Tensione sottostazione. Tipi di cabine di trasformazione: descrizioni di tipologie e caratteristiche

Sicuramente ognuno di noi ha notato delle cabine nel cortile degli edifici residenziali, da cui si estendono molti fili elettrici. Un edificio così piccolo è chiamato una parola apparentemente complicata: una sottostazione di trasformazione elettrica.

Molti ancora non sanno che tipo di struttura sia e a cosa serva. Ne parleremo in questo articolo.

Come sapete, il principale vantaggio dell'elettricità rispetto ad altri tipi di energia è la capacità di trasmetterla su lunghe distanze con basse perdite. Tuttavia, piccole perdite sono ancora inevitabili, poiché i fili hanno una propria resistenza e si riscaldano a causa del trasferimento di corrente elettrica attraverso di essi.

Per ridurre al minimo le perdite di trasmissione, è necessario trasmettere corrente ad alta tensione, tk. in questo caso, l'intensità della corrente può essere ridotta, per cui il riscaldamento dei fili diminuirà notevolmente, riducendo di conseguenza le perdite di corrente. Il principio è abbastanza semplice: più lunga è la linea elettrica (linea elettrica), maggiore è la tensione utilizzata su di essa.

I generatori di corrente elettrica nelle centrali elettriche generano bassa corrente per una trasmissione efficiente su lunghe distanze di tensione, quindi utilizzano trasformatori crescente genere.

Dopo che la corrente è stata erogata al consumatore attraverso la linea elettrica, per il suo uso domestico, la tensione deve essere nuovamente ridotta a 500, 380 o 220 volt, che abbiamo di casa nella presa. Per questo vengono utilizzate sottostazioni di trasformazione. abbassamento genere.

Sono le sottostazioni step-down quelle strutture che si trovano nella maggior parte dei cortili degli edifici residenziali. Ricevendo corrente ad alta tensione, la convertono in 220 volt, che viene utilizzata per alimentare la maggior parte degli elettrodomestici.

In parole povere, una sottostazione di trasformazione step-down è composta dalle seguenti parti principali.

• La parte introduttiva è la ricezione di corrente ad alta tensione.
• Trasformatore - conversione di corrente.
• La parte di uscita è un'uscita di corrente a bassa tensione.

Oltre alla suddivisione in step-up e step-down, è consuetudine suddividere le cabine di trasformazione in blocchi completi e container completi. I primi differiscono dal secondo solo per il loro corpo: una sottostazione elettrica a blocchi è installata in una stanza di cemento e assemblata in loco, cioè è fissa. Nelle cabine di tipo container, viene utilizzata una struttura metallica come alloggiamento e vengono assemblate e completate in fabbrica. Tali sottostazioni sono trasportabili e possono essere facilmente spostate da un luogo all'altro.

