توزیع برق: پست‌ها، تجهیزات لازم، شرایط توزیع، کاربرد، قوانین حسابداری و کنترل

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

توزیع برق و انتقال آن از منبع اصلی برق به مصرف کننده چگونه است؟ این موضوع کاملاً پیچیده است، زیرا منبع یک پست است که می تواند در فاصله قابل توجهی از شهر قرار گیرد، اما انرژی باید با حداکثر بهره وری تحویل داده شود. این موضوع باید با جزئیات بیشتری بررسی شود.

شرح کلی فرآیند

همانطور که قبلاً ذکر شد، شی اولیه، جایی که توزیع برق از آنجا شروع می شود، امروزه یک نیروگاه است. امروزه سه نوع ایستگاه اصلی وجود دارد که می تواند برق مصرف کنندگان را تامین کند. این می تواند یک نیروگاه حرارتی (TPP)، یک نیروگاه برق آبی (HPP) و یک نیروگاه هسته ای (NPP) باشد. علاوه بر این انواع اساسی، ایستگاه های خورشیدی یا بادی نیز وجود دارد، اما این ایستگاه ها برای اهداف محلی بیشتر استفاده می شوند.

این سه نوع ایستگاه هم منبع و هم اولین نقطه توزیع برق هستند. برایبرای انجام چنین فرآیندی مانند انتقال انرژی الکتریکی، لازم است ولتاژ به میزان قابل توجهی افزایش یابد. هر چه مصرف کننده دورتر باشد، ولتاژ باید بیشتر باشد. بنابراین، افزایش می تواند تا 1150 کیلو ولت برسد. افزایش ولتاژ به منظور کاهش قدرت جریان ضروری است. در این حالت مقاومت در سیم ها نیز کاهش می یابد. این افکت به شما امکان می دهد جریان را با کمترین تلفات برق انتقال دهید. به منظور افزایش ولتاژ به مقدار مورد نظر، هر ایستگاه دارای یک ترانسفورماتور استپ آپ می باشد. پس از عبور از مقطع با ترانسفورماتور، جریان الکتریکی با استفاده از خطوط برق به مرکز توزیع مرکزی منتقل می شود. PIU یک ایستگاه توزیع مرکزی است که در آن برق مستقیماً توزیع می شود.

شرح کلی مسیر فعلی

امکاناتی مانند مرکز توزیع مرکزی هم اکنون در مجاورت شهرها، روستاها و غیره قرار دارند. در اینجا نه تنها توزیع صورت می گیرد، بلکه ولتاژ 220 یا 110 کیلو ولت نیز کاهش می یابد. پس از آن، برق به ایستگاه های فرعی که از قبل در داخل شهر قرار دارند منتقل می شود.

هنگام عبور از چنین پست های کوچکی، ولتاژ دوباره کاهش می یابد، اما به 6-10 کیلو ولت. پس از آن انتقال و توزیع برق از طریق نقاط ترانسفورماتور واقع در نقاط مختلف شهر انجام می شود. همچنین در اینجا شایان ذکر است که انتقال انرژی در داخل شهر به پست ترانسفورماتور دیگر با کمک خطوط برق انجام نمی شود، بلکه با کمک کابل های زیرزمینی گذاشته شده انجام می شود. این بسیار مصلحت‌تر از استفاده از خطوط برق است. نقطه ترانسفورماتور آخرین تاسیسات روشن استکه در آن توزیع و انتقال برق و همچنین کاهش آن برای آخرین بار صورت می گیرد. در چنین مناطقی، ولتاژ به 0.4 کیلو ولت، یعنی 380 ولت کاهش می یابد. سپس به ساختمان های خصوصی، چند طبقه، تعاونی های گاراژ و غیره منتقل می شود.

اگر مسیر انتقال را به اختصار در نظر بگیریم تقریباً به شرح زیر است: منبع انرژی (نیروگاه 10 کیلوولت) - ترانسفورماتور استپ آپ تا 110-1150 کیلوولت - خط انتقال نیرو - پست با ترانسفورماتور کاهنده - نقطه ترانسفورماتور با افت ولتاژ به 10-0.4 کیلو ولت - مصرف کنندگان (بخش خصوصی، ساختمان های مسکونی و غیره).

