Distribucija električne energije: trafostanice, neophodna oprema, uslovi distribucije, primjena, pravila računovodstva i kontrole

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Kako je distribucija električne energije i njen prijenos od glavnog izvora energije do potrošača? Ovo pitanje je prilično komplikovano, jer je izvor trafostanica, koja se može nalaziti na znatnoj udaljenosti od grada, ali energija mora biti isporučena maksimalno efikasno. Ovo pitanje treba razmotriti detaljnije.

Opći opis procesa

Kao što je ranije spomenuto, početni objekat, odakle počinje distribucija električne energije, danas je elektrana. Danas postoje tri glavne vrste stanica koje mogu snabdijevati potrošače električnom energijom. To može biti termoelektrana (TE), hidroelektrana (HE) i nuklearna elektrana (NE). Pored ovih osnovnih tipova, postoje i solarne ili vjetroelektrane, međutim one se koriste u više lokalne svrhe.

Ova tri tipa stanica su i izvor i prva tačka 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 neophodno kako bi se smanjila jačina struje. U ovom slučaju, otpor u žicama također opada. Ovaj efekat vam omogućava da prenosite struju uz najmanji gubitak snage. Kako bi se napon povećao na željenu vrijednost, svaka stanica ima pojačivač transformatora. Nakon prolaska kroz dionicu sa transformatorom, električna struja se putem dalekovoda prenosi do centralnog distributivnog centra. PIU je centralna distributivna stanica gdje se električna energija direktno distribuira.

Opći opis trenutne putanje

Ovakvi objekti kao što je centralni distributivni centar su već u neposrednoj blizini gradova, sela itd. Ovde 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 ponovo pada, ali na 6-10 kV. Nakon toga, prenos i distribucija električne energije se vrši preko trafo tačaka koje se nalaze u različitim dijelovima grada. Ovdje je također vrijedno napomenuti da se prijenos energije unutar grada do trafostanice više ne vrši uz pomoć dalekovoda, već uz pomoć položenih podzemnih kablova. Ovo je mnogo svrsishodnije od upotrebe dalekovoda. Transformatorska tačka je poslednji objekatu kojoj se odvija distribucija i prenos električne energije, kao i njeno smanjenje posljednji put. U takvim prostorima napon se smanjuje na već poznatih 0,4 kV, odnosno 380 V. Zatim se prenosi na privatne, višespratnice, garažne zadruge itd.

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

Funkcije procesa

Proizvodnja i distribucija električne energije, kao i proces njenog prenosa, ima važnu osobinu - svi ovi procesi su kontinuirani. Drugim riječima, proizvodnja električne energije vremenski se poklapa s procesom njene potrošnje, zbog čega su elektrane, mreže i prijemnici međusobno povezani konceptom zajedničkog načina rada. Ovo svojstvo čini neophodnim organizovanje energetskih sistema kako bi bili efikasniji u proizvodnji i distribuciji električne energije.

Ovdje je vrlo važno razumjeti šta je takav energetski sistem. Ovo je skup svih stanica, dalekovoda, podstanica i drugih toplotnih 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 ovim oblastima provode se pod općimpokreće cijeli ovaj sistem.

Glavna radna jedinica u ovakvim sistemima je električna instalacija. Ova oprema je dizajnirana za proizvodnju, konverziju, prijenos i distribuciju električne energije. Ovu energiju primaju električni prijemnici. Što se tiče samih instalacija, u zavisnosti od radnog napona, one se dele u dve klase. Prva kategorija radi sa naponima do 1000 V, a druga, naprotiv, sa naponima od 1000 V i više.

Osim toga, postoje i posebni uređaji za prijem, prenos i distribuciju električne energije - razvodni uređaj (RU). Riječ je o električnoj instalaciji koja se sastoji od konstruktivnih elemenata kao što su montažne i spojne sabirnice, uređaji za komutaciju i zaštitu, automatika, telemehanika, mjerni instrumenti i pomoćni uređaji. Ove jedinice su također podijeljene u dvije kategorije. Prvi su otvoreni uređaji koji mogu da rade 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 sistema 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 šeme distribucije energije

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

U ovom slučaju proces počinje činjenicom da generatori u državnoj regionalnoj elektrani (državna regionalna elektrana) generišu napon od 6, 10 ili 20 kV. U prisustvu 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 da poveća napon 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 tačka za snižavanje električne energije, koja je predstavljena u obliku opadajuće trafostanice koja se nalazi 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 je projektovan za napon od 110-220 kV. Drugi dio je zatvoren, uključuje uređaj za distribuciju električne energije (RU), projektovan za napon od 6-10 kV.