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La classificazione delle cabine elettriche e dei quadri si basa sui termini e sulle definizioni stabiliti dal GOST pertinente e dalla documentazione normativa e tecnica. I termini e le definizioni principali e più frequentemente utilizzati includono: sottostazione elettrica - un impianto elettrico progettato per ricevere, convertire e distribuire energia elettrica, costituito da trasformatori o altri convertitori di energia elettrica, dispositivi di controllo, distribuzione e dispositivi ausiliari secondo GOST 19431 -84 (GOST 24291-90). Le cabine con trasformatori che convertono l'energia elettrica solo in tensione sono dette cabine di trasformazione; e quelli che convertono l'elettricità in termini di tensione e altri parametri (cambio di frequenza, raddrizzamento di corrente) sono convertitori. Nella sottostazione possono essere installati di norma due o più trasformatori trifase. L'installazione di più di due trasformatori è accettata sulla base di calcoli tecnici ed economici, nonché nei casi in cui nella cabina siano utilizzate due medie tensioni. In assenza di un trasformatore trifase della potenza richiesta, nonché con limitazioni di trasporto, è possibile utilizzare un gruppo di trasformatori monofase. Una sottostazione, di regola, è composta da più quadri di diverso livello di tensione, interconnessi da una connessione di trasformatore (autotrasformatore); sottostazione annessa (RU) - una sottostazione (quadro) direttamente adiacente all'edificio principale di una centrale elettrica o di un'impresa industriale (PUE, clausola 4.2.7); sottostazione incorporata (RU) - una sottostazione (quadro) che occupa parte dell'edificio (PUE, clausola 4.2.8); sottostazione intrashop (RU) - una sottostazione (quadro) situata all'interno del negozio all'aperto (senza recinzione), dietro una recinzione a rete, in una stanza separata (PUE, clausola 4.2.9); edificio ausiliario (ZVN) - un edificio costituito da locali necessari per l'organizzazione e l'esecuzione dei lavori di manutenzione e riparazione delle apparecchiature della sottostazione (PUE, clausola 4.2.16); sottostazione di trasformazione (TS) - una sottostazione elettrica progettata per convertire l'energia elettrica di una tensione in energia di un'altra tensione utilizzando trasformatori (GOST 24291-90). I TS consumer si dividono in completi, chiusi, mast e pole; sottostazione di trasformazione completa (KTP) - una sottostazione composta da trasformatori, blocchi (KRU e KRUN) e altri elementi forniti assemblati o completamente preparati in fabbrica per il montaggio (PUE, p. 4.2.10). In PTS, tutte le apparecchiature ad alta e bassa tensione sono montate in fabbrica e la sottostazione arriva alla struttura già pronta, ovvero come kit. Le cabine di trasformazione complete di installazioni interne (KTP) ed esterne (KTPN) sono prodotte con uno o due trasformatori con una capacità da 250 a 2.500 kVA (in KTP) e fino a 1000 kVA (in KTPN) con una tensione di 6-10 kV ; da 630 a 16.000 kVA (in KTPN) ad una tensione di 35 kV. Queste cabine sono dotate di apparecchiature di manovra di protezione, strumenti di misura, segnalamento e misura dell'energia elettrica e sono costituite da un'unità di ingresso ad alta tensione, un trasformatore di potenza e un quadro 0,4 kV. I PTS sono tipi senza uscita e walk-through, oltre a varie modifiche, tra cui: chiosco, armadio e altri tipi. Le sottostazioni di trasformazione senza uscita sono utilizzate per l'alimentazione di insediamenti e consumatori agricoli. Le PTS di tipo chiosco (blocco) sono utilizzate come cabine di trasformazione senza uscita con una capacità di 250 kVA e oltre con manutenzione delle apparecchiature da terra. Tali sottostazioni sono convenienti e sicure da mantenere; Sottostazione di trasformazione del palo (MTP) - una sottostazione di trasformazione aperta, tutte le cui apparecchiature sono installate su una struttura (compresi due o più pali di supporto della linea aerea) con una piattaforma di servizio ad un'altezza che non richiede la recinzione della sottostazione (PUE, clausola 4.2. 11). MTP è costruito su strutture ad A, P o AP oa cremagliera singola in cemento armato o cremagliere in legno. Tutte le apparecchiature della sottostazione sono montate sulla struttura ad A: un sezionatore, fusibili, scaricatori, un trasformatore monofase con una potenza superiore a 10 kVA e un quadro di 0,23-0,4 kV. La cabina non dispone di piattaforma di servizio e scale. Le strutture ad U sono utilizzate per cabine con trasformatori trifase fino a 250 kVA inclusi. Il trasformatore è posizionato sul sito ad un'altezza di almeno 3,5 m da terra Le strutture a forma di AP sono utilizzate per sottostazioni con trasformatori fino a 400 kVA. Tutte le apparecchiature sono montate su di esse, incluso il sezionatore. Per la manutenzione dell'MTP ad un'altezza di almeno 3 m, è necessario predisporre una piattaforma con ringhiere. Per salire sull'MTP, si consiglia di utilizzare scale con un dispositivo che vieti di salire su di essa quando il dispositivo di commutazione è acceso; sottostazione di trasformazione polare (STP) - una sottostazione di trasformazione aperta, tutte le cui apparecchiature sono installate su un supporto di linea aerea a colonna singola ad un'altezza che non richiede recinzioni (PUE, clausola 4.2.11). Strutturalmente la cabina è costituita da elementi separati, che, una volta assemblati in opera, vengono assemblati in un unico complesso; punto di distribuzione (RP) - Quadro 6-500 kV con apparecchiature per il controllo del suo funzionamento, che non fa parte della sottostazione (PUE, p. 4.2.12); punto di sezionamento - un punto destinato al sezionamento (mediante controllo automatico o manuale) di una sezione di linee 6-20 kV (PUE, punto 4.2.13); camera - una stanza destinata all'installazione di dispositivi, trasformatori e pneumatici. Camera chiusa: una camera chiusa su tutti i lati e dotata di porte solide (non a rete). Camera recintata - una camera che ha aperture protette in tutto o in parte da recinzioni non continue (a rete o miste) (PUE, clausola 4.2.14). La camera del team di manutenzione unilaterale (KSO) è un tipo di quadro, fabbricato secondo schemi standard, ha molte modifiche, è installato solo in locali elettrici speciali ed è riparato da personale addestrato; sistema di sbarre - un dispositivo che è un sistema di conduttori, costituito da pneumatici montati su supporti in materiale isolante, che passano in canali, scatole o gusci simili (GOST 22789-94); sezione (sistemi di sbarre) - parte del sistema di sbarre, separata dall'altra parte da un dispositivo di commutazione (GOST 24291-90); conduttore - un dispositivo realizzato sotto forma di pneumatici o cavi con isolanti e strutture di supporto, progettato per la trasmissione e la distribuzione di energia elettrica all'interno della centrale, della sottostazione o dell'officina (PTEEP, termini); cella (PS, RU) - parte della SS (RU), contenente tutto o parte della commutazione e (o) altre apparecchiature di una connessione (GOST 24291-90); quadri (RU) - un impianto elettrico per ricevere e distribuire energia elettrica a una tensione, contenente dispositivi di commutazione e sbarre (sezioni bus) che li collegano, dispositivi di controllo e protezione (GOST 24291-90). Come quadro da 6-10 kV, viene utilizzato un gruppo ad alta tensione con sezionatori unipolari e una disposizione verticale delle fasi di una connessione e una camera KSO con un interruttore di carico e fusibili per il collegamento del trasformatore. Per i quadri da 0,4 kV vengono utilizzati gruppi a bassa tensione con fusibili e una disposizione verticale delle fasi di una connessione. Nella sottostazione vengono utilizzati quadri aperti (ORU), chiusi (ZRU) o completi (KRU). Un quadro aperto (ORU) è un quadro elettrico la cui attrezzatura si trova all'aperto (GOST 24291-90). Un quadro chiuso (ZRU) è un dispositivo elettrico la cui attrezzatura si trova all'interno (GOST 24291-90). Le sottostazioni e i quadri chiusi possono essere ubicati sia in edifici separati, sia incorporati o collegati. Nel caso generale, le sottostazioni e i quadri sono parte integrante degli impianti elettrici, che si differenziano: per scopo - generazione, conversione e distribuzione e utenza. La generazione di impianti elettrici è utilizzata per generare elettricità, la conversione e la distribuzione di impianti elettrici convertono l'elettricità in una forma conveniente per la trasmissione e il consumo, la trasmettono e la distribuiscono tra i consumatori; dal tipo di corrente: corrente continua o alternata; tensione - fino a 1000 V o superiore a 1000 V. La scala della tensione nominale è limitata a un numero relativamente piccolo di valori standard, grazie ai quali viene prodotto un numero limitato di dimensioni di macchine e apparecchiature e le reti elettriche sono rese più economiche. Negli impianti a corrente trifase, la tensione nominale è considerata la tensione tra le fasi (tensione concatenata). Secondo GOST 29322-92, viene