Čo je elektrická rozvodňa? Elektrické rozvodne a rozvádzače

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-09 14:15

Elektrotechnici vedia, čo sú elektrárne a rozvodne, na čo slúžia a ako fungujú. Vedia vypočítať ich výkon a všetky potrebné parametre, ako je počet závitov, prierez drôtu a rozmery magnetického obvodu. Toto sa učia študenti na technických univerzitách a technických školách. Ľudia so vzdelaním v oblasti slobodných umení sa domnievajú, že stavby, často stojace osamotene vo forme domov bez okien (milovníčky graffiti ich milujú maľujú), sú potrebné na zásobovanie domácností a podnikov energiou a nemali by byť preniknuté, hrozivé emblémy vo forme lebiek a bleskov hovoria výrečne o tomto pripojenom k nebezpečným predmetom. Možno mnohí nepotrebujú vedieť viac, ale informácie nie sú nikdy zbytočné.

Trošku fyziky

Elektrina je komodita, za ktorú musíte platiť a je škoda, ak sa ňou plytvá. A tomu sa ako pri každej výrobe nevyhneme, úlohou je len znížiť zbytočné straty. Energia sa rovná výkonu vynásobenému časom, takže pri ďalšom uvažovaní môžeme s týmto pojmom operovať, tzvako čas neustále plynie a nemožno ho vrátiť späť, ako hovorí pieseň. Elektrická energia sa v hrubom priblížení, bez zohľadnenia reaktívneho zaťaženia, rovná súčinu napätia a prúdu. Ak to zvážime podrobnejšie, do vzorca vstúpi kosínus phi, ktorý určuje pomer spotrebovanej energie s jej užitočnou zložkou, nazývanou aktívna. Tento dôležitý ukazovateľ však priamo nesúvisí s otázkou, prečo je potrebná rozvodňa. Elektrická energia teda závisí od dvoch hlavných prispievateľov k Ohmovým a Joule-Lenzovým zákonom, napätia a prúdu. Malý prúd a vysoké napätie môžu produkovať rovnaký výkon ako naopak, vysoký prúd a nízke napätie. Zdalo by sa, aký je v tom rozdiel? A je a veľmi veľký.

Ohrievať vzduch? Oheň

Ak teda použijete vzorec aktívneho výkonu, získate nasledovné:

P=U x I, kde:

U je napätie merané vo voltoch;

I je prúd meraný v ampéroch;P je výkon meraný vo wattoch alebo voltoch -Ampéry.

Existuje však ešte jeden vzorec, ktorý popisuje už spomínaný Joule-Lenzov zákon, podľa ktorého sa tepelný výkon uvoľnený pri prechode prúdu rovná druhej mocnine jeho veľkosti, vynásobenej odporom vodiča. Ohrievanie vzduchu okolo elektrického vedenia znamená plytvanie energiou. Teoreticky je možné tieto straty znížiť dvoma spôsobmi. Prvý z nich zahŕňa zníženie odporu, to znamená zhrubnutie drôtov. Čím väčší je prierez, tým nižší je odpor anaopak. Ale tiež nechcem plytvať kovom nadarmo, je to drahé, koniec koncov meď. Okrem toho dvojitá spotreba materiálu vodičov povedie nielen k zvýšeniu nákladov, ale aj k váženiu, čo zase povedie k zvýšeniu zložitosti inštalácie výškových vedení. A podpery budú potrebné silnejšie. A straty budú len polovičné.

Rozhodnutie

Na zníženie zahrievania vodičov počas prenosu energie je potrebné znížiť množstvo prechádzajúceho prúdu. To je celkom jasné, pretože jeho zníženie na polovicu povedie k štvornásobnému zníženiu strát. Čo ak desaťkrát? Závislosť je kvadratická, čo znamená, že straty budú stokrát menšie! Ale výkon musí byť „hojdačka“rovnaký, aký potrebuje súhrn spotrebiteľov, ktorí naň čakajú na druhom konci elektrického vedenia, niekedy aj stovky kilometrov od elektrárne. Záver naznačuje, že je potrebné zvýšiť napätie o rovnakú hodnotu, ako sa zníži prúd. Práve na to je určená trafostanica na začiatku prenosového vedenia. Drôty z neho vychádzajú pod veľmi vysokým napätím, meraným v desiatkach kilovoltov. Po celej vzdialenosti oddeľujúcej tepelnú elektráreň, vodnú elektráreň alebo jadrovú elektráreň od lokality, kde je riešená, prechádza energia malým (relatívne) prúdom. Spotrebiteľ na druhej strane potrebuje prijímať energiu s danými štandardnými parametrami, ktoré u nás zodpovedajú 220 voltom (alebo medzifázovému 380 V). Teraz nepotrebujeme zvýšenie výkonu, ako na vstupe elektrického vedenia, ale znižovaciu rozvodňu. Elektrická energia sa dodáva do rozvodných zariadení tak, aby sa v domoch svietilo, resprotory strojov sa točili v továrňach.

