки. З трансфарматарам РУ злучаныя засцерагальнікамі і прерывателя (однополюсные, па адным на кожную фазу). Размеркавальныя прылады па месцы размяшчэння падпадзяляюцца на адкрытыя (размешчаныя на адкрытым паветры) і закрытыя (якія знаходзяцца ўнутры памяшкання).

бяспеку

Усе працы, што вырабляюцца ў электрычнай падстанцыі, ставяцца да разраду асабліва рызыкоўных, таму патрабуюць надзвычайных мер па забеспячэнні бяспекі працы. У асноўным рамонт і абслугоўванне вырабляюцца пры поўным або частковым абясточванне. Пасля таго як напружанне будзе адключана (электрыкі кажуць «знята»), пры ўмове наяўнасці ўсіх неабходных допускаў, токаводныя шыны зазямляльных каб пазбегнуць выпадковага ўключэння. Для гэтага ж прызначаны і папераджальныя таблічкі «Працуюць людзі» і «Не ўключаць!». Персанал, які абслугоўвае высакавольтныя падстанцыі, сістэматычна праходзіць навучанне, а навыкі і атрыманыя веды перыядычна кантралююцца. Допуск № 4 дае права выконваць працы на электраўстаноўках звыш 1 кВ.