پست برق چیست؟ پست های برق و تابلو برق

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-09 14:09

مهندسین برق می دانند نیروگاه ها و پست ها چیست، برای چه هستند و چگونه کار می کنند. آنها می دانند که چگونه توان خود و تمام پارامترهای لازم مانند تعداد دور، سطح مقطع سیم و ابعاد مدار مغناطیسی را محاسبه کنند. این به دانشجویان دانشگاه های فنی و آموزشکده های فنی آموزش داده می شود. افراد با پیشینه هنرهای لیبرال حدس می‌زنند که سازه‌هایی که اغلب به‌صورت خانه‌های بدون پنجره به‌تنهایی ایستاده‌اند (عاشقان گرافیتی دوست دارند آن‌ها را نقاشی کنند)، برای تامین برق خانه‌ها و مشاغل مورد نیاز هستند، و نباید به آنها نفوذ کرد، نشان‌های ترسناکی که به شکل ترسناک هستند. جمجمه ها و صاعقه ها به شیوایی در مورد این متصل به اشیاء خطرناک صحبت می کنند. شاید بسیاری نیازی به دانستن بیشتر نداشته باشند، اما اطلاعات هرگز اضافی نیست.

کمی فیزیک

برق کالایی است که باید برای آن هزینه کرد و حیف است که هدر برود. و این، مانند هر تولیدی، اجتناب ناپذیر است، وظیفه فقط کاهش تلفات غیر ضروری است. انرژی برابر است با توان ضرب در زمان، بنابراین در استدلال بیشتر می توانیم با این مفهوم عمل کنیم، بنابراینچگونه زمان به طور مداوم در جریان است و همانطور که آهنگ می گوید نمی توان آن را به عقب برگرداند. توان الکتریکی در یک تقریب تقریبی بدون در نظر گرفتن بارهای راکتیو برابر است با حاصلضرب ولتاژ و جریان. اگر آن را با جزئیات بیشتر در نظر بگیریم، کسینوس فی وارد فرمولی می شود که نسبت انرژی مصرف شده را با جزء مفید آن به نام فعال تعیین می کند. اما این شاخص مهم به طور مستقیم با این سوال که چرا یک پست مورد نیاز است، مرتبط نیست. بنابراین توان الکتریکی به دو عامل اصلی قوانین اهم و ژول لنز یعنی ولتاژ و جریان بستگی دارد. جریان کم و ولتاژ بالا می توانند همان قدرتی را تولید کنند که برعکس، جریان بالا و ولتاژ پایین. به نظر می رسد، تفاوت چیست؟ و بسیار بزرگ است.

هوا را گرم کنیم؟ آتش

بنابراین، اگر از فرمول توان فعال استفاده می کنید، موارد زیر را دریافت می کنید:

P=U x I، که در آن:

U ولتاژ اندازه‌گیری شده بر حسب ولت است؛

I، جریان با آمپر اندازه‌گیری می‌شود؛ P توان اندازه‌گیری شده بر حسب وات یا ولت است. -آمپر.

اما فرمول دیگری وجود دارد که قانون ژول-لنز قبلا ذکر شده را توصیف می کند، طبق آن، توان حرارتی آزاد شده در طول عبور جریان برابر است با مجذور قدر آن، ضرب در مقاومت رسانا. گرم کردن هوای اطراف خط برق به معنای اتلاف انرژی است. از نظر تئوری، این تلفات به دو صورت قابل کاهش است. اولین آنها شامل کاهش مقاومت، یعنی ضخیم شدن سیم ها است. هر چه سطح مقطع بزرگتر باشد، مقاومت کمتر است وبرعکس اما من همچنین نمی خواهم فلز را بیهوده هدر دهم، گران است، در نهایت مس. علاوه بر این، مصرف مضاعف مواد هادی نه تنها منجر به افزایش هزینه، بلکه به وزن دهی نیز می شود که به نوبه خود منجر به افزایش پیچیدگی نصب خطوط بلند می شود. و پشتیبانی قوی تر مورد نیاز خواهد بود. و ضرر فقط نصف می شود.