ویژگی های فرآیند

تولید و توزیع برق و همچنین فرآیند انتقال آن یک ویژگی مهم دارد - همه این فرآیندها مستمر هستند. به عبارت دیگر، تولید انرژی الکتریکی همزمان با فرآیند مصرف آن است، به همین دلیل است که نیروگاه‌ها، شبکه‌ها و گیرنده‌ها با مفهومی مانند حالت رایج به هم متصل می‌شوند. این ویژگی سازماندهی سیستم های انرژی را برای کارآمدی بیشتر در تولید و توزیع برق ضروری می کند.

در اینجا بسیار مهم است که بفهمیم چنین سیستم انرژی چیست. این مجموعه ای از تمام ایستگاه ها، خطوط برق، پست های فرعی و سایر شبکه های گرمایشی است که با یک ویژگی به عنوان حالت مشترک و همچنین یک فرآیند واحد برای تولید انرژی الکتریکی به هم متصل می شوند. علاوه بر این، فرآیندهای تبدیل و توزیع در این مناطق تحت عمومی انجام می شوداجرای کل این سیستم.

واحد اصلی کار در این گونه سیستم ها تاسیسات الکتریکی است. این تجهیزات برای تولید، تبدیل، انتقال و توزیع برق طراحی شده است. این انرژی توسط گیرنده های الکتریکی دریافت می شود. در مورد خود تاسیسات، بسته به ولتاژ کار، آنها به دو کلاس تقسیم می شوند. دسته اول با ولتاژهای تا 1000 ولت کار می کند و دسته دوم، برعکس، با ولتاژهای 1000 ولت و بالاتر.

علاوه بر این، دستگاه های ویژه ای برای دریافت، انتقال و توزیع برق نیز وجود دارد - تابلو برق (RU). این یک تاسیسات الکتریکی است که از عناصر ساختاری مانند شینه های پیش ساخته و اتصال، دستگاه های سوئیچینگ و حفاظتی، اتوماسیون، تله مکانیک، ابزار اندازه گیری و دستگاه های کمکی تشکیل شده است. این واحدها نیز به دو دسته تقسیم می شوند. اولی دستگاه‌های باز است که می‌توانند در فضای باز کار کنند و دستگاه‌های بسته که فقط در داخل ساختمان استفاده می‌شوند. در مورد کارکرد چنین دستگاه هایی در داخل شهر، در بیشتر موارد دومین گزینه مورد استفاده است.

یکی از آخرین مرزهای سیستم انتقال و توزیع برق، پست است. این شیئی است که از یک تابلو برق تا 1000 ولت و از 1000 ولت و همچنین ترانسفورماتورهای قدرت و سایر واحدهای کمکی تشکیل شده است.

در نظر گرفتن طرح توزیع برق

برای نگاهی دقیق تر به فرآیند تولید، انتقال و توزیعبرق، می توانید بلوک دیاگرام تامین برق شهر را به عنوان مثال در نظر بگیرید.

در این مورد، فرآیند با این واقعیت آغاز می شود که ژنراتورهای نیروگاه منطقه ایالتی (نیروگاه منطقه ای ایالتی) ولتاژ 6، 10 یا 20 کیلوولت تولید می کنند. در صورت وجود چنین ولتاژی، انتقال آن در فاصله بیش از 4-6 کیلومتر مقرون به صرفه نیست، زیرا تلفات زیادی وجود خواهد داشت. به منظور کاهش چشمگیر تلفات برق، یک ترانسفورماتور قدرت در خط انتقال گنجانده شده است که برای افزایش ولتاژ به مقادیری مانند 35، 110، 150، 220، 330، 500، 750 کیلو ولت طراحی شده است. مقدار بسته به اینکه مصرف کننده چقدر دور باشد انتخاب می شود. به دنبال آن نقطه ای برای کاهش انرژی الکتریکی وجود دارد که در قالب یک پست پله پایین واقع در داخل شهر ارائه می شود. ولتاژ به 6-10 کیلو ولت کاهش می یابد. در اینجا شایان ذکر است که چنین پستی از دو قسمت تشکیل شده است. قسمت اول نوع باز برای ولتاژ 110-220 کیلو ولت طراحی شده است. بخش دوم بسته است، شامل یک دستگاه توزیع برق (RU) است که برای ولتاژ 6-10 کیلوولت طراحی شده است.

