חלוקת חשמל: תחנות משנה, ציוד הכרחי, תנאי הפצה, יישום, כללי חשבונאות ובקרה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

איך חלוקת החשמל והעברתו ממקור הכוח הראשי לצרכן? נושא זה הוא די מסובך, שכן המקור הוא תחנת משנה, שניתן למקם אותה במרחק ניכר מהעיר, אך יש לספק את האנרגיה ביעילות מירבית. יש לשקול נושא זה ביתר פירוט.

תיאור כללי של התהליך

כפי שהוזכר קודם לכן, האובייקט הראשוני, שממנו מתחיל חלוקת החשמל, כיום הוא תחנת כוח. כיום, ישנם שלושה סוגים עיקריים של תחנות שיכולות לספק לצרכנים חשמל. זה יכול להיות תחנת כוח תרמית (TPP), תחנת כוח הידרואלקטרית (HPP) ותחנת כוח גרעינית (NPP). בנוסף לסוגים בסיסיים אלו, יש גם תחנות שמש או רוח, אולם אלו משמשות למטרות מקומיות יותר.

שלושת סוגי התחנות הללו הם גם המקור וגם נקודת ההפצה הראשונה של חשמל. לעל מנת לבצע תהליך כזה כמו העברת אנרגיה חשמלית, יש צורך להגדיל באופן משמעותי את המתח. ככל שהצרכן רחוק יותר, כך המתח צריך להיות גבוה יותר. אז, הגידול יכול להגיע עד 1150 קילו וולט. עלייה במתח נחוצה על מנת להקטין את עוצמת הזרם. במקרה זה, גם ההתנגדות בחוטים יורדת. אפקט זה מאפשר לך להעביר זרם עם אובדן חשמל מינימלי. על מנת להעלות את המתח לערך הרצוי, לכל תחנה יש שנאי שלב. לאחר מעבר בקטע עם השנאי, הזרם החשמלי מועבר למרכז החלוקה המרכזי באמצעות קווי מתח. PIU היא תחנת חלוקה מרכזית שבה החשמל מחולק ישירות.

תיאור כללי של הנתיב הנוכחי

מתקנים כמו מרכז החלוקה המרכזי כבר נמצאים בסמיכות לערים, כפרים וכו'. כאן מתבצעת לא רק הפצה אלא גם ירידת מתח ל-220 או 110 קילו-וולט. לאחר מכן, החשמל מועבר לתחנות משנה שנמצאות כבר בתוך העיר.

כשעוברים בתחנות משנה קטנות כאלה, המתח יורד שוב, אבל ל-6-10 קילו וולט. לאחר מכן, ההולכה והחלוקה של החשמל מתבצעת באמצעות נקודות שנאים הממוקמות בחלקים שונים של העיר. עוד ראוי לציין כאן שהעברת האנרגיה בתוך העיר לתחנת המשנה לא מתבצעת עוד בעזרת קווי מתח, אלא בעזרת כבלים תת-קרקעיים מונחים. זה הרבה יותר יעיל משימוש בקווי חשמל. נקודת השנאי היא המתקן האחרון שעליובו מתבצעת חלוקת החשמל והולכתו, וכן הפחתתו בפעם האחרונה. באזורים כאלה, המתח מופחת ל-0.4 קילו-וולט המוכר ממילא, כלומר 380 וולט. לאחר מכן הוא מועבר לבניינים פרטיים, רבי קומות, קואופרטיבים של מוסכים וכו'

אם ניקח בחשבון בקצרה את נתיב ההולכה, הוא בערך כדלקמן: מקור אנרגיה (תחנת כוח של 10 קילו וולט) - שנאי מוגבר עד 110-1150 קילו וולט - קו הולכה של כוח - תחנת משנה עם שנאי מטה - נקודת שנאי עם ירידת מתח ל-10- 0.4 קילו וולט - צרכנים (מגזר פרטי, בנייני מגורים וכו').

תכונות תהליך

לייצור והפצה של חשמל, כמו גם לתהליך ההולכה שלו, יש תכונה חשובה - כל התהליכים האלה הם רציפים. במילים אחרות, ייצור אנרגיה חשמלית עולה בקנה אחד עם תהליך הצריכה שלה, וזו הסיבה שתחנות כוח, רשתות ומקלטים מחוברים זה לזה על ידי מושג כמו מצב נפוץ. נכס זה מחייב לארגן מערכות אנרגיה על מנת להיות יעילים יותר בייצור והפצה של חשמל.

כאן חשוב מאוד להבין מהי מערכת אנרגיה כזו. זוהי קבוצה של כל התחנות, קווי החשמל, תחנות המשנה ורשתות חימום אחרות, המחוברות ביניהן על ידי נכס כזה כמצב משותף, כמו גם תהליך יחיד לייצור אנרגיה חשמלית. כמו כן, תהליכי הטרנספורמציה והחלוקה בתחומים אלו מתבצעים במסגרת הכלליתמפעיל את כל המערכת הזו.