تصمیم

برای کاهش گرمایش سیم ها در هنگام انتقال برق، باید میزان جریان عبوری را کاهش داد. این کاملا واضح است، زیرا نصف شدن آن منجر به کاهش چهار برابری ضرر خواهد شد. اگه ده بار چی؟ وابستگی درجه دوم است یعنی ضررها صد برابر کمتر می شود! اما برق باید همان "نوسان" باشد، که مورد نیاز کل مصرف کنندگانی است که در انتهای دیگر خط انتقال نیرو، گاهی صدها کیلومتر دورتر از نیروگاه، منتظر آن هستند. نتیجه گیری خود نشان می دهد که لازم است ولتاژ را به همان میزانی که جریان کاهش می یابد افزایش دهید. پست ترانسفورماتور در ابتدای خط انتقال فقط برای این کار طراحی شده است. سیم ها با ولتاژ بسیار بالا از آن خارج می شوند که در ده ها کیلو ولت اندازه گیری می شود. در سراسر فاصله ای که نیروگاه حرارتی، نیروگاه برق آبی یا نیروگاه هسته ای را از محلی که در آن آدرس داده می شود جدا می کند، انرژی با جریان کمی (نسبتا) حرکت می کند. از طرف دیگر مصرف کننده نیاز به دریافت برق با پارامترهای استاندارد داده شده دارد که در کشور ما با ولتاژ 220 ولت (یا اینترفاز 380 ولت) مطابقت دارد. اکنون ما به یک پله بالا نیاز نداریم، همانطور که در ورودی یک خط برق قرار دارد، بلکه به یک پست پایین تر نیاز داریم. انرژی الکتریکی به دستگاه های توزیع عرضه می شود تا چراغ ها در خانه ها روشن باشند وروتورهای ماشین در کارخانه ها می چرخیدند.

در غرفه چیست؟

با توجه به مطالب بالا مشخص می شود که مهمترین قسمت در یک پست ترانسفورماتور و معمولاً سه فاز است. ممکن است چندین مورد وجود داشته باشد. به عنوان مثال، ترانسفورماتور سه فاز را می توان با سه ترانسفورماتور تک فاز جایگزین کرد. تعداد بیشتر ممکن است به دلیل مصرف برق بالا باشد. طراحی این دستگاه متفاوت است اما در هر صورت ابعاد چشمگیری دارد. هرچه قدرت بیشتری به مصرف کننده داده شود، ساختار جدی تر به نظر می رسد. با این حال، دستگاه یک پست الکتریکی پیچیده تر است و شامل چیزی بیش از یک ترانسفورماتور نیست. همچنین تجهیزاتی برای تعویض و محافظت از یک واحد گران قیمت و اغلب برای خنک کردن آن طراحی شده است. قسمت برق ایستگاه ها و پست ها نیز شامل تابلوهای مجهز به تجهیزات کنترل و اندازه گیری می باشد.

ترانسفورماتور

وظیفه اصلی این ساختار انتقال انرژی به مصرف کننده است. قبل از ارسال باید ولتاژ را افزایش داده و پس از دریافت آن تا حد استاندارد کاهش داد.