بخش های طرح تامین برق

علاوه بر دستگاه هایی که قبلا ذکر شد، سیستم تامین انرژی همچنین شامل مواردی مانند خط کابل تامین - PKL، خط کابل توزیع - RKL، خط کابل با ولتاژ 0.4 کیلو ولت - KL، یک نوع ورودی تابلو برق در یک ساختمان مسکونی - ASU، پست اصلی پایین رونده در کارخانه - GPP، یک کابینت توزیع برق یا یک تابلو برقدستگاه کنترل پنل، واقع در کارخانه کارخانه، و برای 0.4 کیلوولت طراحی شده است.

همچنین در مدار ممکن است بخشی به عنوان مرکز قدرت - CPU وجود داشته باشد. در اینجا ذکر این نکته ضروری است که این شی را می توان با دو دستگاه مختلف نشان داد. این ممکن است یک کلید ولتاژ ثانویه در یک پست پایین‌رفته باشد. علاوه بر این، دستگاهی را نیز شامل می شود که عملکردهای تنظیم ولتاژ و تحویل بعدی آن به مصرف کنندگان را انجام می دهد. نسخه دوم یک ترانسفورماتور برای انتقال و توزیع برق، یا یک کلید ولتاژ ژنراتور مستقیماً در نیروگاه است.

شایان ذکر است که CPU همیشه به نقطه توزیع RP متصل است. خطی که این دو جسم را به هم متصل می کند، توزیع انرژی الکتریکی در تمام طول خود ندارد. به چنین خطوطی معمولاً خطوط کابلی گفته می شود.

امروزه تجهیزاتی مانند KTP - یک پست ترانسفورماتور کامل - می توانند در شبکه برق استفاده شوند. این شامل چندین ترانسفورماتور، یک دستگاه توزیع یا ورودی است که برای کار با ولتاژ 6-10 کیلو ولت طراحی شده است. این کیت همچنین شامل یک تابلو برق 0.4 کیلو ولت است. همه این دستگاه ها توسط هادی های جریان به هم متصل می شوند و کیت به صورت آماده یا آماده برای مونتاژ تحویل داده می شود. دریافت و توزیع برق نیز می تواند در سازه های مرتفع یا برج های انتقال برق صورت گیرد. چنین سازه هایی را پست ترانسفورماتور قطب یا دکل می نامند.(ITP).

گیرنده های برقی دسته اول

امروزه سه دسته از گیرنده های الکتریکی وجود دارد که در درجه اطمینان با هم تفاوت دارند.

دسته اول گیرنده های الکتریکی شامل آن دسته از اجسامی است که در صورت قطع برق آنها مشکلات کاملاً جدی وجود دارد. مورد دوم شامل موارد زیر است: تهدیدی برای زندگی انسان، آسیب شدید به اقتصاد ملی، آسیب به تجهیزات گران قیمت از گروه اصلی، محصولات معیوب انبوه، از بین بردن یک فرآیند تکنولوژیکی ایجاد شده برای تولید و توزیع برق، اختلال احتمالی در بهره برداری از عناصر مهم خدمات عمومی. چنین گیرنده‌های الکتریکی شامل ساختمان‌هایی با جمعیت زیادی می‌شود، به عنوان مثال، یک تئاتر، یک سوپرمارکت، یک فروشگاه بزرگ و غیره. این گروه همچنین شامل حمل‌ونقل برقی (مترو، ترالی‌بوس، تراموا) می‌شود.

در مورد تامین برق این سازه ها باید از دو منبع مستقل از یکدیگر برق تامین شود. قطع اتصال از شبکه چنین ساختمان هایی فقط برای مدتی مجاز است که در طی آن منبع برق پشتیبان راه اندازی می شود. به عبارت دیگر، سیستم توزیع برق باید انتقال سریع از یک منبع به منبع دیگر را در مواقع اضطراری فراهم کند. در این حالت، منبع تغذیه مستقلی در نظر گرفته می‌شود که ولتاژ روی آن باقی می‌ماند، حتی اگر در منابع دیگری که همان گیرنده الکتریکی را تغذیه می‌کنند ناپدید شود.