stabilita la seguente scala di tensioni nominali: per le reti di alimentazione CA con una frequenza di 50 Hz, la tensione concatenata dovrebbe essere: 12, 24, 36, 42, 127, 220, 380 V; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 e 1150 kV; per reti di alimentazione CC: 12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440, 660, 825, 3000 V e oltre. Secondo il metodo di connessione alla rete elettrica, le sottostazioni sono suddivise in vicolo cieco (blocco), ramo (blocco), passante (transito) e nodale. Le sottostazioni senza uscita ricevono energia da una o due linee aeree senza uscita. Le sottostazioni di diramazione sono collegate da una diramazione a una o due linee aeree di passaggio con alimentazione unidirezionale o bidirezionale. Le sottostazioni di passaggio sono incluse nel taglio di una o due linee aeree di passaggio con alimentazione unidirezionale o bidirezionale. Le cabine nodali, oltre a quelle di alimentazione, hanno linee aeree radiali o di transito in uscita. Secondo la modalità di controllo, le cabine possono essere: solo con telesegnalazione; teleoperato con telesegnalazione; con telesegnalazione e controllo da un punto di controllo generale della sottostazione (OPU). Le sottostazioni sono prontamente servite da personale permanente in servizio presso la centrale, in servizio a domicilio o da squadre mobili operative (OVB). La riparazione della sottostazione viene eseguita da squadre mobili specializzate di riparazione centralizzata o personale locale della sottostazione. In un quadro con una tensione fino a 1000 V, fili, pneumatici, dispositivi, dispositivi e strutture sono selezionati sia in base alle normali condizioni operative (tensione e corrente), sia in base agli effetti termici e dinamici delle correnti di cortocircuito (SC) o massima potenza disconnessa consentita. Nei quadri e nelle cabine con tensioni superiori a 1000 V, le distanze tra apparecchiature elettriche, dispositivi, parti sottoposte a corrente, isolanti, recinzioni e strutture sono impostate in modo tale che durante il normale funzionamento dell'impianto elettrico, i fenomeni fisici risultanti (temperatura di riscaldamento, arco, emissione di gas, scintille, ecc.) non possono causare danni alle apparecchiature e cortocircuiti. Nelle reti con una tensione di 6-10 kV sono ampiamente utilizzati i punti di distribuzione (RP), che sono quadri elettrici, che non fanno parte della sottostazione (GOST 242910-90) e sono destinati alla distribuzione di energia elettrica all'interno della rete di distribuzione . RP è costituito da sbarre suddivise in sezioni, un certo numero di celle (connessioni) e un corridoio di controllo. Le celle vengono utilizzate per posizionare al loro interno dispositivi di commutazione e protezione: interruttori, trasformatori di corrente (TA) e trasformatori di tensione (TV), sezionatori, fusibili, dispositivi di protezione. Il corridoio di controllo RP è un locale in cui sono installati gli azionamenti di interruttori e sezionatori; corridoio di servizio è un corridoio lungo le camere o armadi elettrici, destinato alla manutenzione di dispositivi e pneumatici. Il condotto del bus è un elemento che trasporta corrente situato in una guaina metallica che serve a collegare i circuiti principali dei componenti del PTS secondo lo schema di collegamento elettrico e il progetto del PTS (GOST 14695-80). I quadri 6-10 kV hanno due sezioni in RP, alimentate da linee in cavo singolo o doppio con sezione da 185 a 240 mm 2 provenienti da sezioni diverse del quadro 6-10 kV di una (da una cabina 35-110 kV) o da diversi centri di potere. Sul sezionatore nel quadro è previsto un dispositivo di commutazione automatica a due vie (ATS), che viene eseguito sul lato 0,4 kV su contattori con una corrente nominale da 600 a 1000 A. Nella loro posizione, i dispositivi ATS possono essere locale (all'interno di una cabina, ad esempio , ATS sul sezionatore), o in prossimità di essa, o di rete (in vari punti della rete), prevedendo, quando attivato, il ripristino dell'alimentazione alle sezioni di rete vicine alla cabina. La sottostazione di trasformazione di distribuzione (RTP) è un impianto elettrico in cui sono combinati RP e TP. Nell'RTP possono essere inseriti trasformatori con potenza unitaria fino a 1000 kVA inclusi, quadri 6-10 kV con un certo numero di celle e un quadro completo 0,4 kV. Pertanto, l'RTP consente la distribuzione di energia elettrica non solo a una tensione di 0,4 kV, come una cabina di trasformazione convenzionale, ma anche a una tensione di 6-10 kV, come in una rete di distribuzione. Pertanto, RTP, a differenza di RP, serve non solo per la ricezione e distribuzione dell'elettricità, ma anche per la sua trasformazione. Di norma, diverse sottostazioni di trasformazione vengono alimentate dall'RTP. Si consiglia di utilizzare RTP per l'alimentazione di città e grandi complessi agricoli (allevamenti di bestiame, allevamenti di pollame, ecc.). Gli RTP vengono eseguiti, di regola, di tipo chiuso. Il centro di alimentazione (CP) è un quadro di tensione del generatore di centrali elettriche o un quadro di tensione secondaria di una sottostazione ridotta di un sistema elettrico, a cui sono collegate le reti di distribuzione di una determinata area (GOST 13109-97). Si tratta principalmente di sottostazioni di sistemi di alimentazione a 35-220 kV, da cui ricevono energia le reti di distribuzione a 6-10 kV. Dalla CPU alla rete di distribuzione, l'energia elettrica viene trasmessa direttamente ai bus della cabina di trasformazione o attraverso i bus della rete di distribuzione. La totalità delle suddette apparecchiature elettriche, unitamente alle strutture e ai locali in cui sono installate, è definita dal termine generale - installazione elettrica. Un'installazione elettrica è qualsiasi combinazione di apparecchiature elettriche interconnesse all'interno di un determinato spazio o stanza (GOST 30331.1-95, GOST R 50571.1-93). Gli impianti elettrici e le strutture associate devono essere resistenti o protetti dall'ambiente. Installazioni elettriche aperte o esterne - installazioni elettriche che non sono protette dall'edificio dalle influenze atmosferiche. Gli impianti elettrici protetti solo da tettoie, recinzioni in rete, ecc. sono considerati esterni (PUE). Impianti elettrici chiusi o interni - impianti elettrici situati all'interno di un edificio che li protegge dagli agenti atmosferici (PUE). I locali elettrici, ovvero locali o parti del locale in cui sono ubicate le apparecchiature elettriche recintate (ad esempio con reti) accessibili solo a personale di servizio qualificato, sono suddivisi nelle seguenti tipologie a seconda dell'impatto ambientale in accordo con la classificazione secondo il PUE: secco - ambienti in cui l'umidità relativa dell'aria non supera il 60%; umido - stanze in cui l'umidità relativa dell'aria è superiore al 60%, ma non supera il 75%; umido - stanze in cui l'umidità relativa dell'aria supera il 75%; particolarmente umidi - stanze in cui l'umidità relativa dell'aria è vicina al 100% (il soffitto, le pareti, il pavimento e gli oggetti nella stanza sono ricoperti di umidità); caldo - ambienti in cui, sotto l'influenza di varie radiazioni termiche, la temperatura costantemente o periodicamente (più di 1 giorno) supera i +35 ° C (ad esempio locali con essiccatoi, forni, locali caldaie); polveroso - locali in cui, in base alle condizioni di produzione, viene rilasciata polvere tecnologica; può depositarsi su parti sottoposte a corrente, penetrare macchine e apparati, ecc. n. I locali polverosi sono suddivisi in locali con polvere conduttiva e locali con polvere non conduttiva; locali con un ambiente chimicamente attivo o organico - locali in cui vapori, gas, liquidi aggressivi sono costantemente o per lungo tempo, si formano depositi o muffe che distruggono l'isolamento e le parti che trasportano corrente delle apparecchiature elettriche. Per quanto riguarda il pericolo di scosse elettriche per le persone, differiscono: locali senza pericolo aumentato - locali in cui non ci sono condizioni che creino un pericolo maggiore o speciale; locali ad alto pericolo - locali caratterizzati dalla presenza di una delle seguenti condizioni che creano un maggiore pericolo: umidità o polvere conduttiva; solai conduttivi (metallici, terra battuta, cemento armato, laterizio, ecc.); calore; la possibilità che una persona tocchi contemporaneamente le strutture metalliche dell'edificio che sono collegate a terra, dispositivi tecnologici, meccanismi, ecc., Da un lato, e alle custodie metalliche delle apparecchiature elettriche (parti conduttive aperte), dall'altro mano; locali particolarmente pericolosi - locali caratterizzati dalla presenza di una delle seguenti condizioni che creano un pericolo particolare: umidità speciale; ambiente chimicamente attivo o organico; due o più condizioni ad alto rischio contemporaneamente. Il territorio degli impianti elettrici aperti in relazione al pericolo di scosse elettriche per le persone è equiparato a locali particolarmente pericolosi.