Odjeljci sheme snabdijevanja električnom energijom

Pored prethodno navedenih uređaja, sistem za snabdevanje energijom uključuje i objekte kao što su napojni kablovski vod - PKL, distributivni kablovski vod - RKL, kablovski vod napona 0,4 kV - KL, tip ulaza rasklopnog uređaja u stambenoj zgradi - ASU, glavna silazna trafostanica u fabrici - GPP, razvodni orman ili razvodna tablauredjaj kontrolne table, koji se nalazi u fabrici, projektovan za 0,4 kV.

Također u krugu može postojati dio kao što je centar napajanja - CPU. Ovdje je važno napomenuti da ovaj objekt može biti predstavljen sa dva različita uređaja. Ovo može biti sekundarni napon na trafostanici. Osim toga, sadržavat će i uređaj koji će obavljati funkcije regulacije napona i njegove naknadne isporuke potrošačima. Druga verzija je transformator za prijenos i distribuciju električne energije, ili generatorski naponski sklop direktno u elektrani.

Vrijedi napomenuti da je CPU uvijek povezan na RP distribucijsku tačku. Linija koja spaja ova dva objekta nema distribuciju električne energije cijelom svojom dužinom. Takvi vodovi se obično nazivaju kablovskim linijama.

Danas se takva oprema kao što je KTP - kompletna transformatorska podstanica - može koristiti u električnoj mreži. Sastoji se od nekoliko transformatora, distributivnog ili ulaznog uređaja, dizajniranog za rad na naponu od 6-10 kV. Komplet također uključuje rasklopni uređaj za 0,4 kV. Svi ovi uređaji su međusobno povezani strujnim provodnicima, a komplet se isporučuje gotov ili spreman za montažu. Prijem i distribucija električne energije može se odvijati i na visokim objektima ili na tornjevima za prijenos električne energije. Takve strukture nazivaju se ili stubne ili jarbolne transformatorske stanice.(ITP).

Električni prijemnici prve kategorije

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

Prva kategorija električnih prijemnika uključuje one objekte kod kojih u slučaju nestanka struje dolazi do prilično ozbiljnih problema. U potonje spadaju: opasnost po ljudski život, teška šteta za nacionalnu ekonomiju, oštećenje skupe opreme iz glavne grupe, masovni neispravni proizvodi, uništenje uspostavljenog tehnološkog procesa za proizvodnju i distribuciju električne energije, mogući poremećaj u poslovanju važnih elemenata komunalnih preduzeća. Takvi električni prijemnici uključuju zgrade sa velikim brojem ljudi, na primjer, pozorište, supermarket, robnu kuću, itd. U ovu grupu spada i elektrificirani transport (metro, trolejbus, tramvaj).

Što se tiče snabdijevanja električnom energijom ovih objekata, oni moraju biti snabdjeveni električnom energijom iz dva izvora koji su nezavisni jedan od drugog. Isključivanje sa mreže ovakvih objekata dozvoljeno je samo za period tokom kojeg će se uključiti rezervni izvor napajanja. Drugim riječima, sistem distribucije električne energije mora obezbijediti brzi prijelaz s jednog izvora na drugi, u slučaju nužde. U ovom slučaju, nezavisnim izvorom napajanja smatra se onaj na kojem će napon ostati čak i ako nestane na drugim izvorima koji napajaju isti električni prijemnik.

Prva kategorija uključuje i uređaje koji se moraju napajati iz tri nezavisna izvora odjednom. Ovo je posebna grupa čiji rad mora biti osiguran na nesmetan način. Odnosno, isključenje iz napajanja nije dozvoljeno čak ni za vrijeme uključenja izvora za hitne slučajeve. U ovu grupu najčešće spadaju prijemnici, čiji kvar povlači opasnost po ljudski život (eksplozija, požar, itd.).

Prijemnici druge i treće kategorije

Sistemi za distribuciju električne energije sa priključkom druge kategorije električnih prijemnika uključuju takvu opremu, kada se isključi struja, doći će do masovnog zastoja radnih mehanizama i industrijskog transporta, nedovoljnog snabdevanja proizvodima, kao i poremećaja aktivnosti velikog broja ljudi koji žive kako unutar grada, tako i šire. Ova grupa električnih prijemnika uključuje stambene zgrade iznad 4. sprata, škole i bolnice, elektrane čiji nestanak struje neće dovesti do kvara skupe opreme, kao i druge grupe električnih potrošača sa ukupnim opterećenjem od 400 do 10.000 kV.