دسته اول همچنین شامل دستگاه هایی می شود که باید همزمان از سه منبع مستقل تغذیه شوند. این یک گروه خاص است که باید به طور بی وقفه از کار آنها اطمینان حاصل شود. یعنی قطع برق حتی برای زمانی که منبع اضطراری روشن است مجاز نیست. اغلب، این گروه شامل گیرنده هایی است که خرابی آنها تهدیدی برای زندگی انسان (انفجار، آتش سوزی و غیره) است.

گیرنده دسته دوم و سوم

سیستم های توزیع برق با اتصال گیرنده های برق دسته دوم شامل چنین تجهیزاتی می شود که در صورت قطع برق، توقف گسترده مکانیزم های کار و حمل و نقل صنعتی، کمبود محصولات و همچنین اختلال ایجاد می شود. از فعالیت های تعداد زیادی از مردمی که هم در داخل شهر و هم فراتر از آن زندگی می کنند. این گروه از گیرنده های برق شامل ساختمان های مسکونی بالای طبقه چهارم، مدارس و بیمارستان ها، نیروگاه ها می شود که قطعی برق آنها منجر به خرابی تجهیزات گران قیمت نمی شود و همچنین سایر گروه های مصرف کننده برق با بار کلی 400 تا 10000 کیلوولت.

دو ایستگاه مستقل باید به عنوان منابع انرژی در این دسته عمل کنند. علاوه بر این، تا زمانی که کارکنان وظیفه منبع پشتیبان را راه اندازی نکنند، یا تیم وظیفه کارگران در نزدیکترین ایستگاه منبع تغذیه این کار را انجام دهند، قطع و وصل از منبع برق اصلی این تاسیسات مجاز است.

در مورد دسته سوم گیرنده ها، سپس بهآنها صاحب تمام دستگاه های باقی مانده هستند که می توانند تنها با 1 منبع تغذیه تغذیه شوند. علاوه بر این، قطع اتصال از شبکه چنین گیرنده هایی برای مدت تعمیر یا تعویض تجهیزات آسیب دیده برای مدت حداکثر یک روز مجاز است.

نمودار اصلی تامین و توزیع انرژی الکتریکی

کنترل توزیع برق و انتقال آن از منبع به گیرنده دسته سوم در داخل شهر به راحتی با استفاده از طرح بن بست شعاعی انجام می شود. با این حال، چنین طرحی یک ایراد مهم دارد و آن این است که اگر هر یک از عناصر سیستم از کار بیفتد، تمام گیرنده های متصل به چنین طرحی بدون برق می مانند. این کار تا زمانی که قسمت آسیب دیده زنجیر تعویض شود ادامه خواهد داشت. با توجه به این نقص، استفاده از چنین طرح سوئیچینگ توصیه نمی شود.

اگر در مورد اتصال و توزیع انرژی برای گیرنده های دسته دوم و سوم صحبت می کنیم، در اینجا می توانید از نمودار مدار حلقه استفاده کنید. با چنین اتصالی، اگر یکی از خطوط برق از کار بیفتد، اگر برق را از منبع اصلی قطع کرده و منبع پشتیبان را راه اندازی کنید، می توانید منبع تغذیه همه گیرنده های متصل به چنین شبکه ای را در حالت دستی بازیابی کنید. مدار حلقه با مدار شعاعی تفاوت دارد زیرا دارای بخش های خاصی است که بر روی آنها قطع کننده ها یا کلیدها در حالت خاموش هستند. اگر منبع تغذیه اصلی آسیب دیده باشد، می توان آنها را برای بازیابی منبع تغذیه روشن کرد، اما از خط پشتیبان. نیز خدمت خواهد کرددر صورت نیاز به انجام هرگونه تعمیر در خط اصلی، یک مزیت خوب است. وقفه در منبع تغذیه چنین خطی برای مدت حدود دو ساعت مجاز است. این زمان برای خاموش کردن منبع تغذیه اصلی آسیب دیده و اتصال پشتیبان به شبکه کافی است تا برق را توزیع کند.

