Distribució d'electricitat: subestacions, equipament necessari, condicions de distribució, normes d'aplicació, comptabilitat i control

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

Com és la distribució de l'electricitat i la seva transmissió des de la font d'energia principal fins al consumidor? Aquest tema és força complicat, ja que la font és una subestació, que es pot situar a una distància considerable de la ciutat, però l'energia s'ha de lliurar amb la màxima eficiència. Cal tenir en compte aquest problema amb més detall.

Descripció general del procés

Com hem dit abans, l'objecte inicial, des d'on comença la distribució de l'electricitat, avui és una central elèctrica. Actualment, hi ha tres tipus principals d'estacions que poden subministrar electricitat als consumidors. Pot ser una central tèrmica (TPP), una central hidroelèctrica (HPP) i una central nuclear (CNP). A més d'aquests tipus bàsics, també hi ha estacions solars o eòliques, però aquestes s'utilitzen amb finalitats més locals.

Aquests tres tipus d'estacions són alhora la font i el primer punt de distribució de l'electricitat. PerPer dur a terme un procés com la transmissió d'energia elèctrica, cal augmentar significativament la tensió. Com més lluny estigui el consumidor, més alta hauria de ser la tensió. Així, l'augment pot arribar fins a 1150 kV. És necessari augmentar la tensió per reduir la intensitat del corrent. En aquest cas, la resistència dels cables també baixa. Aquest efecte permet transferir corrent amb la menor pèrdua de potència. Per augmentar la tensió fins al valor desitjat, cada estació disposa d'un transformador augmentador. Després de passar per la secció amb el transformador, el corrent elèctric es transmet al centre de distribució central mitjançant línies elèctriques. PIU és una estació central de distribució on es distribueix directament l'electricitat.

Descripció general del camí actual

Instal·lacions com el centre de distribució central ja es troben molt a prop de ciutats, pobles, etc. Aquí no només es produeix la distribució, sinó també una caiguda de tensió a 220 o 110 kV. Després d'això, l'electricitat es transmet a les subestacions situades ja a la ciutat.

Quan es passa per subestacions tan petites, la tensió torna a baixar, però a 6-10 kV. Després d'això, la transmissió i distribució d'electricitat es realitza a través de punts de transformació situats a diferents punts de la ciutat. També val la pena assenyalar aquí que la transmissió d'energia dins de la ciutat a la subestació transformadora ja no es realitza amb l'ajuda de línies elèctriques, sinó amb l'ajuda de cables subterranis col·locats. Això és molt més convenient que l'ús de línies elèctriques. El punt del transformador és l'última instal·lació activadaen què es produeix la distribució i transmissió d'electricitat, així com la seva reducció per darrera vegada. En aquestes zones, la tensió es redueix als ja coneguts 0,4 kV, és a dir, 380 V. Després es trasllada a edificis privats de diverses plantes, cooperatives de garatges, etc.

Si considerem breument el camí de transmissió, és aproximadament el següent: font d'energia (central elèctrica de 10 kV) - transformador augmentador de fins a 110-1150 kV - línia de transmissió d'energia - subestació amb transformador reductor - punt transformador amb caiguda de tensió a 10-0,4 kV - consumidors (sector privat, edificis residencials, etc.).

Funcions del procés

La producció i distribució d'electricitat, així com el procés de transmissió, té una característica important: tots aquests processos són continus. És a dir, la producció d'energia elèctrica coincideix en el temps amb el procés del seu consum, per això les centrals, les xarxes i els receptors estan interconnectats per un concepte com el mode comú. Aquesta propietat fa necessari organitzar els sistemes energètics per ser més eficients en la producció i distribució d'electricitat.

Aquí és molt important entendre què és aquest sistema energètic. Es tracta d'un conjunt de totes les estacions, línies elèctriques, subestacions i altres xarxes de calefacció, que estan interconnectades per una propietat com un mode comú, així com un únic procés per a la producció d'energia elèctrica. A més, els processos de transformació i distribució en aquests àmbits es duen a terme sota l'àmbit generalexecutant tot aquest sistema.

