Rozvod elektriny: rozvodne, potrebné vybavenie, distribučné podmienky, aplikačné, účtovné a kontrolné pravidlá

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Ako prebieha distribúcia elektriny a jej prenos od hlavného zdroja energie k spotrebiteľovi? Táto problematika je pomerne komplikovaná, keďže zdrojom je rozvodňa, ktorá môže byť umiestnená v značnej vzdialenosti od mesta, ale energia musí byť dodávaná s maximálnou účinnosťou. Tento problém by sa mal zvážiť podrobnejšie.

Všeobecný popis procesu

Ako už bolo spomenuté, pôvodným objektom, odkiaľ začína distribúcia elektriny, je dnes elektráreň. V súčasnosti existujú tri hlavné typy staníc, ktoré môžu zásobovať spotrebiteľov elektrinou. Môže ísť o tepelnú elektráreň (TPP), vodnú elektráreň (HPP) a jadrovú elektráreň (JE). Okrem týchto základných typov existujú aj solárne alebo veterné stanice, tie sa však využívajú skôr na lokálne účely.

Tieto tri typy staníc sú zdrojom aj prvým miestom distribúcie elektriny. PreAby sa mohol uskutočniť taký proces, akým je prenos elektrickej energie, je potrebné výrazne zvýšiť napätie. Čím ďalej je spotrebiteľ, tým vyššie by malo byť napätie. Takže zvýšenie môže dosiahnuť až 1150 kV. Na zníženie intenzity prúdu je potrebné zvýšenie napätia. V tomto prípade tiež klesá odpor v drôtoch. Tento efekt vám umožňuje prenášať prúd s najmenšou stratou výkonu. Na zvýšenie napätia na požadovanú hodnotu má každá stanica zvyšovací transformátor. Po prechode úsekom s transformátorom je elektrický prúd pomocou elektrického vedenia prenášaný do centrálneho distribučného centra. PIU je centrálna distribučná stanica, kde sa elektrina distribuuje priamo.

Všeobecný popis aktuálnej cesty

Zariadenia ako centrálne distribučné centrum sú už v tesnej blízkosti miest, obcí a pod. Tu prebieha nielen distribúcia, ale aj pokles napätia na 220 alebo 110 kV. Potom sa elektrina prenáša do rozvodní, ktoré sa už nachádzajú v meste.

Pri prechode cez takéto malé rozvodne napätie opäť klesne, ale na 6-10 kV. Potom sa prenos a distribúcia elektriny uskutočňuje prostredníctvom transformátorových bodov umiestnených v rôznych častiach mesta. Tu tiež stojí za zmienku, že prenos energie v rámci mesta do trafostanice už nie je realizovaný pomocou elektrického vedenia, ale pomocou uložených podzemných káblov. Je to oveľa výhodnejšie ako použitie elektrického vedenia. Transformátorový bod je posledným zariadenímv ktorej prebieha distribúcia a prenos elektriny, ako aj jej zníženie naposledy. V takýchto priestoroch sa napätie zníži na už známych 0,4 kV, teda 380 V. Potom sa prenesie do súkromných, viacposchodových budov, garážových družstiev atď.

Ak sa stručne zamyslíme nad prenosovou cestou, je to približne nasledovné: zdroj energie (elektráreň 10 kV) - zvyšovací transformátor do 110-1150 kV - vedenie na prenos energie - rozvodňa so znižovacím transformátorom - transformátorový bod s úbytkom napätia na 10- 0,4 kV - odberatelia (súkromný sektor, obytné budovy a pod.)

Funkcie procesu

Výroba a distribúcia elektriny, ako aj proces jej prenosu má dôležitú vlastnosť – všetky tieto procesy sú nepretržité. Inými slovami, výroba elektrickej energie sa časovo zhoduje s procesom jej spotreby, a preto sú elektrárne, siete a prijímače vzájomne prepojené takou koncepciou, akou je bežný režim. Táto vlastnosť si vyžaduje organizáciu energetických systémov, aby boli efektívnejšie pri výrobe a distribúcii elektriny.

Tu je veľmi dôležité pochopiť, čo je to taký energetický systém. Ide o súbor všetkých staníc, elektrických vedení, rozvodní a iných tepelných sietí, ktoré sú vzájomne prepojené takou vlastnosťou ako spoločný režim, ako aj jeden proces výroby elektrickej energie. Okrem toho sa procesy transformácie a distribúcie v týchto oblastiach vykonávajú podľa všeobecnejspustený celý tento systém.

