Mis on elektrialajaam? Elektrialajaamad ja jaotusseadmed

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-09 14:09

Elektriinsenerid teavad, mis on elektrijaamad ja alajaamad, milleks need on mõeldud ja kuidas need töötavad. Nad teavad, kuidas arvutada oma võimsust ja kõiki vajalikke parameetreid, nagu keerdude arv, juhtme ristlõige ja magnetahela mõõtmed. Seda õpetatakse tehnikaülikoolide ja tehnikakoolide üliõpilastele. Vabade kunstide taustaga inimesed arvavad, et konstruktsioonid, mis seisavad sageli üksi akendeta majadena (grafitisõbrad armastavad neid maalida), on vajalikud kodude ja ettevõtete elektrivarustuseks ning nendesse ei tohiks tungida, hirmutavate embleemide kujul. pealuud ja välgunooled räägivad kõnek alt sellest ohtlike objektide külge kinnitatud. Võib-olla ei pea paljud rohkem teadma, kuid teave pole kunagi üleliigne.

Natuke füüsikat

Elekter on kaup, mille eest tuleb maksta, ja kahju, kui seda raisatakse. Ja see, nagu igas tootmises, on paratamatu, ülesanne on ainult tarbetute kadude vähendamine. Energia võrdub võimsusega, mis on korrutatud ajaga, nii et edasises arutluskäigus saame selle mõistega opereerida, nii etkuidas aeg voolab pidev alt ja seda on võimatu tagasi pöörata, nagu laul ütleb. Elektrienergia on umbkaudselt, reaktiivkoormusi arvestamata, võrdne pinge ja voolu korrutisega. Kui me seda üksikasjalikum alt kaalume, siseneb koosinus phi valemisse, mis määrab tarbitud energia suhte selle kasuliku komponendiga, mida nimetatakse aktiivseks. Aga see oluline näitaja ei ole otseselt seotud küsimusega, milleks alajaama vaja on. Seega sõltub elektrienergia kahest peamisest Ohmi ja Joule-Lenzi seaduste mõjutajast, pingest ja voolust. Väike vool ja kõrge pinge võivad toota sama võimsust kui vastupidi, kõrge voolu ja madalpinge. Näib, mis vahet on? Ja see on ja väga suur.

Kuuma õhku? Tulekahju

Niisiis, kui kasutate aktiivvõimsuse valemit, saate järgmise:

P=U x I, kus:

U on voltides mõõdetud pinge;

I on voolutugevus amprites;P on võimsus, mõõdetuna vattides või voltides -Amperid.

Kuid on veel üks valem, mis kirjeldab juba mainitud Joule-Lenzi seadust, mille kohaselt voolu läbimisel vabanev soojusvõimsus võrdub selle suuruse ruuduga, mis on korrutatud juhi takistusega. Elektriliini ümber oleva õhu soojendamine tähendab energia raiskamist. Teoreetiliselt saab neid kadusid vähendada kahel viisil. Esimene neist hõlmab takistuse vähenemist, see tähendab juhtmete paksenemist. Mida suurem on ristlõige, seda väiksem on takistus javastupidi. Aga ma ei taha ka asjata metalli raisata, see on kallis, vask ju. Lisaks toob juhimaterjali kahekordne tarbimine kaasa mitte ainult kulude suurenemise, vaid ka kaalumise, mis omakorda toob kaasa kõrghooneliinide paigaldamise keerukuse suurenemise. Ja tuged on võimsamad. Ja kahjud vähenevad ainult poole võrra.

Otsus

Et vähendada juhtmete kuumenemist jõuülekande ajal, on vaja vähendada läbiva voolu suurust. See on üsna selge, sest selle poole võrra vähendamine toob kaasa kahjude neljakordse vähenemise. Mis siis, kui kümme korda? Sõltuvus on ruutkeskne, mis tähendab, et kaod on sada korda väiksemad! Kuid võimsus peab olema sama "kiiks", mida vajab elektriülekandeliini teises otsas, mõnikord sadade kilomeetrite kaugusel elektrijaamast, seda ootav tarbijate kogu. Järeldus viitab iseenesest, et voolu vähendamisega on vaja pinget suurendada sama palju. Transformaatori alajaam ülekandeliini alguses on mõeldud just selleks. Sellest tulevad juhtmed välja väga kõrge pinge all, mõõdetuna kümnetes kilovoltides. Kogu vahemaa, mis eraldab soojuselektrijaama, hüdroelektrijaama või tuumaelektrijaama kohast, kus see on suunatud, liigub energia väikese (suhteliselt) vooluga. Tarbija seevastu peab saama voolu antud standardparameetritega, mis meie riigis vastavad 220 voltile (ehk 380 V vahefaasile). Nüüd ei vaja me mitte astmelist tõusu, nagu elektriliini sisendis, vaid astmelist alajaama. Elektrienergia tarnitakse jaotusseadmetesse nii, et majades põlevad tuled jamasinate rootorid pöörlesid tehastes.