با تمام این واقعیت که مدار یک پست برق شامل عناصر زیادی است، اصلی ترین آن هنوز یک ترانسفورماتور است. هیچ تفاوت اساسی بین دستگاه این محصول در منبع تغذیه معمولی لوازم خانگی و طرح های صنعتی پرقدرت وجود ندارد. ترانسفورماتور از سیم پیچی (اولیه و ثانویه) و یک مدار مغناطیسی ساخته شده از فرومغناطیس، یعنی ماده ای (فلزی) که میدان مغناطیسی را تقویت می کند، تشکیل شده است. محاسبهاین دستگاه یک کار آموزشی کاملا استاندارد برای یک دانشجوی یک دانشگاه فنی است. تفاوت اصلی بین ترانسفورماتور پست و همتایان کم قدرت آن که علاوه بر اندازه قابل توجه است، وجود یک سیستم خنک کننده است که مجموعه ای از خطوط لوله نفت است که سیم پیچ های گرم شده را احاطه کرده اند. با این حال، طراحی پست‌های الکتریکی کار آسانی نیست، زیرا عوامل زیادی باید در نظر گرفته شوند، از شرایط آب و هوایی گرفته تا ماهیت بار.

قدرت کششی

این فقط خانه ها و مشاغل نیستند که برق مصرف می کنند. همه چیز در اینجا واضح است، شما باید 220 ولت AC را نسبت به شین خنثی یا 380 ولت بین فازها با فرکانس 50 هرتز اعمال کنید. اما حمل و نقل برقی شهری نیز وجود دارد. ترامواها و واگن برقی ها نیاز به ولتاژ متناوب ندارند، بلکه ثابت هستند. و متفاوت. روی سیم تماس تراموا (نسبت به زمین، یعنی ریل) باید 750 ولت وجود داشته باشد و ترولی‌بوس روی یک هادی صفر و 600 ولت DC از طرف دیگر نیاز دارد، محافظ‌های چرخ لاستیکی عایق هستند. این بدان معنی است که یک پست مجزا بسیار قدرتمند مورد نیاز است. انرژی الکتریکی روی آن تبدیل می شود، یعنی اصلاح می شود. قدرت آن بسیار زیاد است، جریان در مدار در هزاران آمپر اندازه گیری می شود. به چنین دستگاهی پیش نویس می گویند.

محافظت پست

هم ترانسفورماتور و هم یکسو کننده قدرتمند (در مورد منابع تغذیه کششی) گران هستند. اگر وجود داردیک وضعیت اضطراری، یعنی یک اتصال کوتاه، یک جریان در مدار سیم پیچ ثانویه (و در نتیجه، اولیه) ظاهر می شود. یعنی سطح مقطع هادی ها محاسبه نمی شود. پست ترانسفورماتور الکتریکی به دلیل تولید گرمای مقاومتی شروع به گرم شدن خواهد کرد. اگر چنین سناریویی پیش بینی نشده باشد، در نتیجه یک اتصال کوتاه در هر یک از خطوط محیطی، سیم سیم پیچ ذوب یا می سوزد. برای جلوگیری از این اتفاق از روش های مختلفی استفاده می شود. اینها حفاظت های دیفرانسیل، گاز و جریان اضافه هستند.

دیفرانسیل مقادیر جریان مدار و سیم پیچ ثانویه را مقایسه می کند. حفاظت از گاز زمانی فعال می شود که محصولات احتراق عایق، روغن و غیره در هوا ظاهر شوند. هنگامی که جریان از حداکثر مقدار تنظیم شده بیشتر شود، حفاظت جریان ترانسفورماتور را خاموش می کند.

پست ترانسفورماتور نیز باید در صورت برخورد صاعقه به طور خودکار خاموش شود.

انواع پست

آنها از نظر قدرت، هدف و دستگاه متفاوت هستند. آنهایی از آنها که فقط برای افزایش یا کاهش ولتاژ کار می کنند ترانسفورماتور نامیده می شوند. اگر تغییر در پارامترهای دیگر نیز مورد نیاز باشد (تثبیت یا تثبیت فرکانس)، آن پست پست تبدیل کننده نامیده می شود.