Gli ingegneri elettrici sanno cosa sono le centrali elettriche e le sottostazioni, a cosa servono e come sono organizzate. Sanno come calcolare la loro potenza e tutti i parametri necessari, come il numero di spire, la sezione del filo e le dimensioni del circuito magnetico. Questo viene insegnato agli studenti delle università tecniche e delle scuole tecniche. Le persone con un background di arti liberali ritengono che le strutture, spesso isolate sotto forma di case senza finestre (gli amanti dei graffiti adorano dipingerle), siano necessarie per fornire energia alle case e alle imprese, e non dovrebbero essere penetrate, spaventosi emblemi nella forma di teschi e fulmini parlano eloquentemente di questo attaccato a oggetti pericolosi. Forse molti non hanno bisogno di saperne di più, ma le informazioni non sono mai superflue.

Un po' di fisica

L'elettricità è una merce per cui devi pagare, ed è un peccato se viene sprecata. E questo, come in ogni produzione, è inevitabile, il compito è solo quello di ridurre le perdite inutili. L'energia è uguale alla potenza moltiplicata per il tempo, quindi, ragionando ulteriormente, puoi operare con questo concetto, poiché il tempo scorre costantemente ed è impossibile riportarlo indietro, come dice la canzone. La potenza elettrica, approssimativamente, senza tener conto dei carichi reattivi, è uguale al prodotto della tensione e della corrente. Se lo consideriamo più in dettaglio, il coseno phi entrerà nella formula, che determina il rapporto tra l'energia consumata e la sua componente utile, chiamata attiva. Ma questo importante indicatore non è direttamente correlato alla domanda sul perché sia ​​necessaria una sottostazione. L'energia elettrica dipende quindi dai due principali contributori alle leggi di Ohm e Joule-Lenz, tensione e corrente. Piccola corrente e alta tensione possono produrre la stessa potenza di viceversa, alta corrente e bassa tensione. Sembrerebbe, qual è la differenza? Ed è, e molto grande.

