Distribuzione dell'energia elettrica: sottostazioni, apparecchiature necessarie, condizioni di distribuzione, regole applicative, contabili e di controllo

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Come avviene la distribuzione dell'elettricità e la sua trasmissione dalla fonte di alimentazione principale al consumatore? La questione è piuttosto complicata, poiché la fonte è una sottostazione, che può essere ubicata a notevole distanza dalla città, ma l'energia deve essere erogata con la massima efficienza. Questo problema dovrebbe essere considerato in modo più dettagliato.

Descrizione generale del processo

Come accennato in precedenza, l'oggetto iniziale, da cui inizia la distribuzione dell'elettricità, oggi è una centrale elettrica. Al giorno d'oggi, ci sono tre tipi principali di stazioni in grado di fornire elettricità ai consumatori. Può essere una centrale termica (TPP), una centrale idroelettrica (HPP) e una centrale nucleare (NPP). Oltre a questi tipi di base, ci sono anche stazioni solari o eoliche, tuttavia queste vengono utilizzate per scopi più locali.

Questi tre tipi di stazioni sono sia la fonte che il primo punto di distribuzione dell'elettricità. PerPer eseguire un processo come la trasmissione di energia elettrica, è necessario aumentare significativamente la tensione. Più lontano è il consumatore, maggiore dovrebbe essere la tensione. Quindi, l'aumento può raggiungere fino a 1150 kV. Un aumento della tensione è necessario per diminuire l'intensità della corrente. In questo caso, anche la resistenza nei fili diminuisce. Questo effetto consente di trasferire corrente con la minima perdita di potenza. Per aumentare la tensione al valore desiderato, ogni stazione dispone di un trasformatore elevatore. Dopo aver attraversato la sezione con il trasformatore, la corrente elettrica viene trasmessa al centro di distribuzione centrale tramite linee elettriche. PIU è una stazione centrale di distribuzione in cui l'elettricità viene distribuita direttamente.

Descrizione generale del percorso attuale

Strutture come il centro di distribuzione centrale sono già nelle immediate vicinanze di città, villaggi, ecc. Qui non avviene solo la distribuzione, ma anche una caduta di tensione a 220 o 110 kV. Dopodiché, l'elettricità viene trasmessa alle sottostazioni situate già all'interno della città.

Quando si attraversano sottostazioni così piccole, la tensione scende di nuovo, ma a 6-10 kV. Successivamente, la trasmissione e la distribuzione dell'energia elettrica viene effettuata tramite punti di trasformazione dislocati in diverse parti della città. Vale anche la pena notare qui che la trasmissione di energia all'interno della città alla cabina di trasformazione non viene più effettuata con l'ausilio di linee elettriche, ma con l'ausilio di cavi interrati posati. Questo è molto più conveniente dell'uso di linee elettriche. Il punto trasformatore è l'ultima struttura attivain cui avviene la distribuzione e trasmissione dell'energia elettrica, nonché la sua riduzione per l'ultima volta. In tali aree, la tensione viene ridotta ai già familiari 0,4 kV, ovvero 380 V. Quindi viene trasferita a edifici privati a più piani, cooperative di garage, ecc.

Se consideriamo brevemente il percorso di trasmissione, esso è approssimativamente il seguente: fonte di energia (centrale da 10 kV) - trasformatore elevatore fino a 110-1150 kV - linea di trasmissione dell'energia - sottostazione con trasformatore abbassatore - punto del trasformatore con caduta di tensione fino a 10- 0,4 kV - utenze (settore privato, edifici residenziali, ecc.)

Caratteristiche del processo

La produzione e distribuzione di elettricità, così come il processo della sua trasmissione, ha una caratteristica importante: tutti questi processi sono continui. In altre parole, la produzione di energia elettrica coincide nel tempo con il processo del suo consumo, motivo per cui centrali, reti e ricevitori sono interconnessi da un concetto come il modo comune. Questa proprietà rende necessario organizzare i sistemi energetici per essere più efficienti nella produzione e distribuzione di energia elettrica.