יחידת העבודה העיקרית במערכות כאלה היא המתקן החשמלי. ציוד זה מיועד לייצור, הסבה, הולכה והפצה של חשמל. אנרגיה זו מתקבלת על ידי מקלטים חשמליים. באשר למתקנים עצמם, בהתאם למתח ההפעלה, הם מחולקים לשתי מחלקות. הקטגוריה הראשונה עובדת עם מתחים של עד 1000 וולט, והשנייה, להיפך, עם מתחים מ-1000 וולט ומעלה.

בנוסף, ישנם גם מכשירים מיוחדים לקליטת חשמל, שידור וחלוקת חשמל - מיתוג (RU). זהו מתקן חשמלי, המורכב מאלמנטים מבניים כגון פסי פסים מוכנים ומחברים, התקני מיתוג והגנה, אוטומציה, טלמכניקה, מכשירי מדידה והתקני עזר. גם יחידות אלו מחולקות לשתי קטגוריות. הראשון הוא מכשירים פתוחים שניתן להפעיל בחוץ, וסגורים, המשמשים רק כשהם נמצאים בתוך מבנה. באשר לתפעול של מכשירים כאלה בתוך העיר, ברוב המקרים זו האופציה השנייה שמשתמשים בה.

אחד הגבולות האחרונים של מערכת ההולכה והחלוקת החשמל היא תחנת המשנה. זהו חפץ המורכב ממיתוג עד 1000 וולט ומ-1000 וולט וכן שנאי כוח ויחידות עזר נוספות.

התחשבות בסכימת חלוקת החשמל

כדי להסתכל מקרוב על תהליך הייצור, ההולכה וההפצהחשמל, אתה יכול לקחת כדוגמה את דיאגרמת הבלוק של אספקת החשמל לעיר.

במקרה זה, התהליך מתחיל בעובדה שהגנרטורים בתחנת הכוח המחוזית של המדינה (תחנת הכוח האזורית של המדינה) מייצרים מתח של 6, 10 או 20 קילוואט. בנוכחות מתח כזה, לא חסכוני להעביר אותו למרחק של יותר מ-4-6 ק מ, מכיוון שיהיו הפסדים גדולים. על מנת להפחית משמעותית את אובדן הכוח, שנאי כוח כלול בקו ההולכה, אשר נועד להגביר את המתח לערכים כמו 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 קילוואט. הערך נבחר בהתאם למרחק הצרכן. לאחר מכן מגיעה נקודה להורדת אנרגיה חשמלית, המוצגת בצורה של תחנת משנה מטה הממוקמת בתוך העיר. המתח מופחת ל-6-10 קילו וולט. כדאי להוסיף כאן שתחנת משנה כזו מורכבת משני חלקים. החלק הראשון של הסוג הפתוח מיועד למתח של 110-220 קילו וולט. החלק השני סגור, כולל התקן חלוקת חשמל (RU), המיועד למתח של 6-10 קילו וולט.

קטעים של תוכנית אספקת החשמל

בנוסף לאותם מכשירים שצוינו קודם לכן, מערכת אספקת האנרגיה כוללת גם אובייקטים כמו קו כבל אספקה - PKL, קו כבל חלוקה - RKL, קו כבלים עם מתח של 0.4 קילו וולט - KL, סוג קלט מיתוג בבניין מגורים - ASU, תחנת המשנה הראשית במפעל - GPP, ארון חלוקת חשמל או מרכזייהמכשיר לוח בקרה, הממוקם בחנות המפעל, ומיועד ל-0.4 קילוואט.

גם במעגל יכול להיות קטע כזה כמו מרכז הכוח - המעבד. חשוב לציין כאן שאובייקט זה יכול להיות מיוצג על ידי שני מכשירים שונים. זה עשוי להיות מתג מתח משני בתחנת משנה מטה. בנוסף, הוא יכלול גם מכשיר שיבצע את הפונקציות של ויסות מתח ומסירתו לאחר מכן לצרכנים. הגרסה השנייה היא שנאי להולכה והפצה של חשמל, או מתג מתח גנרטור ישירות בתחנת הכוח.

כדאי לציין שה-CPU מחובר תמיד לנקודת ההפצה של RP. לקו המחבר בין שני העצמים הללו אין חלוקה של אנרגיה חשמלית לכל אורכו. קווים כאלה נקראים בדרך כלל קווי כבלים.