Hlavnou pracovnou jednotkou v takýchto systémoch je elektrická inštalácia. Toto zariadenie je určené na výrobu, premenu, prenos a distribúciu elektriny. Túto energiu prijímajú elektrické prijímače. Pokiaľ ide o samotné inštalácie, v závislosti od prevádzkového napätia sú rozdelené do dvoch tried. Prvá kategória pracuje s napätím do 1000 V a druhá naopak s napätím od 1000 V a viac.

Okrem toho existujú aj špeciálne zariadenia na príjem, prenos a distribúciu elektriny - rozvádzač (RU). Ide o elektroinštaláciu, ktorá pozostáva z takých konštrukčných prvkov, ako sú prefabrikované a spojovacie prípojnice, zariadenia na spínanie a istenie, automatizácia, telemechanika, meracie prístroje a pomocné zariadenia. Tieto jednotky sú tiež rozdelené do dvoch kategórií. Prvým sú otvorené zariadenia, ktoré je možné prevádzkovať vonku, a uzavreté, ktoré sa používajú iba vo vnútri budovy. Čo sa týka prevádzky takýchto zariadení v rámci mesta, vo väčšine prípadov sa využíva druhá možnosť.

Jednou z posledných hraníc systému prenosu a distribúcie elektriny je rozvodňa. Ide o objekt, ktorý pozostáva z rozvádzača do 1000 V a od 1000 V, ako aj z výkonových transformátorov a iných pomocných jednotiek.

Zohľadnenie schémy distribúcie energie

Aby sme sa bližšie pozreli na proces výroby, prenosu a distribúcieelektriny, môžete si vziať ako príklad blokovú schému dodávky elektriny do mesta.

V tomto prípade proces začína tým, že generátory v štátnej okresnej elektrárni (štátna krajská elektráreň) generujú napätie 6, 10 alebo 20 kV. V prítomnosti takéhoto napätia nie je ekonomické prenášať ho na vzdialenosť viac ako 4-6 km, pretože dôjde k veľkým stratám. Aby sa výrazne znížila strata výkonu, je v prenosovom vedení zahrnutý výkonový transformátor, ktorý je určený na zvýšenie napätia na hodnoty 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Hodnota sa volí podľa toho, ako ďaleko je spotrebiteľ. Nasleduje bod znižovania elektrickej energie, ktorý je prezentovaný vo forme znižovacej rozvodne umiestnenej v meste. Napätie sa zníži na 6-10 kV. Tu je potrebné dodať, že takáto rozvodňa pozostáva z dvoch častí. Prvá časť otvoreného typu je navrhnutá pre napätie 110-220 kV. Druhá časť je uzavretá, obsahuje zariadenie na distribúciu energie (RU), určené pre napätie 6-10 kV.

Časti schémy dodávky elektriny

Okrem zariadení, ktoré už boli uvedené, sú súčasťou energetického systému aj objekty ako prívodné káblové vedenie - PKL, rozvodné káblové vedenie - RKL, káblové vedenie s napätím 0,4 kV - KL, typ vstupu rozvádzača v bytovom dome - ASU, hlavná znižovacia rozvodňa závodu - GPP, rozvodná skriňa alebo rozvádzačovládacie panelové zariadenie umiestnené v prevádzke a navrhnuté pre 0,4 kV.

V okruhu môže byť aj taká sekcia ako centrum napájania - CPU. Tu je dôležité poznamenať, že tento objekt môže byť reprezentovaný dvoma rôznymi zariadeniami. Môže to byť sekundárny rozvádzač napätia v znižovacej rozvodni. Okrem toho bude obsahovať aj zariadenie, ktoré bude vykonávať funkcie regulácie napätia a jeho následného dodania spotrebiteľom. Druhou verziou je transformátor na prenos a rozvod elektriny, prípadne rozvádzač napätia generátora priamo v elektrárni.

Za zmienku stojí, že CPU je vždy pripojené k distribučnému bodu RP. Vedenie, ktoré tieto dva objekty spája, nemá rozvod elektrickej energie po celej dĺžke. Takéto vedenia sa zvyčajne nazývajú káblové vedenia.