Mis boksis on?

Eelnevast on selge, et alajaama kõige olulisem osa on trafo ja tavaliselt kolmefaasiline. Neid võib olla mitu. Näiteks saab kolmefaasilise trafo asendada kolme ühefaasilisega. Suurem arv võib olla tingitud suurest energiatarbimisest. Selle seadme disain on erinev, kuid igal juhul on sellel muljetavaldavad mõõtmed. Mida rohkem võimu tarbijale antakse, seda tõsisem struktuur välja näeb. Elektrialajaama seade on aga keerulisem ja sisaldab enamat kui lihts alt trafot. Samuti on olemas seadmed, mis on mõeldud kalli seadme ümberlülitamiseks ja kaitsmiseks ning enamasti selle jahutamiseks. Jaamade ja alajaamade elektriosas on ka juhtimis- ja mõõteseadmetega varustatud elektrikilbid.

Transformer

Selle struktuuri põhiülesanne on tarbijani energia edastamine. Enne saatmist tuleb pinget tõsta ja pärast vastuvõtmist langetada standardtasemele.

Arvestades asjaolu, et elektrialajaama vooluring sisaldab palju elemente, on peamine ikkagi trafo. Selle toote tavapärasel kodumasina toiteallikal ja suure võimsusega tööstusdisainilahendustel pole põhimõttelist erinevust. Trafo koosneb mähistest (primaar- ja sekundaarmähistest) ja ferromagnetist, st materjalist (metallist), mis võimendab magnetvälja. ArvutusSelle seadme kasutamine on tehnikaülikooli üliõpilase jaoks üsna tavaline õppeülesanne. Peamine erinevus alajaama trafo ja selle vähem võimsate analoogide vahel, mis lisaks suurusele on silmatorkav, on jahutussüsteemi olemasolu, mis kujutab endast kuumutatud mähiseid ümbritsevate naftajuhtmete komplekti. Elektrialajaamade projekteerimine ei ole aga lihtne ülesanne, sest arvesse tuleb võtta paljusid tegureid, alates kliimatingimustest kuni koormuse laadini.

Veojõud

Elektrit ei tarbi ainult kodud ja ettevõtted. Siin on kõik selge, peate kasutama 220 volti vahelduvvoolu neutraalsiini suhtes või faaside vahel 380 V sagedusega 50 Hz. Kuid on ka linna elektritransport. Trammid ja trollid vajavad mitte vahelduvat, vaid konstantset pinget. Ja teistmoodi. Trammi kontaktjuhtmel peaks olema 750 volti (maapinna ehk rööbaste suhtes) ja trollibuss vajab ühel juhil nulli ja teisel 600 volti alalisvoolu, kummist rattakaitsed on isolaatorid. See tähendab, et vaja on eraldi väga võimsat alajaama. Sellel muundatakse elektrienergiat ehk alaldatakse. Selle võimsus on väga suur, vooluahelas mõõdetakse tuhandetes amprites. Sellist seadet nimetatakse tõmbeseadmeks.

Alajaama kaitse

Nii trafo kui ka võimas alaldi (veojõu toiteallikate puhul) on kallid. Kui seal onhädaolukorras, nimelt lühises, tekib sekundaarmähise vooluringis (ja sellest tulenev alt ka primaarses) vool. See tähendab, et juhtmete ristlõiget ei arvutata. Elektritrafo alajaam hakkab takistusliku soojuse tekke tõttu soojenema. Kui sellist stsenaariumi ette näha ei ole, siis mis tahes välisliini lühise tagajärjel mähise traat sulab või põleb. Selle vältimiseks kasutatakse erinevaid meetodeid. Need on diferentsiaal-, gaasi- ja ülevoolukaitsed.