כיום, ניתן להשתמש בציוד כגון KTP - תחנת משנה שלמה לשנאי - ברשת החשמל. הוא מורכב ממספר שנאים, התקן הפצה או קלט, שנועד לפעול במתח של 6-10 קילו וולט. הערכה כוללת גם מיתוג עבור 0.4 קילו וולט. כל המכשירים הללו מחוברים זה לזה על ידי מוליכים זרם, והערכה מועברת מוכנה או מוכנה להרכבה. קליטה וחלוקת חשמל יכולה להתבצע גם על מבנים גבוהים או על מגדלי הולכת חשמל. מבנים כאלה נקראים תחנות שנאי מוט או תורן.(ITP).

מקלטים חשמליים מקטגוריה ראשונה

היום, ישנן שלוש קטגוריות של מקלטים חשמליים, הנבדלים זה מזה במידת האמינות.

הקטגוריה הראשונה של מקלטים חשמליים כוללת את אותם חפצים, שבמקרה של הפסקת חשמל יש בעיות חמורות למדי. אלה האחרונים כוללים את הדברים הבאים: איום על חיי אדם, פגיעה חמורה בכלכלה הלאומית, פגיעה בציוד יקר מהקבוצה הראשית, מוצרים פגומים המוניים, הרס של תהליך טכנולוגי מבוסס לייצור והפצת חשמל, שיבוש אפשרי. בהפעלת מרכיבים חשובים של שירותים ציבוריים. מקלטי חשמל כאלה כוללים בניינים עם קהל רב של אנשים, למשל, תיאטרון, סופרמרקט, חנות כלבו וכו'. קבוצה זו כוללת גם תחבורה מחושמלת (מטרו, טרוליבוס, חשמלית).

באשר לאספקת חשמל למבנים אלו, יש לספק להם חשמל משני מקורות שאינם תלויים זה בזה. ניתוק מהרשת של מבנים כאלה מותר רק לתקופה שבה יופעל מקור כוח הגיבוי. במילים אחרות, מערכת חלוקת החשמל חייבת לספק מעבר מהיר ממקור אחד למשנהו, במקרה חירום. במקרה זה, מקור מתח עצמאי נחשב לזה שעליו יישאר המתח גם אם ייעלם במקורות אחרים המזינים את אותו מקלט חשמלי.

הקטגוריה הראשונה כוללת גם מכשירים שחייבים להיות מופעלים משלושה מקורות עצמאיים בבת אחת. מדובר בקבוצה מיוחדת שיש להבטיח את עבודתה ללא הפרעה. כלומר, ניתוק מאספקת החשמל אינו מותר גם בזמן הדלקת מקור החירום. לרוב, קבוצה זו כוללת מקלטים, שכישלונם כרוך באיום על חיי אדם (פיצוץ, שריפה וכו').

מקלטי קטגוריה שנייה ושלישית

מערכות חלוקת חשמל עם חיבור לקטגוריה השנייה של מקלטי חשמל כוללות ציוד כזה, כאשר החשמל מנותק, תהיה השבתה מאסיבית של מנגנוני עבודה ותחבורה תעשייתית, תת אספקה של מוצרים, כמו גם הפרעה של הפעילויות של מספר המוני של אנשים החיים הן בתוך העיר, כמו גם מחוצה לה. קבוצה זו של מקלטי חשמל כוללת בנייני מגורים מעל קומה 4, בתי ספר ובתי חולים, תחנות כוח שהפסקת החשמל בהם לא תוביל לכשל בציוד יקר וכן קבוצות נוספות של צרכני חשמל בעומס כולל של 400 עד 10,000 קילו וולט.

שתי תחנות עצמאיות צריכות לשמש כמקורות אנרגיה בקטגוריה זו. בנוסף, מותר ניתוק ממקור החשמל הראשי של מתקנים אלו עד שהצוות התורן יתחיל את מקור הגיבוי, או שצוות העובדים התורן בתחנת אספקת החשמל הקרובה יעשה זאת.

באשר לקטגוריה השלישית של מקלטים, אז לבבעלותם כל המכשירים הנותרים שניתן להפעיל באמצעות ספק כוח אחד בלבד. בנוסף, ניתוק מרשת מקלטים מסוג זה מותר לתקופת תיקון או החלפה של ציוד פגום לתקופה של לא יותר מיממה.

תרשים עיקרי של אספקה והפצה של אנרגיה חשמלית

בקרת חלוקת החשמל והעברתו מהמקור למקלט של הקטגוריה השלישית בתוך העיר מתבצעת בצורה הקלה ביותר באמצעות תוכנית מבוי סתום רדיאלית. עם זאת, לתכנית כזו יש חיסרון משמעותי אחד, שהוא שאם אלמנט אחד של המערכת נכשל, כל המקלטים המחוברים לתכנית כזו יישארו ללא חשמל. זה יימשך עד להחלפת החלק הפגוע של השרשרת. בשל חסרון זה, לא מומלץ להשתמש בסכימת מיתוג כזו.