Riscaldare l'aria? Congedare!

Quindi, se usi la formula della potenza attiva, ottieni quanto segue:

• P = U x I, dove:

  U - tensione, misurata in Volt;
  I - corrente, misurata in Ampere;
  P è la potenza, misurata in Watt o Volt-Ampere.

Ma c'è un'altra formula che descrive la già citata legge di Joule-Lenz, secondo la quale la corrente rilasciata durante il passaggio della corrente è uguale al quadrato del suo valore moltiplicato per la resistenza del conduttore. Riscaldare l'aria che circonda la linea elettrica è uno spreco di energia. Teoricamente, queste perdite possono essere ridotte in due modi. Il primo comporta una diminuzione della resistenza, cioè un ispessimento dei fili. Maggiore è la sezione trasversale, minore è la resistenza e viceversa. Ma non voglio nemmeno sprecare metallo invano, è costoso, il rame dopotutto. Inoltre, il doppio consumo del materiale conduttore comporterà non solo un aumento dei costi, ma anche un peso che, a sua volta, comporterà un aumento della complessità dell'installazione delle linee ad alta quota. E i supporti saranno richiesti più potenti. E le perdite saranno solo dimezzate.

Soluzione

Per ridurre il riscaldamento dei fili durante la trasmissione di potenza, è necessario ridurre la quantità di corrente che passa. Questo è abbastanza chiaro, perché dimezzarlo porterà a una riduzione di quattro volte delle perdite. E se dieci volte? La dipendenza è quadratica, il che significa che le perdite saranno cento volte inferiori! Ma la potenza deve essere la stessa "oscillante", che è necessaria all'insieme dei consumatori che la aspettano all'altro capo della linea elettrica, a volte a centinaia di chilometri dalla centrale. La conclusione stessa suggerisce che è necessario aumentare la tensione della stessa quantità di corrente ridotta. all'inizio della linea di trasmissione è proprio per questo scopo. I fili escono da esso sotto una tensione molto alta, misurata in decine di kilovolt. Per tutta la distanza che separa la centrale termoelettrica, idroelettrica o nucleare dalla località in cui è indirizzata, l'energia viaggia con una piccola (relativamente) corrente. Il consumatore, invece, ha bisogno di ricevere energia con i parametri standard indicati, che nel nostro paese corrispondono a 220 volt (o 380 V interfase). Ora non abbiamo bisogno di uno step-up, come all'ingresso di una linea elettrica, ma di una sottostazione step-down. va ai quadri in modo che le luci siano accese nelle case e i rotori delle macchine girino nelle fabbriche.

Cosa c'è nella cabina?

Da quanto sopra, è chiaro che la parte più importante in una cabina è un trasformatore, e solitamente trifase. Potrebbero essercene diversi. Ad esempio, puoi sostituire tre monofase. Un numero maggiore potrebbe essere dovuto all'elevato consumo energetico. Il design di questo dispositivo è diverso, ma ha comunque dimensioni impressionanti. Più potenza viene data al consumatore, più seria appare la struttura. Il dispositivo di una sottostazione elettrica, tuttavia, è più complesso e include più di un semplice trasformatore. Esistono anche apparecchiature progettate per la commutazione e la protezione di un'unità costosa, nonché il più delle volte per il suo raffreddamento. La parte elettrica delle stazioni e delle cabine contiene anche quadri dotati di apparecchiature di controllo e misura.

Trasformatore

Il compito principale di questa struttura è quello di veicolare energia al consumatore. Prima dell'invio, la tensione deve essere aumentata e, dopo averla ricevuta, ridotta a un livello standard.

Nonostante il circuito di una sottostazione elettrica includa molti elementi, quello principale è ancora un trasformatore. Non vi è alcuna differenza fondamentale tra il dispositivo di questo prodotto in un alimentatore convenzionale di un elettrodomestico e i modelli industriali ad alta potenza. Il trasformatore è costituito da avvolgimenti (primario e secondario) e da un circuito magnetico costituito da un ferromagnete, ovvero un materiale (metallo) che amplifica il campo magnetico. Il calcolo di questo dispositivo è un compito educativo completamente standard per uno studente di un'università tecnica. La principale differenza tra il trasformatore della sottostazione e le sue controparti meno potenti, che è evidente, oltre alle dimensioni, è la presenza di un sistema di raffreddamento, che è un insieme di oleodotti che circondano gli avvolgimenti riscaldati. La progettazione delle cabine elettriche, tuttavia, non è un compito facile, poiché devono essere presi in considerazione molti fattori, che vanno dalle condizioni climatiche alla natura del carico.