Čo je v stánku?

Z vyššie uvedeného je zrejmé, že najdôležitejšou časťou v rozvodni je transformátor, a zvyčajne trojfázový. Môže ich byť niekoľko. Napríklad trojfázový transformátor môže byť nahradený tromi jednofázovými. Väčší počet môže byť spôsobený vysokou spotrebou energie. Dizajn tohto zariadenia je odlišný, no v každom prípade má pôsobivé rozmery. Čím viac energie sa dáva spotrebiteľovi, tým vážnejšie vyzerá štruktúra. Zariadenie elektrickej rozvodne je však zložitejšie a zahŕňa viac ako len transformátor. Nechýba ani zariadenie určené na spínanie a ochranu drahej jednotky a najčastejšie na jej chladenie. Elektrická časť staníc a rozvodní obsahuje aj rozvádzače vybavené riadiacou a meracou technikou.

Transformátor

Hlavnou úlohou tejto štruktúry je dodávať energiu spotrebiteľovi. Pred odoslaním je potrebné zvýšiť napätie a po jeho prijatí znížiť na štandardnú úroveň.

Vzhľadom na to, že obvod elektrickej rozvodne obsahuje veľa prvkov, hlavným je stále transformátor. Neexistuje žiadny zásadný rozdiel medzi zariadením tohto produktu v bežnom napájaní domáceho spotrebiča a vysokovýkonným priemyselným dizajnom. Transformátor pozostáva z vinutia (primárneho a sekundárneho) a magnetického obvodu vyrobeného z feromagnetu, teda materiálu (kovu), ktorý zosilňuje magnetické pole. Kalkuláciatohto zariadenia je celkom štandardná vzdelávacia úloha pre študenta technickej univerzity. Hlavným rozdielom medzi transformátorom rozvodne a jeho menej výkonnými náprotivkami, ktorý je nápadný, okrem veľkosti, je prítomnosť chladiaceho systému, čo je súbor ropovodov obopínajúcich vyhrievané vinutia. Navrhovanie elektrických rozvodní však nie je ľahká úloha, pretože je potrebné vziať do úvahy veľa faktorov, od klimatických podmienok až po charakter zaťaženia.

Trakčná sila

Elektrinu nespotrebúvajú len domácnosti a firmy. Tu je všetko jasné, musíte použiť striedavé napätie 220 voltov vzhľadom na neutrálnu zbernicu alebo 380 V medzi fázami pri frekvencii 50 Hz. Existuje však aj mestská elektrická doprava. Električky a trolejbusy vyžadujú napätie nie striedavé, ale konštantné. A rôzne. Na troleji električky (vzhľadom k zemi, teda koľajniciam) má byť 750 Voltov a trolejbus potrebuje na jednom vodiči nulu a na druhom 600 Voltov na jednosmerný prúd, gumené chrániče kolies sú izolanty. To znamená, že je potrebná samostatná veľmi výkonná rozvodňa. Elektrická energia sa na ňom premieňa, čiže usmerňuje. Jeho výkon je veľmi veľký, prúd v obvode sa meria v tisíckach ampérov. Takéto zariadenie sa nazýva ťahacie zariadenie.

Ochrana rozvodne

Transformátor aj výkonný usmerňovač (v prípade trakčných zdrojov) sú drahé. Ak existujenúdzová situácia, konkrétne skrat, sa v obvode sekundárneho vinutia (a následne aj v primárnom) objaví prúd. To znamená, že prierez vodičov sa nevypočítava. Elektrická transformátorová rozvodňa sa začne zahrievať v dôsledku vytvárania odporového tepla. Ak sa takýto scenár nepredpokladá, potom sa v dôsledku skratu v niektorom z periférnych vedení navíjací drôt roztopí alebo spáli. Aby sa tomu zabránilo, používajú sa rôzne metódy. Ide o diferenciálne, plynové a nadprúdové ochrany.