אם אנחנו מדברים על חיבור וחלוקת אנרגיה עבור מקלטים מהקטגוריה השנייה והשלישית, אז כאן אתה יכול להשתמש בתרשים מעגל הטבעת. עם חיבור כזה, אם אחד מקווי החשמל נכשל, תוכל לשחזר את אספקת החשמל לכל המקלטים המחוברים לרשת כזו במצב ידני, אם תכבה את החשמל מהמקור הראשי ותתחיל את הגיבוי. מעגל הטבעת שונה מהמעגל הרדיאלי בכך שיש לו קטעים מיוחדים שבהם מתקים או מתגים נמצאים במצב כבוי. אם מקור הכוח הראשי פגום, ניתן להפעיל אותם כדי לשחזר את האספקה, אך מקו הגיבוי. זה גם ישרתיתרון טוב אם יש צורך לבצע תיקונים על הקו הראשי. הפסקה באספקת החשמל של קו כזה מותרת לתקופה של כשעתיים. זמן זה מספיק כדי לכבות את מקור הכוח הראשי הפגוע ולחבר את הגיבוי לרשת כך שיפיץ חשמל.

ישנה דרך אמינה אפילו יותר לחבר ולהפיץ אנרגיה - זוהי תכנית עם חיבור מקביל של שני קווי אספקה או הכנסת חיבור אוטומטי של מקור גיבוי. עם תוכנית כזו, הקו הפגוע ינותק ממערכת החלוקה הכללית באמצעות שני מתגים הממוקמים בכל קצה של הקו. אספקת החשמל במקרה זה תתבצע במצב עדיין ללא הפרעה, אך כבר דרך הקו השני. תכנית זו רלוונטית למקבלים מהקטגוריה השנייה.

תכניות הפצה עבור הקטגוריה הראשונה של מקלטים

באשר לחלוקת האנרגיה להנעת המקלטים של הקטגוריה הראשונה, במקרה זה יש צורך להתחבר משני מרכזי כוח עצמאיים בו-זמנית. בנוסף, תוכניות כאלה משתמשות לעתים קרובות לא בנקודת הפצה אחת, אלא בשתיים, ותמיד מסופקת מערכת חשמל גיבוי אוטומטית.

עבור מקלטים חשמליים השייכים לקטגוריה הראשונה, מותקן מעבר אוטומטי לכוח גיבוי בהתקני חלוקת הקלט. עם מערכת חיבור כזו, חלוקת זרם חשמלימתבצעת באמצעות שני קווי מתח, שכל אחד מהם מאופיין במתח של עד 1 קילו וולט, וכן מחובר לשנאים עצמאיים.

הפצת מקלטים ותכניות כוח אחרות

על מנת להפיץ את החשמל בצורה היעילה ביותר למקלטי קטגוריה שנייה, אתה יכול להשתמש במעגל עם הגנת זרם יתר עבור RP אחד או שניים, כמו גם במעגל עם כוח גיבוי אוטומטי. עם זאת, יש כאן דרישה מסוימת. ניתן להשתמש בתוכניות אלה רק אם עלות המשאבים החומריים לסידורן אינה עולה ביותר מ-5%, בהשוואה להסדר של מעבר ידני למקור כוח גיבוי. בנוסף, יש צורך לצייד קטעים כאלה בצורה כזו שקו אחד יכול להשתלט על העומס מהשני, תוך התחשבות בעומס יתר לטווח קצר. זה הכרחי, כי אם אחד מהם ייכשל, התפלגות כל המתח תועבר לשאר המתח.

יש תוכנית חיבור והפצה של אלומה נפוצה למדי. במקרה זה, נקודת הפצה אחת תופעל על ידי שני שנאים שונים. לכל אחד מהם מחובר כבל, שהמתח בו אינו עולה על 1000 וולט. כל אחד מהשנאים מצויד גם במגע אחד, שנועד להעביר אוטומטית את העומס מיחידת כוח אחת לאחרת, אם כל אחד מהם המתח ייעלם.

לסיכום מהימנות הרשת, זו אחת הדרישות החשובות ביותר שחייבות להיותלהבטיח שחלוקת האנרגיה לא תופרע. כדי להשיג אמינות מקסימלית, יש צורך לא רק להשתמש בתוכניות האספקה המתאימות ביותר לכל קטגוריה. חשוב גם לבחור את המותגים הנכונים של כבלים, כמו גם את העובי והחתך שלהם, תוך התחשבות בהפסדי החימום והכוח שלהם במהלך זרימת הזרם. כמו כן, חשוב להקפיד על כללי הפעולה הטכניים והטכנולוגיה לביצוע כל עבודות החשמל.

בהתבסס על האמור לעיל, אנו יכולים להסיק שהמכשיר לקליטת החשמל והפצתו, כמו גם אספקתו מהמקור לצרכן הסופי או למקלט, אינו תהליך כה מסובך.