La principal unitat de treball en aquests sistemes és la instal·lació elèctrica. Aquest equip està dissenyat per a la producció, conversió, transmissió i distribució d'electricitat. Aquesta energia és rebuda pels receptors elèctrics. Pel que fa a les instal·lacions en si, en funció de la tensió de funcionament, es divideixen en dues classes. La primera categoria funciona amb tensions de fins a 1000 V, i la segona, per contra, amb tensions a partir de 1000 V.

A més, també hi ha dispositius especials per rebre, transmetre i distribuir electricitat: un aparell de commutació (RU). Es tracta d'una instal·lació elèctrica, que consta d'elements estructurals com barres prefabricades i de connexió, dispositius de commutació i protecció, automatització, telemecànica, instruments de mesura i dispositius auxiliars. Aquestes unitats també es divideixen en dues categories. El primer són els dispositius oberts que es poden operar a l'exterior, i els tancats, que només s'utilitzen quan es troben a l'interior d'un edifici. Pel que fa al funcionament d'aquests dispositius dins de la ciutat, en la majoria dels casos és la segona opció que s'utilitza.

Una de les últimes fronteres del sistema de transport i distribució d'electricitat és la subestació. Aquest és un objecte que consta d'un aparell de commutació de fins a 1000 V i a partir de 1000 V, així com transformadors de potència i altres unitats auxiliars.

Consideració de l'esquema de distribució d'energia

Per aprofundir en el procés de producció, transmissió i distribucióelectricitat, podeu prendre com a exemple el diagrama de blocs del subministrament d'electricitat a la ciutat.

En aquest cas, el procés comença amb el fet que els generadors de la central de districte estatal (central elèctrica regional estatal) generen una tensió de 6, 10 o 20 kV. En presència d'aquesta tensió, no és econòmic transmetre-la a una distància de més de 4-6 km, ja que hi haurà grans pèrdues. Per reduir significativament la pèrdua de potència, s'inclou un transformador de potència a la línia de transmissió, que està dissenyat per augmentar la tensió a valors com 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. El valor s'escull en funció de la distància del consumidor. A continuació hi ha un punt de baixada d'energia elèctrica, que es presenta en forma de subestació reductora situada dins la ciutat. La tensió es redueix a 6-10 kV. Val la pena afegir aquí que aquesta subestació consta de dues parts. La primera part del tipus obert està dissenyada per a una tensió de 110-220 kV. La segona part és tancada, inclou un dispositiu de distribució d'energia (RU), dissenyat per a una tensió de 6-10 kV.

Seccions de l'esquema de subministrament elèctric

A més dels dispositius enumerats anteriorment, el sistema de subministrament d'energia també inclou objectes com ara una línia de cable d'alimentació - PKL, una línia de cable de distribució - RKL, una línia de cable amb una tensió de 0,4 kV - KL, un tipus d'entrada d'aparells de distribució en un edifici residencial - ASU, la subestació reductora principal de la planta - GPP, un armari de distribució d'energia o un quadre de distribuciódispositiu de tauler de control, situat a la botiga de la planta i dissenyat per a 0,4 kV.

També al circuit hi pot haver una secció com el centre d'alimentació: la CPU. És important tenir en compte aquí que aquest objecte es pot representar per dos dispositius diferents. Pot ser un aparell de commutació de tensió secundària en una subestació reductora. A més, també inclourà un dispositiu que realitzarà les funcions de regulació de tensió i el seu posterior lliurament als consumidors. La segona versió és un transformador per a la transmissió i distribució d'electricitat, o un aparell de distribució de voltatge del generador directament a la central elèctrica.

Val la pena assenyalar que la CPU sempre està connectada al punt de distribució RP. La línia que uneix aquests dos objectes no té una distribució d'energia elèctrica en tota la seva longitud. Aquestes línies solen anomenar-se línies de cable.