راه مطمئن تری برای اتصال و توزیع انرژی وجود دارد - این طرحی با اتصال موازی دو خط تغذیه یا معرفی اتصال خودکار منبع پشتیبان است. با چنین طرحی، خط آسیب دیده با استفاده از دو کلید واقع در هر انتهای خط از سیستم توزیع عمومی جدا می شود. تامین برق در این مورد در حالت بدون وقفه، اما در حال حاضر از طریق خط دوم انجام می شود. این طرح برای گیرنده های دسته دوم مرتبط است.

طرح های توزیع برای دسته اول گیرنده ها

در مورد توزیع انرژی برای تغذیه گیرنده های دسته اول، در این مورد لازم است از دو مرکز قدرت مستقل به طور همزمان وصل شود. علاوه بر این، چنین طرح‌هایی اغلب از یک نقطه توزیع استفاده نمی‌کنند، بلکه از دو نقطه توزیع استفاده می‌کنند و یک سیستم قدرت پشتیبان خودکار همیشه ارائه می‌شود.

برای گیرنده های الکتریکی که متعلق به دسته اول هستند، سوئیچ خودکار به برق پشتیبان روی دستگاه های توزیع ورودی نصب می شود. با چنین سیستم اتصال، توزیع جریان الکتریکیبا استفاده از دو خط برق انجام می شود که هر کدام با ولتاژ تا 1 کیلو ولت مشخص می شوند و همچنین به ترانسفورماتورهای مستقل متصل می شوند.

سایر طرح‌های توزیع و توان گیرنده

برای توزیع مؤثر برق در گیرنده های دسته دوم، می توانید از مداری با حفاظت جریان اضافه برای یک یا دو RP و همچنین مداری با توان پشتیبان خودکار استفاده کنید. با این حال، در اینجا یک الزام خاص وجود دارد. این طرح ها فقط در صورتی قابل استفاده هستند که هزینه منابع مادی برای چیدمان آنها در مقایسه با ترتیب انتقال دستی به منبع برق پشتیبان بیش از 5٪ افزایش نیابد. علاوه بر این، لازم است چنین بخش هایی را به گونه ای تجهیز کنید که با در نظر گرفتن اضافه بار کوتاه مدت، یک خط بتواند بار را از خط دوم تحویل بگیرد. این امر ضروری است، زیرا اگر یکی از آنها خراب شود، توزیع تمام ولتاژ به ولتاژ باقیمانده منتقل می شود.

یک طرح اتصال و توزیع تیر نسبتاً رایج وجود دارد. در این حالت یک نقطه توزیع توسط دو ترانسفورماتور مختلف تغذیه می شود. یک کابل به هر یک از آنها متصل است که ولتاژ آن از 1000 ولت تجاوز نمی کند. هر یک از ترانسفورماتورها همچنین مجهز به یک کنتاکتور است که برای تغییر خودکار بار از یک واحد قدرت به واحد دیگر طراحی شده است. ولتاژ ناپدید می شود.

با جمع بندی قابلیت اطمینان شبکه، این یکی از مهمترین الزاماتی است که باید رعایت شود.اطمینان حاصل کنید که توزیع انرژی قطع نمی شود. برای دستیابی به حداکثر قابلیت اطمینان، نه تنها استفاده از مناسب ترین طرح های تامین برای هر دسته ضروری است. همچنین انتخاب مارک مناسب کابل ها و همچنین ضخامت و سطح مقطع آنها با در نظر گرفتن تلفات حرارتی و توان آنها در جریان جریان بسیار مهم است. همچنین رعایت قوانین عملیات فنی و فناوری انجام کلیه کارهای برقی بسیار مهم است.

بر اساس موارد فوق می توان نتیجه گرفت که دستگاه دریافت و توزیع برق و همچنین تامین آن از منبع به مصرف کننده نهایی یا گیرنده، فرآیند پیچیده ای نیست.