Diferentsiaal võrdleb vooluahela ja sekundaarmähise vooluväärtusi. Gaasikaitse aktiveerub, kui õhku ilmuvad isolatsiooni, õli jms põlemissaadused. Voolukaitse lülitab trafo välja, kui vool ületab maksimaalse seatud väärtuse.

Trafo alajaam peaks automaatselt välja lülituma ka pikselöögi korral.

Alajaamade tüübid

Need erinevad võimsuse, eesmärgi ja seadme poolest. Neid, mis on mõeldud ainult pinge suurendamiseks või vähendamiseks, nimetatakse trafodeks. Kui on vaja muuta ka muid parameetreid (alaldamine või sageduse stabiliseerimine), siis nimetatakse alajaama transformeerivaks alajaamaks.

Vastav alt oma arhitektuursele projektile võivad alajaamad olla külge ehitatud, sisseehitatud (pearajatise kõrval), intrashop (asuvad tootmishoone sees) või kujutavad endast eraldi abihoonet. Mõnel juhul, kui suurt võimsust pole vaja (toiteallika korraldamiselväikeasulad), kasutatakse alajaamade mastistruktuuri. Mõnikord kasutatakse trafo paigutamiseks jõuülekandetorne, millele on paigaldatud kõik vajalikud seadmed (kaitsmed, piirikud, lahklülitid jne).

Elektrivõrgud ja alajaamad liigitatakse pinge (kuni 1000 kV või rohkem, see tähendab kõrgepinge) ja võimsuse (näiteks 150 VA kuni 16 tuhande kVA) järgi.

Välisühenduse skemaatilise märgi järgi jagunevad alajaamad sõlm-, tupik-, läbi- ja hargnevateks.

lahtri sees

Alajaama sees olevat ruumi, milles asuvad trafod, siinid ja kogu seadme tööd tagavad seadmed, nimetatakse kambriks. See võib olla aiaga piiratud või suletud. Erinevus ümbritsevast ruumist võõrandumise viiside vahel on väike. Suletud kamber on täielikult isoleeritud ruum ja aiaga piiratud ruum asub mittetahke (võrk- või võre) seinte taga. Neid valmistavad reeglina tööstusettevõtted tüüpprojektide järgi. Toitesüsteemide hooldust teostavad vastava väljaõppe saanud töötajad, kellel on luba ja vajalik kvalifikatsioon, mida kinnitab kõrgepingeliinidel töötamise luba ametlik dokument. Tööjärelevalvet alajaama töö üle teostab valves olev elektrik või energeetik, kes asub peakilbi lähedal, mis võib asuda alajaamast eemal.

Levitamine

Toitealajaam täidab veel ühe olulise funktsiooni. Elektrienergia on jaotatud vaheltarbijad vastav alt oma standarditele ning lisaks peaks kolme faasi koormus olema võimalikult ühtlane. Selle ülesande edukaks lahendamiseks on olemas jaotusseadmed. Jaotusseade töötab samal pingel ja sisaldab seadmeid, mis teostavad lülitusi ja kaitsevad liine ülekoormuse eest. Jaotusseade on trafoga ühendatud kaitsmete ja kaitselülititega (ühepooluseline, iga faasi jaoks üks). Jaotusseadmed jagunevad asukoha järgi lahtisteks (asuvad vabas õhus) ja kinnisteks (asuvad siseruumides).

Ohutus

Kõik elektrialajaamas tehtavad tööd on klassifitseeritud eriti riskantseteks, mistõttu on vaja rakendada erakorralisi abinõusid tööohutuse tagamiseks. Põhimõtteliselt tehakse remonti ja hooldust täieliku või osalise elektrikatkestuse korral. Pärast pinge lahtiühendamist (elektrikud ütlevad "eemaldatud"), eeldusel, et kõik vajalikud tolerantsid on paigas, on voolu kandvad vardad maandatud, et vältida juhuslikku aktiveerimist. Selleks on mõeldud ka hoiatussildid “Inimesed töötavad” ja “Ära lülita sisse!”. Kõrgepingealajaamu teenindavaid töötajaid koolitatakse süstemaatiliselt ning perioodiliselt jälgitakse oskusi ja omandatud teadmisi. Tolerants nr 4 annab õiguse teha töid elektripaigaldistel üle 1 kV.