Avui, equips com ara KTP, una subestació transformadora completa, es poden utilitzar a la xarxa elèctrica. Consta de diversos transformadors, un dispositiu de distribució o entrada, dissenyats per funcionar amb una tensió de 6-10 kV. El kit també inclou un aparell de commutació per a 0,4 kV. Tots aquests dispositius estan interconnectats per conductors de corrent, i el kit es lliura ja fet o preparat per al muntatge. La recepció i distribució d'electricitat també es pot fer en estructures altes o en torres de transmissió d'energia. Aquestes estructures s'anomenen subestacions transformadores de pal o pal.(ITP).

Receptors elèctrics de primera categoria

Avui, hi ha tres categories de receptors elèctrics, que es diferencien pel grau de fiabilitat.

La primera categoria de receptors elèctrics inclou aquells objectes, en cas de fallada elèctrica dels quals hi ha problemes força greus. Aquests últims inclouen els següents: amenaça per a la vida humana, danys greus a l'economia nacional, danys a equips cars del grup principal, productes defectuosos massius, destrucció d'un procés tecnològic establert per a la producció i distribució d'electricitat, una possible interrupció. en el funcionament d'elements importants dels serveis públics. Aquests receptors elèctrics inclouen edificis amb una gran multitud de persones, per exemple, un teatre, un supermercat, uns grans magatzems, etc. Aquest grup també inclou el transport electrificat (metro, troleibús, tramvia).

Pel que fa al subministrament d'electricitat a aquestes estructures, s'han de proveir d'electricitat de dues fonts independents entre si. La desconnexió de la xarxa d'aquests edificis només es permet durant el període durant el qual s'iniciarà la font d'energia de reserva. És a dir, el sistema de distribució elèctrica ha de preveure una ràpida transició d'una font a una altra, en cas d'emergència. En aquest cas, es considera una font d'alimentació independent aquella sobre la qual es mantindrà la tensió encara que desaparegui en altres fonts que alimenten el mateix receptor elèctric.

La primera categoria també inclou dispositius que s'han d'alimentar des de tres fonts independents alhora. Es tracta d'un grup especial el treball del qual s'ha de garantir de manera ininterrompuda. És a dir, no es permet la desconnexió de la font d'alimentació ni tan sols mentre s'encén la font d'emergència. Molt sovint, aquest grup inclou receptors, la fallada dels quals suposa una amenaça per a la vida humana (explosió, incendi, etc.).

Receptors de segona i tercera categoria

Els sistemes de distribució d'electricitat amb la connexió de la segona categoria de receptors elèctrics inclouen aquests equips, quan s'apaga l'alimentació, hi haurà una parada massiva dels mecanismes de treball i el transport industrial, un subministrament insuficient de productes, així com una interrupció. de les activitats d'un gran nombre de persones que viuen tant a la ciutat com a fora. Aquest grup de receptors elèctrics inclou edificis residencials per sobre del 4t pis, escoles i hospitals, centrals elèctriques, la fallada elèctrica de les quals no comportarà la fallada d'equips cars, així com altres grups de consumidors elèctrics amb una càrrega total de 400 a 10.000 kV.

Dues estacions independents haurien d'actuar com a fonts d'energia en aquesta categoria. A més, es permet la desconnexió de la font d'alimentació principal d'aquestes instal·lacions fins que el personal de servei iniciï la font de reserva o l'equip de treball de la central de subministrament elèctric més propera ho faci.

Pel que fa a la tercera categoria de receptors, després aposseeixen tots els dispositius restants que només es poden alimentar amb 1 font d'alimentació. A més, es permet la desconnexió de la xarxa d'aquests receptors durant el període de reparació o substitució d'equips danyats durant un període no superior a un dia.

Esquema principal de subministrament i distribució d'energia elèctrica

El control de la distribució de l'electricitat i la seva transmissió des de la font fins al receptor de la tercera categoria dins de la ciutat es realitza amb més facilitat mitjançant un esquema radial sense sortida. Tanmateix, aquest esquema té un inconvenient important, que és que si algun element del sistema falla, tots els receptors connectats a aquest esquema romandran sense energia. Això continuarà fins que es substitueixi la secció danyada de la cadena. A causa d'aquesta deficiència, no es recomana utilitzar aquest esquema de canvi.