با توجه به طراحی معماری آنها، پست‌های فرعی می‌توانند متصل، توکار (در مجاورت تأسیسات اصلی)، داخل فروشگاه (واقع در داخل تأسیسات تولید) یا نمایانگر یک ساختمان کمکی جداگانه باشند. در برخی موارد، هنگامی که به قدرت بالا نیاز نیست (هنگام سازماندهی منبع تغذیهسکونتگاه های کوچک)، از ساختار دکل پست ها استفاده می شود. گاهی اوقات از دکل های انتقال نیرو برای قرار دادن ترانسفورماتور استفاده می شود که تمام تجهیزات لازم (فیوز، برقگیر، قطع کننده و …) روی آن نصب شده است.

شبکه ها و پست های برق بر اساس ولتاژ (تا 1000 کیلوولت یا بیشتر، یعنی ولتاژ بالا) و توان (مثلاً از 150 VA تا 16 هزار کیلو ولت آمپر) طبقه بندی می شوند.

بر اساس علامت شماتیک اتصال خارجی، پست ها به گره، بن بست، عبوری و انشعاب تقسیم می شوند.

درون سلول

فضای داخل پست که در آن ترانسفورماتورها، شینه ها و تجهیزاتی که عملکرد کل دستگاه را تضمین می کند، محفظه نامیده می شود. می توان آن را حصار یا بسته کرد. تفاوت بین راه های بیگانگی آن از فضای اطراف کم است. اتاق بسته یک اتاق کاملاً ایزوله است و محفظه حصارکشی شده در پشت دیوارهای غیر جامد (مشبک یا مشبک) قرار دارد. آنها به عنوان یک قاعده توسط شرکت های صنعتی طبق طرح های استاندارد ساخته می شوند. تعمیر و نگهداری سیستم های منبع تغذیه توسط پرسنل آموزش دیده با مجوز و صلاحیت های لازم، تایید شده توسط یک سند رسمی در مورد مجوز کار در خطوط فشار قوی انجام می شود. نظارت عملیاتی بر عملکرد پست توسط یک برقکار یا مهندس نیرو در حال انجام، واقع در نزدیکی تابلوی اصلی، که ممکن است از راه دور از پست قرار داشته باشد، انجام می شود.

توزیع

عملکرد مهم دیگری نیز وجود دارد که پست برق انجام می دهد. انرژی الکتریکی بین آنها توزیع می شودمصرف کنندگان طبق استانداردهای خود و علاوه بر آن بار سه فاز باید تا حد امکان یکنواخت باشد. برای اینکه این کار با موفقیت حل شود، دستگاه های توزیع وجود دارد. تابلو برق با همان ولتاژ کار می کند و شامل وسایلی است که سوئیچینگ را انجام می دهند و خطوط را از اضافه بار محافظت می کنند. کلید توسط فیوزها و بریکرها (تک قطبی، یکی برای هر فاز) به ترانسفورماتور متصل می شود. دستگاه های توزیع با توجه به موقعیت مکانی به دو دسته باز (واقع در هوای آزاد) و بسته (واقع در داخل خانه) تقسیم می شوند.

ایمنی

کلیه کارهای انجام شده در پست برق به عنوان خطرناک طبقه بندی می شوند، بنابراین، برای اطمینان از ایمنی کار نیاز به اقدامات اضطراری دارد. اصولاً تعمیرات و نگهداری با خاموشی کامل یا جزئی انجام می شود. پس از قطع ولتاژ (برق می گویند "حذف")، مشروط بر اینکه تمام تلرانس های لازم وجود داشته باشد، میله های حامل جریان به زمین متصل می شوند تا از فعال شدن تصادفی جلوگیری شود. علائم هشدار دهنده "مردم در حال کار هستند" و "روشن نکنید!" نیز برای این در نظر گرفته شده است. کارکنانی که در پست های فشار قوی خدمت می کنند به طور سیستماتیک آموزش می بینند و مهارت ها و دانش کسب شده به طور دوره ای نظارت می شوند. تلرانس شماره 4 حق انجام کار بر روی تاسیسات الکتریکی بالای 1 کیلو ولت را می دهد.