Diferenciál porovnáva hodnoty prúdu v obvode a sekundárnom vinutí. Plynová ochrana sa aktivuje, keď sa vo vzduchu objavia produkty spaľovania izolácie, oleja atď. Prúdová ochrana vypne transformátor, keď prúd prekročí maximálnu nastavenú hodnotu.

Transformátorňa by sa mala automaticky vypnúť aj v prípade úderu blesku.

Typy rozvodní

Odlišujú sa výkonom, účelom a zariadením. Tie z nich, ktoré slúžia len na zvýšenie alebo zníženie napätia, sa nazývajú transformátor. Ak je potrebná aj zmena iných parametrov (usmernenie alebo stabilizácia frekvencie), potom sa rozvodňa nazýva transformačná rozvodňa.

Podľa architektonického riešenia môžu byť rozvodne pristavené, vstavané (susedia s hlavným objektom), intrashop (umiestnené vo vnútri výrobného objektu) alebo predstavujú samostatnú pomocnú budovu. V niektorých prípadoch, keď nie je potrebný vysoký výkon (pri organizovaní napájaniamalé osady), používa sa stožiarová konštrukcia rozvodní. Niekedy sa na umiestnenie transformátora používajú veže na prenos energie, na ktorých je namontované všetko potrebné vybavenie (poistky, zvodiče, odpojovače atď.).

Elektrické siete a rozvodne sú klasifikované podľa napätia (do 1000 kV alebo viac, to znamená vysokého napätia) a výkonu (napríklad od 150 VA do 16 tisíc kVA).

Podľa schematického označenia externého zapojenia sú rozvodne rozdelené na uzlové, slepé, priechodné a odbočné.

Vnútri bunky

Priestor vo vnútri rozvodne, v ktorom sú transformátory, prípojnice a zariadenia zabezpečujúce chod celého zariadenia, sa nazýva komora. Môže byť oplotený alebo uzavretý. Rozdiel medzi spôsobmi jeho odcudzenia od okolitého priestoru je malý. Uzavretá komora je úplne izolovaná miestnosť a oplotená je umiestnená za nepevnými (mrežovými alebo mrežovými) stenami. Vyrábajú ich spravidla priemyselné podniky podľa štandardných vzorov. Údržbu napájacích systémov vykonáva vyškolený personál s povolením a potrebnou kvalifikáciou, potvrdenou úradným dokladom o povolení na prácu na vysokonapäťových vedeniach. Prevádzkový dozor nad prevádzkou rozvodne vykonáva službukonajúci elektrikár alebo energetik, ktorý sa nachádza v blízkosti hlavného rozvádzača, ktorý môže byť umiestnený aj vzdialene od rozvodne.

Distribúcia

Existuje ďalšia dôležitá funkcia, ktorú elektrická rozvodňa vykonáva. Elektrická energia sa rozdeľuje medzispotrebitelia podľa ich noriem a navyše zaťaženie troch fáz by malo byť čo najrovnomernejšie. Aby bola táto úloha úspešne vyriešená, existujú distribučné zariadenia. Rozvádzač pracuje pri rovnakom napätí a obsahuje zariadenia, ktoré vykonávajú spínanie a chránia vedenia pred preťažením. Rozvádzač je pripojený k transformátoru pomocou poistiek a ističov (jednopólových, jeden pre každú fázu). Distribučné zariadenia podľa umiestnenia delíme na otvorené (umiestnené pod holým nebom) a uzavreté (umiestnené v interiéri).

Bezpečnosť

Všetky práce vykonávané v elektrickej rozvodni sú klasifikované ako obzvlášť rizikové, preto si vyžadujú mimoriadne opatrenia na zaistenie bezpečnosti práce. Opravy a údržba sa v zásade vykonávajú s úplným alebo čiastočným zatemnením. Po odpojení napätia (elektrikári hovoria „odstránené“), za predpokladu, že sú dodržané všetky potrebné tolerancie, sú prúdové tyče uzemnené, aby sa zabránilo náhodnej aktivácii. Na to sú určené aj výstražné tabule „Ľudia pracujú“a „Nezapínať!“. Personál obsluhujúci vysokonapäťové rozvodne je systematicky školený a zručnosti a nadobudnuté znalosti sú pravidelne monitorované. Tolerancia č. 4 dáva právo vykonávať práce na elektrických inštaláciách nad 1 kV.