Potenza di trazione

Non solo gli edifici residenziali e le imprese consumano elettricità. Qui è tutto chiaro, è necessario applicare 220 volt CA rispetto al bus neutro o 380 V tra le fasi a una frequenza di 50 Hertz. Ma c'è anche il trasporto elettrico urbano. Tram e filobus richiedono una tensione non alternata, ma costante. E diverso. Il filo di contatto del tram dovrebbe avere 750 Volt (rispetto al suolo, cioè i binari), e il filobus ha bisogno di zero su un conduttore e 600 Volt CC sull'altro, i protettori delle ruote in gomma sono isolanti. Ciò significa che è necessaria una sottostazione separata molto potente. su di esso si trasforma, cioè si raddrizza. La sua potenza è molto grande, la corrente nel circuito è misurata in migliaia di ampere. Tale dispositivo è chiamato dispositivo di trazione.

Protezione della sottostazione

Sia il trasformatore che il potente raddrizzatore (nel caso di alimentatori a trazione) sono costosi. Se si verifica un'emergenza, cioè una corrente apparirà nel circuito dell'avvolgimento secondario (e, di conseguenza, quello primario). Ciò significa che la sezione dei conduttori non viene calcolata. La sottostazione di trasformazione elettrica inizierà a riscaldarsi a causa della generazione di calore resistivo. Se un tale scenario non è previsto, a causa di un cortocircuito in una qualsiasi delle linee periferiche, il filo dell'avvolgimento si scioglierà o brucerà. Per evitare che ciò accada, vengono utilizzati vari metodi. Si tratta di protezioni differenziali, gas e di massima corrente.

Il differenziale confronta i valori di corrente nel circuito e nell'avvolgimento secondario. La protezione del gas si attiva quando nell'aria compaiono prodotti della combustione di isolamento, olio, ecc. La protezione di corrente spegne il trasformatore quando la corrente supera il valore massimo impostato.

La cabina di trasformazione dovrebbe spegnersi automaticamente anche in caso di fulmine.

Tipi di sottostazioni

Sono diversi per potenza, scopo e dispositivo. Quelli che servono solo ad aumentare o diminuire la tensione sono chiamati trasformatori. Se è richiesta anche una modifica di altri parametri (rettifica o stabilizzazione della frequenza), la sottostazione viene chiamata trasformante.

In base al loro progetto architettonico, le sottostazioni possono essere annesse, integrate (adiacenti alla struttura principale), intrashop (situate all'interno della struttura produttiva) o rappresentare un edificio ausiliario separato. In alcuni casi, quando non è richiesta un'elevata potenza (quando si organizza l'alimentazione di piccoli insediamenti), viene utilizzata una struttura ad albero delle sottostazioni. A volte vengono utilizzate torri di trasmissione di potenza per posizionare il trasformatore, su cui sono montate tutte le apparecchiature necessarie (fusibili, scaricatori, sezionatori, ecc.).

Le reti e le sottostazioni elettriche sono classificate per tensione (fino a 1000 kV o più, ovvero alta tensione) e potenza (ad esempio, da 150 VA a 16 mila kVA).

Secondo il segno schematico della connessione esterna, le sottostazioni sono nodali, senza uscita, passanti e diramazioni.

Dentro la camera

Lo spazio all'interno della cabina, in cui si trovano i trasformatori, le sbarre e le apparecchiature che garantiscono il funzionamento dell'intero dispositivo, è chiamato camera. Può essere recintato o chiuso. La differenza tra i modi per alienarlo dallo spazio circostante è piccola. La camera chiusa è una stanza completamente isolata e quella recintata si trova dietro pareti non solide (a rete o a traliccio). Sono realizzati, di regola, da imprese industriali secondo progetti standard. La manutenzione dei sistemi di alimentazione viene eseguita da personale addestrato con autorizzazione e le qualifiche necessarie, confermate da un documento ufficiale sull'autorizzazione a lavorare su linee ad alta tensione. La supervisione operativa del funzionamento della cabina è svolta da un elettricista o ingegnere elettrico in servizio situato in prossimità del quadro principale, che può essere posizionato a distanza dalla cabina.

Distribuzione

C'è un'altra importante funzione che svolge la sottostazione elettrica. L'energia elettrica viene distribuita tra i consumatori secondo le loro norme e inoltre il carico delle tre fasi dovrebbe essere il più uniforme possibile. Per risolvere con successo questo problema, ci sono dispositivi di distribuzione. Il quadro funziona alla stessa tensione e contiene dispositivi che eseguono la commutazione e proteggono le linee dal sovraccarico. Il quadro è collegato al trasformatore tramite fusibili e interruttori (unipolari, uno per ogni fase). I dispositivi di distribuzione nella posizione sono divisi in aperti (situati all'aperto) e chiusi (situati all'interno).

Sicurezza

Tutti i lavori eseguiti nella cabina elettrica sono classificati come particolarmente rischiosi, pertanto sono necessarie misure di emergenza per garantire la sicurezza del lavoro. Fondamentalmente, le riparazioni e le manutenzioni vengono eseguite con un blackout totale o parziale. Dopo che la tensione è stata scollegata (gli elettricisti dicono "rimossa"), a condizione che siano rispettate tutte le tolleranze necessarie, le barre che trasportano corrente vengono collegate a terra per prevenire l'attivazione accidentale. I segnali di avvertimento "Le persone stanno lavorando" e "Non accendere!" Sono destinati anche a questo. Il personale addetto alle cabine di alta tensione viene sistematicamente formato e periodicamente vengono monitorate le competenze e le conoscenze acquisite. La tolleranza n. 4 dà il diritto di eseguire lavori su impianti elettrici superiori a 1 kV.