Dnes je možné v elektrickej sieti použiť také zariadenia ako KTP - kompletná transformačná stanica. Pozostáva z niekoľkých transformátorov, distribučného alebo vstupného zariadenia, určených na prevádzku s napätím 6-10 kV. Súprava obsahuje aj rozvádzač pre 0,4 kV. Všetky tieto zariadenia sú navzájom prepojené prúdovými vodičmi a súprava sa dodáva hotová alebo pripravená na montáž. Príjem a distribúcia elektriny sa môže uskutočňovať aj na vysokých konštrukciách alebo na vežiach na prenos energie. Takéto konštrukcie sa nazývajú buď stĺpové alebo stožiarové transformačné stanice.(ITP).

Elektrické prijímače prvej kategórie

V súčasnosti existujú tri kategórie elektrických prijímačov, ktoré sa líšia stupňom spoľahlivosti.

Do prvej kategórie elektrických prijímačov patria tie predmety, pri ktorých výpadku prúdu dochádza k pomerne vážnym problémom. Medzi tieto patria: ohrozenie ľudského života, vážne škody na národnom hospodárstve, poškodenie drahých zariadení hlavnej skupiny, hromadné chybné výrobky, zničenie zavedeného technologického procesu výroby a distribúcie elektriny, možné narušenie pri prevádzkovaní dôležitých prvkov verejných služieb. Medzi takéto elektrické prijímače patria budovy s veľkým množstvom ľudí, napríklad divadlo, supermarket, obchodný dom atď. Do tejto skupiny patrí aj elektrifikovaná doprava (metro, trolejbus, električka).

Pokiaľ ide o dodávku elektrickej energie do týchto stavieb, musia byť zabezpečené elektrickou energiou z dvoch navzájom nezávislých zdrojov. Odpojenie od siete takýchto objektov je povolené len na dobu, počas ktorej bude spustený záložný zdroj energie. Inými slovami, systém distribúcie energie musí zabezpečiť rýchly prechod z jedného zdroja na druhý v prípade núdze. V tomto prípade sa za nezávislý zdroj energie považuje ten, na ktorom zostane napätie, aj keď zmizne na iných zdrojoch, ktoré napájajú rovnaký elektrický prijímač.

Do prvej kategórie patria aj zariadenia, ktoré musia byť napájané z troch nezávislých zdrojov naraz. Ide o špeciálnu skupinu, ktorej práca musí byť zabezpečená nepretržite. To znamená, že odpojenie od napájania nie je povolené ani po dobu zapnutia núdzového zdroja. Najčastejšie do tejto skupiny patria prijímače, ktorých porucha znamená ohrozenie ľudského života (výbuch, požiar atď.).

Prijímače druhej a tretej kategórie

Systémy rozvodov elektriny s napojením druhej kategórie elektrických prijímačov zahŕňajú také zariadenia, pri ktorých po vypnutí napájania dôjde k masívnym výpadkom pracovných mechanizmov a priemyselnej dopravy, k nedostatku produktov, ako aj k výpadkom aktivít veľkého počtu ľudí žijúcich tak v rámci mesta, ako aj mimo neho. Do tejto skupiny elektrických prijímačov patria obytné budovy nad 4. poschodím, školy a nemocnice, elektrárne, ktorých výpadok prúdu nepovedie k výpadku drahých zariadení, ako aj ďalšie skupiny elektrospotrebičov s celkovým zaťažením 400 až 10 000 kV.

Ako zdroje energie v tejto kategórii by mali fungovať dve nezávislé stanice. Okrem toho je odpojenie od hlavného zdroja energie týchto zariadení povolené, kým službukonajúci personál nespustí záložný zdroj alebo to neurobí tím pracovníkov v najbližšej napájacej stanici.

Pokiaľ ide o tretiu kategóriu prijímačov, potom dovlastnia všetky zvyšné zariadenia, ktoré je možné napájať len z 1 napájacieho zdroja. Okrem toho je povolené odpojenie od siete takýchto prijímačov na dobu opravy alebo výmeny poškodeného zariadenia na dobu nie dlhšiu ako jeden deň.

Hlavná schéma dodávky a rozvodu elektrickej energie

Riadenie distribúcie elektriny a jej prenosu od zdroja k prijímaču tretej kategórie v rámci mesta je najjednoduchšie realizované pomocou radiálnej slepej schémy. Takáto schéma má však jednu významnú nevýhodu, a to, že ak zlyhá ktorýkoľvek prvok systému, všetky prijímače pripojené k takejto schéme zostanú bez napájania. Toto bude pokračovať, kým nebude poškodená časť reťaze vymenená. Kvôli tomuto nedostatku sa neodporúča používať takúto schému prepínania.