Qui è molto importante capire cos'è un tale sistema energetico. Questo è un insieme di tutte le stazioni, linee elettriche, sottostazioni e altre reti di riscaldamento, che sono interconnesse da tale proprietà come modalità comune, nonché un unico processo per la produzione di energia elettrica. Inoltre, i processi di trasformazione e distribuzione in queste aree sono svolti nell'ambito del generaleeseguire l'intero sistema.

L'unità di lavoro principale in tali sistemi è l'installazione elettrica. Questa apparecchiatura è progettata per la produzione, conversione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica. Questa energia viene ricevuta dai ricevitori elettrici. Per quanto riguarda le installazioni stesse, a seconda della tensione di esercizio, sono divise in due classi. La prima categoria funziona con tensioni fino a 1000 V e la seconda, al contrario, con tensioni da 1000 V e oltre.

Inoltre, ci sono anche dispositivi speciali per la ricezione, la trasmissione e la distribuzione di elettricità: un quadro elettrico (RU). Si tratta di un impianto elettrico, costituito da elementi strutturali quali sbarre prefabbricate e di collegamento, dispositivi di manovra e protezione, automazione, telemeccanica, strumenti di misura e dispositivi ausiliari. Anche queste unità sono divise in due categorie. Il primo sono i dispositivi aperti che possono essere azionati all'esterno e quelli chiusi, che vengono utilizzati solo quando si trovano all'interno di un edificio. Per quanto riguarda il funzionamento di tali dispositivi all'interno della città, nella maggior parte dei casi è la seconda opzione utilizzata.

Una delle ultime frontiere del sistema di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica è la sottostazione. Questo è un oggetto che consiste in un quadro fino a 1000 V e da 1000 V, oltre a trasformatori di potenza e altre unità ausiliarie.

Considerazione dello schema di distribuzione dell'energia

Per dare un'occhiata più da vicino al processo di produzione, trasmissione e distribuzioneelettricità, si può prendere come esempio lo schema a blocchi della fornitura di energia elettrica alla città.

In questo caso, il processo inizia con il fatto che i generatori della centrale elettrica del distretto statale (centrale elettrica regionale statale) generano una tensione di 6, 10 o 20 kV. In presenza di tale tensione, non è economico trasmetterla su una distanza superiore a 4-6 km, poiché ci saranno grandi perdite. Al fine di ridurre significativamente la perdita di potenza, nella linea di trasmissione è incluso un trasformatore di potenza, progettato per aumentare la tensione a valori come 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Il valore viene scelto in base alla distanza del consumatore. Segue un punto per l'abbassamento dell'energia elettrica, che si presenta sotto forma di una sottostazione discendente situata all'interno della città. La tensione è ridotta a 6-10 kV. Vale la pena aggiungere qui che una tale sottostazione è composta da due parti. La prima parte del tipo aperto è progettata per una tensione di 110-220 kV. La seconda parte è chiusa, comprende un dispositivo di distribuzione dell'energia (RU), progettato per una tensione di 6-10 kV.

Sezioni dello schema di fornitura elettrica

Oltre ai dispositivi elencati in precedenza, il sistema di alimentazione elettrica comprende anche oggetti come una linea del cavo di alimentazione - PKL, una linea del cavo di distribuzione - RKL, una linea del cavo con una tensione di 0,4 kV - KL, un tipo di ingresso al quadro in un edificio residenziale - ASU, la sottostazione principale di riduzione dell'impianto - GPP, un armadio di distribuzione di energia o un quadro elettricodispositivo del pannello di controllo, situato nel negozio dell'impianto e progettato per 0,4 kV.

Anche nel circuito potrebbe esserci una sezione come il centro di alimentazione - la CPU. È importante notare qui che questo oggetto può essere rappresentato da due diversi dispositivi. Potrebbe trattarsi di un quadro di tensione secondaria in una sottostazione ridotta. Inoltre, includerà anche un dispositivo che svolgerà le funzioni di regolazione della tensione e la sua successiva consegna ai consumatori. La seconda versione è un trasformatore per la trasmissione e distribuzione di energia elettrica, o un quadro elettrico di tensione del generatore direttamente in centrale.