La sottostazione di trasformazione è un tipo di installazione elettrica, il cui scopo principale è quello di ricevere, convertire (aumentare/diminuire la tensione) e distribuire ulteriormente l'energia elettrica ai consumatori. Gli elementi principali del sistema elettrico di una sottostazione di trasformazione sono i trasformatori di potenza, che convertono l'elettricità.

Come è organizzata la sottostazione

Oltre ai trasformatori, elementi non meno importanti sono:

● quadri di alta e bassa tensione;

● dispositivi di controllo;

● dispositivi di protezione ad alta tensione;

● interruttori di alta tensione in olio, aria e vuoto;

● scaricatori di sovratensione;

● scaricatori di alta tensione;

● trasformatori di corrente e di tensione;

● sistemi e sezioni di pneumatici;

● dispositivi per la misurazione e la contabilizzazione dell'energia elettrica;

● dispositivi di telemeccanica;

● sistema di alimentazione per le proprie esigenze;

● attrezzature ausiliarie, ecc.

I trasformatori di potenza che aumentano la tensione di ingresso sono chiamati trasformatori step-up e quelli che riducono la tensione di ingresso sono chiamati trasformatori step-down. A seconda del tipo di trasformatori di potenza installati, le sottostazioni possono essere step-up e step-down.

Le sottostazioni di trasformazione step-up si trovano solitamente nelle centrali elettriche. Il valore di tensione generato dal generatore della centrale viene incrementato tramite un trasformatore elevatore.

L'aumento della tensione è necessario per la possibilità di ulteriore trasmissione di elettricità ad alta potenza su lunghe distanze e con perdite minime. L'aumento della tensione consente di risparmiare sui conduttori elettrici durante l'installazione di linee elettriche.

Per la maggior parte degli altri casi, è necessario abbassare la tensione di ingresso e, di conseguenza, in questi casi vengono utilizzate cabine di trasformazione step-down.

tipi

Tutte le cabine di trasformazione sono suddivise in quattro tipi principali:

● URP (cabina di distribuzione nodale);

● GPP (sottostazione principale step-down/step-down);

● PGV (sottostazione di ingresso profondo);

● TP (punto trasformatore).

urp

Questo tipo di installazione elettrica è una sottostazione centrale che riceve elettricità da un sistema di alimentazione con una tensione di 110-220 kV. All'URP, l'elettricità ad alta tensione viene distribuita o con trasformazione mediante trasformatori di potenza o senza alcuna trasformazione.

Dalla sottostazione nodale, la distribuzione dell'energia elettrica viene effettuata alle sottostazioni di input profonde, che si trovano sul territorio delle grandi imprese industriali.

Le sottostazioni nodali si trovano solitamente al di fuori delle imprese che forniscono elettricità. In questo caso, la manutenzione e il funzionamento di tutte le apparecchiature elettriche dell'URP vengono eseguite dall'organizzazione di approvvigionamento energetico.

Nel caso dell'ubicazione dell'URP sul territorio di un'impresa industriale, i compiti di manutenzione della sottostazione sono assegnati al personale elettrico di questa impresa.

SPG

La sottostazione principale step-down riceve elettricità direttamente dal sistema elettrico distrettuale. Valore della tensione di ingresso 35-220 kV. Lo scopo della sottostazione principale è di distribuire elettricità in tutta l'impresa a valori di tensione inferiori.

PGV

Questa sottostazione riceve elettricità con una tensione di 35-220 kV direttamente dalla rete elettrica o dal punto di distribuzione centrale dell'impresa in cui si trova. Lo scopo principale di PGV è l'alimentazione di una struttura separata presso un'impresa o un determinato gruppo di installazioni elettriche. Geograficamente, le sottostazioni di ingresso profondo si trovano a breve distanza dalle strutture tecnologiche più energivore dell'impresa.

TP

Il punto del trasformatore è una piccola sottostazione, alimentata con una tensione di ingresso di 6, 10 o 35 kV. Con l'aiuto di trasformatori di potenza, questa tensione viene ridotta a 380 V (400 V).

Uno dei tipi di stazione di trasformazione è una sottostazione di trasformazione completa (KTP). Il numero di trasformatori di potenza di KTP è solitamente uguale a una o due unità. A volte ci sono KTP per tre trasformatori di potenza. Il numero di trasformatori dipende dalla categoria di affidabilità dell'alimentazione ai consumatori elettrici, che sono alimentati dalla sottostazione di trasformazione.

Le sottostazioni di trasformazione complete situate in produzione sono chiamate officine e le KTP che riforniscono i consumatori urbani sono chiamate urbane.

Altri tipi di sottostazioni

Oltre alle principali tipologie di cabine di trasformazione che forniscono energia a potenti consumatori, il sistema elettrico utilizza anche cabine per esigenze altamente specializzate. Tali cabine comprendono le cosiddette cabine di trazione, che alimentano le linee elettriche di trasporto pubblico (filobus, tram).

A seconda del tipo, dello scopo e delle dimensioni della sottostazione, possono essere utilizzati sia trasformatori in olio che trasformatori a secco. Ad esempio, i moderni PTS sono spesso dotati di trasformatori di potenza a secco.

Metodo di connessione della linea

A seconda dell'opzione o del metodo di collegamento alla linea di alimentazione, sono disponibili:

● cabine senza uscita (ricevono alimentazione da una o due linee separate);

● tramite sottostazioni (transito);

● sottostazioni di derivazione (per la fornitura di energia elettrica vengono utilizzate diramazioni speciali (derivazioni) da elettrodotti di passaggio).