Si parlem de la connexió i la distribució d'energia per als receptors de la segona i la tercera categories, aquí podeu utilitzar el diagrama del circuit d'anell. Amb aquesta connexió, si una de les línies elèctriques falla, podeu restaurar l'alimentació a tots els receptors connectats a aquesta xarxa en mode manual, si apagueu l'alimentació de la font principal i en inicieu la de còpia de seguretat. El circuit d'anell es diferencia del circuit radial perquè té seccions especials en les quals els seccionadors o interruptors estan en mode apagat. Si la font d'alimentació principal està danyada, es poden encendre per restablir el subministrament, però des de la línia de seguretat. També serviràun bon avantatge si cal fer alguna reparació a la línia principal. Es permet una interrupció de l'alimentació d'aquesta línia durant un període d'unes dues hores. Aquest temps és suficient per apagar la font d'alimentació principal danyada i connectar la còpia de seguretat a la xarxa perquè distribueixi l'electricitat.

Hi ha una manera encara més fiable de connectar i distribuir l'energia: aquest és un esquema amb connexió paral·lel de dues línies de subministrament o la introducció d'una connexió automàtica d'una font de reserva. Amb aquest esquema, la línia danyada es desconnectarà del sistema de distribució general mitjançant dos interruptors situats a cada extrem de la línia. El subministrament d'electricitat en aquest cas es realitzarà de manera encara ininterrompuda, però ja a través de la segona línia. Aquest esquema és rellevant per als receptors de la segona categoria.

Esquemes de distribució per a la primera categoria de receptors

Pel que fa a la distribució d'energia per alimentar els receptors de primera categoria, en aquest cas cal connectar-se des de dos centres d'alimentació independents alhora. A més, aquests esquemes sovint utilitzen no un punt de distribució, sinó dos, i sempre es proporciona un sistema d'alimentació de seguretat automàtic.

Per als receptors elèctrics que pertanyen a la primera categoria, s'instal·la el canvi automàtic a l'alimentació de reserva als dispositius de distribució d'entrada. Amb aquest sistema de connexió, la distribució del corrent elèctrices realitza mitjançant dues línies elèctriques, cadascuna de les quals es caracteritza per una tensió de fins a 1 kV, i també està connectada a transformadors independents.

Altres esquemes d'alimentació i distribució de receptors

Per tal de distribuir l'electricitat de manera més eficient als receptors de segona categoria, podeu utilitzar un circuit amb protecció contra sobreintensitat per a un o dos RP, així com un circuit amb potència de seguretat automàtica. Tanmateix, aquí hi ha un cert requisit. Aquests esquemes només es poden utilitzar si el cost dels recursos materials per a la seva disposició no augmenta en més d'un 5%, en comparació amb la disposició d'una transició manual a una font d'alimentació de reserva. A més, cal equipar aquestes seccions de manera que una línia pugui assumir la càrrega de la segona, tenint en compte la sobrecàrrega a curt termini. Això és necessari, perquè si un d'ells falla, la distribució de tota la tensió es transferirà a la resta.

Hi ha un esquema de distribució i connexió de feix força comú. En aquest cas, un punt de distribució serà alimentat per dos transformadors diferents. A cadascun d'ells es connecta un cable, la tensió en què no supera els 1000 V. Cadascun dels transformadors també està equipat amb un contactor, que està dissenyat per canviar automàticament la càrrega d'una unitat de potència a una altra, si algun d'ells el el voltatge desapareixerà.

Resumint la fiabilitat de la xarxa, aquest és un dels requisits més importants que calgarantir que la distribució de l'energia no s'interrompi. Per aconseguir la màxima fiabilitat, cal no només utilitzar els esquemes de subministrament més adequats per a cada categoria. També és important escollir les marques adequades de cables, així com el seu gruix i secció transversal, tenint en compte les seves pèrdues de calor i potència durant el flux de corrent. També és important seguir les normes de funcionament tècnic i la tecnologia per realitzar tots els treballs elèctrics.

A partir de l'anterior, podem concloure que el dispositiu per rebre i distribuir l'electricitat, així com per subministrar-la des de la font fins al consumidor o receptor final, no és un procés tan complicat.