Ak hovoríme o pripojení a distribúcii energie pre prijímače druhej a tretej kategórie, potom tu môžete použiť kruhovú schému zapojenia. Pri takomto zapojení, ak vypadne jedno z elektrických vedení, môžete obnoviť napájanie všetkých prijímačov pripojených do takejto siete v manuálnom režime, ak vypnete napájanie z hlavného zdroja a spustíte záložný. Kruhový okruh sa líši od radiálneho okruhu tým, že má špeciálne sekcie, na ktorých sú odpojovače alebo spínače vo vypnutom režime. Ak je poškodený hlavný zdroj napájania, môžu sa zapnúť, aby sa obnovila dodávka, ale zo záložnej linky. Tiež poslúžidobrá výhoda, ak je potrebné vykonať nejaké opravy na hlavnom vedení. Prerušenie napájania takejto linky je povolené na dobu asi dvoch hodín. Tento čas stačí na vypnutie poškodeného hlavného zdroja energie a pripojenie zálohy k sieti tak, aby distribuovala elektrinu.

Existuje ešte spoľahlivejší spôsob pripojenia a distribúcie energie - ide o schému s paralelným zapojením dvoch prívodných vedení alebo zavedením automatického pripojenia záložného zdroja. Pri takejto schéme bude poškodené vedenie odpojené od všeobecného distribučného systému pomocou dvoch spínačov umiestnených na každom konci vedenia. Dodávka elektriny sa v tomto prípade bude vykonávať v stále neprerušovanom režime, ale už cez druhú linku. Táto schéma je relevantná pre prijímače druhej kategórie.

Schémy distribúcie pre prvú kategóriu prijímačov

Čo sa týka distribúcie energie na napájanie prijímačov prvej kategórie, v tomto prípade je potrebné pripojiť sa z dvoch nezávislých energetických centier súčasne. Okrem toho takéto schémy často nepoužívajú jeden distribučný bod, ale dva, a vždy je k dispozícii automatický záložný systém napájania.

Pre elektrické prijímače, ktoré patria do prvej kategórie, je na vstupných distribučných zariadeniach nainštalované automatické prepínanie na záložné napájanie. Pri takomto systéme pripojenia je distribúcia elektrického prúdusa vykonáva pomocou dvoch elektrických vedení, z ktorých každé sa vyznačuje napätím do 1 kV a je tiež pripojené k nezávislým transformátorom.

Iné schémy distribúcie a napájania prijímača

Pre čo najefektívnejšiu distribúciu elektriny do prijímačov druhej kategórie môžete použiť obvod s nadprúdovou ochranou pre jeden alebo dva RP, ako aj obvod s automatickým záložným napájaním. Je tu však určitá požiadavka. Tieto schémy je možné použiť iba vtedy, ak náklady na materiálne zdroje na ich usporiadanie nestúpnu o viac ako 5% v porovnaní s usporiadaním manuálneho prechodu na záložný zdroj energie. Okrem toho je potrebné vybaviť takéto úseky tak, aby jedna linka mohla prevziať záťaž od druhej, berúc do úvahy krátkodobé preťaženie. Je to nevyhnutné, pretože ak jeden z nich zlyhá, distribúcia všetkého napätia sa prenesie na zostávajúce.

Existuje pomerne bežná schéma zapojenia a distribúcie lúčov. V tomto prípade bude jeden distribučný bod napájaný dvoma rôznymi transformátormi. Ku každému z nich je pripojený kábel, ktorého napätie nepresahuje 1000 V. Každý z transformátorov je vybavený aj jedným stýkačom, ktorý je určený na automatické spínanie záťaže z jednej pohonnej jednotky na druhú, ak niektorý z nich napätie zmizne.

Keď zhrnieme spoľahlivosť siete, toto je jedna z najdôležitejších požiadaviek, ktoré musia byťzabezpečiť, aby distribúcia energie nebola prerušená. Na dosiahnutie maximálnej spoľahlivosti je potrebné nielen použiť najvhodnejšie schémy dodávok pre každú kategóriu. Dôležitý je aj výber správnych značiek káblov, ako aj ich hrúbky a prierezu s prihliadnutím na ich tepelné a výkonové straty pri toku prúdu. Dôležité je tiež dodržiavať pravidlá technickej prevádzky a technológiu vykonávania všetkých elektroinštalačných prác.

Na základe vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že zariadenie na príjem a distribúciu elektriny, ako aj jej dodávanie od zdroja ku konečnému spotrebiteľovi alebo prijímaču, nie je až taký zložitý proces.