Posizione

Le sottostazioni di trasformazione per posizione sono divise in due tipi:

● aperto;

● chiuso.

Le sottostazioni aperte si trovano in un'area aperta. Le cabine di trasformazione chiuse si trovano nelle officine di produzione, in spazi chiusi.

A volte i trasformatori si trovano su alberi speciali. Tale disposizione di trasformatori è caratterizzata da sottostazioni di trasformatori a palo.

Trasformatori di tensione sono caratterizzati da tensione primaria e secondaria, classe di precisione, potenza. Sono monofase e trifase, a due e tre avvolgimenti con isolamento epossidico e olio. Nonostante il fatto che i trasformatori di tensione epossidici non presentino gli svantaggi inerenti a quelli a olio, sono ancora molto rari nei circuiti delle sottostazioni urbane. I trasformatori di tensione sono collegati ai punti del circuito elettrico tra i quali vogliono misurare la tensione. I trasformatori di tensione da 6-10 kV sono accesi con sezionatori e gli impianti elettrici sono protetti dai danni da fusibili.

Il trasformatore di tensione di tipo NOL (monofase con isolamento fuso) è un circuito magnetico di tipo corazzato in acciaio laminato a freddo, sull'asta centrale di cui si trovano gli avvolgimenti (Fig. 1). L'avvolgimento secondario del trasformatore è interno, il primario è esterno. L'isolamento degli avvolgimenti primari e secondari è impregnato con un composto epossidico, che ha una buona adesione al composto, che viene utilizzato per riempire il circuito magnetico e gli avvolgimenti, formando un blocco fuso 1.
Il trasformatore può essere montato su strutture in qualsiasi posizione utilizzando due staffe metalliche 2. Una staffa ha un bullone di messa a terra 3.

Riso. uno. Trasformatore di tensione tipo NOL-10-06

Il trasformatore di tensione NOM (Fig. 2) (monofase, olio) è un'anima in lamiera d'acciaio su cui sono posizionati gli avvolgimenti primari e secondari. Il nucleo è posto in un serbatoio d'acciaio 1 con un coperchio rimovibile 2. Al suo interno sono montati isolatori di boccole 3 e 4, attraverso i quali l'avvolgimento primario (conclusioni 5) è collegato alla rete ad alta tensione e l'avvolgimento secondario (conclusioni 6) - con vari dispositivi.

Riso. 2. Trasformatore di tensione tipo NOM

Per isolare gli avvolgimenti dalle pareti del serbatoio e creare migliori condizioni di raffreddamento, il serbatoio viene riempito con olio del trasformatore attraverso un foro nel coperchio, normalmente chiuso con un tappo a vite 7. Per la messa a terra, sulla parete del il serbatoio del trasformatore.

Nel processo di riparazione di quasi tutti i quadri, è necessario occuparsi della riparazione dei trasformatori di tensione di misura, che servono a convertire la tensione di qualsiasi valore in una tensione conveniente per la misurazione con dispositivi standard (100 V), alimentando gli avvolgimenti dei relè, dispositivi di disconnessione, nonché per isolare i dispositivi e il loro personale addetto alla manutenzione dall'alta tensione.

Durante la riparazione della cabina, il trasformatore di tensione viene ripulito da polvere e sporco e quindi ispezionato attentamente. Vengono verificate la funzionalità dell'isolamento epossidico e porcellanato, l'affidabilità del fissaggio del trasformatore alle strutture, la quantità di olio nel serbatoio e l'assenza di perdite nelle sue saldature e guarnizioni. Per evitare perdite d'olio attraverso le guarnizioni, serrare i bulloni di fissaggio. Se ciò non aiuta, sostituire la guarnizione con una nuova in sughero o gomma resistente all'olio. Per la sigillatura temporanea, il sughero e la gomma resistente all'olio possono essere sostituiti con cartone incollato di 1,5 mm di spessore, spalmato con vernice di bachelite, o con cordone di amianto con un diametro di 10-15 mm, imbevuto per 24 ore con vernice di bachelite a 25-30 ° C, o corda di canapa del diametro di 10-15 mm, impregnata per 6-8 ore con olio naturale essiccante a 50-60 °C.
Se si rileva una perdita d'olio nella saldatura, il trasformatore viene sostituito. Dopo aver eliminato la perdita, il trasformatore viene riempito d'olio. Come per i trasformatori di corrente, i trasformatori di tensione controllano l'affidabilità delle connessioni di contatto del trasformatore con i circuiti esterni, la connessione degli avvolgimenti secondari alla "massa".
I trasformatori di corrente e di tensione, che dovrebbero sostituire quello danneggiato, sono soggetti a collaudo, verifica dell'integrità degli avvolgimenti e verifica della polarità degli avvolgimenti (per trasformatori di tensione trifase). L'integrità degli avvolgimenti viene verificata con un megaohmmetro. La polarità viene verificata secondo lo schema mostrato in fig. 3.

Riso. 3. :
1 - batteria 1-2 V; 2 - interruttore a coltello; 3 - galvanometro; 4 - avvolgimento secondario; 5 - avvolgimento primario

Con la corretta designazione delle conclusioni, l'ago del galvanometro dovrebbe deviare a destra nel momento in cui l'interruttore è chiuso. Un trasformatore con terminali etichettati in modo errato viene inviato per la riconnessione o la rietichettatura. Quando si verifica l'integrità dell'avvolgimento secondario, è necessario cortocircuitare l'avvolgimento primario.