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

Što se tiče treće kategorije prijemnika, onda doposjeduju sve preostale uređaje koji se mogu napajati samo jednim izvorom napajanja. Osim toga, isključenje sa mreže takvih prijemnika je dozvoljeno za period popravke ili zamjene oštećene opreme na period ne duži od jednog dana.

Glavni dijagram snabdijevanja i distribucije električne energije

Kontrola distribucije električne energije i njenog prijenosa od izvora do prijemnika treće kategorije unutar grada najlakše se vrši korištenjem radijalne slijepe šeme. Međutim, takva šema ima jedan značajan nedostatak, a to je da ako bilo koji element sistema pokvari, svi prijemnici povezani na takvu šemu će 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 prstenastu shemu. S takvom vezom, ako jedan od električnih 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 se razlikuje od radijalnog po tome što ima posebne dijelove na kojima su rastavljači ili prekidači u isključenom načinu rada. Ako je glavni izvor napajanja oštećen, mogu se uključiti kako bi se obnovilo napajanje, ali iz rezervne linije. Takođe će poslužitidobra prednost ako je potrebno izvršiti bilo kakve popravke na glavnoj liniji. Prekid napajanja takve linije dozvoljen je u periodu od oko dva sata. Ovo vrijeme je dovoljno da isključite oštećeni glavni izvor napajanja i povežete rezervni na mrežu tako da distribuira električnu energiju.

Postoji još pouzdaniji način povezivanja i distribucije energije - ovo je shema sa paralelnim povezivanjem dva vodova za napajanje ili uvođenjem automatskog povezivanja rezervnog izvora. Sa takvom šemom, oštećeni vod će biti isključen iz općeg distributivnog sistema pomoću dva prekidača koji se nalaze na svakom kraju linije. Snabdijevanje električnom energijom u ovom slučaju će se odvijati u i dalje neprekidnom režimu, ali već preko drugog voda. Ova šema je relevantna za prijemnike druge kategorije.

Šeme distribucije za prvu kategoriju prijemnika

Što se tiče distribucije energije za napajanje prijemnika prve kategorije, u ovom slučaju je potrebno istovremeno povezivanje sa dva nezavisna centra napajanja. Osim toga, takve šeme često koriste ne jednu distribucijsku tačku, već dvije, a uvijek je obezbeđen automatski rezervni sistem napajanja.

Za električne prijemnike koji pripadaju prvoj kategoriji, na ulaznim distributivnim uređajima je instaliran automatski prelazak na rezervno napajanje. Sa takvim sistemom povezivanja, distribucija električne strujeizvodi se pomoću dva dalekovoda, od kojih je svaki karakteriziran naponom do 1 kV, a povezan je i sa nezavisnim transformatorima.

Druge šeme distribucije prijemnika i napajanja

Da biste najefikasnije distribuirali električnu energiju na prijemnike druge kategorije, možete koristiti kolo sa prekostrujnom zaštitom za jedan ili dva RP-a, kao i kolo sa automatskim rezervnim napajanjem. Međutim, ovdje postoji određeni zahtjev. Ove sheme se mogu koristiti samo ako se troškovi materijalnih sredstava za njihovo uređenje ne povećaju 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. Ovo je neophodno, jer ako jedan od njih pokvari, distribucija cijelog napona će se prenijeti na preostali.

Postoji prilično uobičajena šema veze i distribucije zraka. U ovom slučaju, jednu distributivnu tačku napajat će dva različita transformatora. Na svaki od njih je priključen kabl, napon u kojem ne prelazi 1000 V. Svaki od transformatora je opremljen i jednim kontaktorom, koji je dizajniran za automatsko prebacivanje opterećenja sa jednog agregata na drugi, ako je bilo koji od njih napon će nestati.

Sumirajući 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 šeme snabdijevanja za svaku kategoriju. Također je važno odabrati prave marke kablova, kao i njihovu debljinu i poprečni presjek, uzimajući u obzir njihove gubitke na grijanje i snagu tokom protoka struje. Također je važno pridržavati se pravila tehničkog rada i tehnologije izvođenja svih elektro radova.

Na osnovu navedenog možemo zaključiti da uređaj za prijem i distribuciju električne energije, kao i njeno snabdijevanje od izvora do krajnjeg potrošača ili prijemnika, nije tako komplikovan proces.