Vale la pena notare che la CPU è sempre collegata al punto di distribuzione RP. La linea che collega questi due oggetti non ha una distribuzione di energia elettrica per tutta la sua lunghezza. Tali linee sono generalmente chiamate linee via cavo.

Oggi, apparecchiature come KTP - una sottostazione di trasformazione completa - possono essere utilizzate nella rete elettrica. È costituito da diversi trasformatori, un dispositivo di distribuzione o ingresso, progettato per funzionare con una tensione di 6-10 kV. Il kit comprende anche un quadro per 0,4 kV. Tutti questi dispositivi sono interconnessi da conduttori di corrente e il kit viene consegnato già pronto o pronto per il montaggio. La ricezione e distribuzione dell'energia elettrica può avvenire anche su strutture alte o su torri di trasmissione di potenza. Tali strutture sono chiamate sottostazioni di trasformazione a palo o palo.(ITP).

Ricevitori elettrici di prima categoria

Oggi ci sono tre categorie di ricevitori elettrici, che differiscono per il grado di affidabilità.

La prima categoria di ricevitori elettrici comprende quegli oggetti, in caso di interruzione di corrente di cui ci sono problemi abbastanza seri. Questi ultimi includono quanto segue: una minaccia per la vita umana, gravi danni all'economia nazionale, danni a costose apparecchiature del gruppo principale, prodotti difettosi di massa, distruzione di un processo tecnologico consolidato per la produzione e distribuzione di elettricità, una possibile interruzione nel funzionamento di importanti elementi dei servizi di pubblica utilità. Tali ricevitori elettrici includono edifici con una grande folla di persone, ad esempio un teatro, un supermercato, un grande magazzino, ecc. Questo gruppo include anche il trasporto elettrificato (metropolitana, filobus, tram).

Per quanto riguarda la fornitura di energia elettrica a queste strutture, queste devono essere alimentate con energia elettrica da due fonti indipendenti l'una dall' altra. La disconnessione dalla rete di tali edifici è consentita solo per il periodo durante il quale verrà avviata la fonte di alimentazione di riserva. In altre parole, il sistema di distribuzione dell'energia elettrica deve prevedere un rapido passaggio da una sorgente all' altra, in caso di emergenza. In questo caso si considera fonte di alimentazione indipendente quella su cui permane la tensione anche se scompare su altre fonti che alimentano lo stesso ricevitore elettrico.

La prima categoria comprende anche dispositivi che devono essere alimentati da tre fonti indipendenti contemporaneamente. Questo è un gruppo speciale il cui lavoro deve essere assicurato in modo ininterrotto. Cioè, la disconnessione dall'alimentazione non è consentita nemmeno per il tempo in cui la fonte di emergenza è accesa. Molto spesso, questo gruppo include ricevitori, il cui guasto comporta una minaccia per la vita umana (esplosione, incendio, ecc.).

Ricevitori di seconda e terza categoria

I sistemi di distribuzione dell'energia elettrica con il collegamento della seconda categoria di ricevitori elettrici includono tali apparecchiature, quando l'alimentazione viene interrotta, ci saranno enormi tempi di fermo dei meccanismi di lavoro e del trasporto industriale, fornitura insufficiente di prodotti e interruzioni delle attività di un gran numero di persone che vivono sia all'interno della città, sia fuori. Questo gruppo di ricevitori elettrici comprende edifici residenziali al di sopra del 4° piano, scuole e ospedali, centrali elettriche, la cui interruzione di corrente non comporterà il guasto di apparecchiature costose, nonché altri gruppi di consumatori elettrici con un carico totale da 400 a 10.000 kV.

Due stazioni indipendenti dovrebbero fungere da fonti di energia in questa categoria. Inoltre, è consentita la disconnessione dalla fonte di alimentazione principale di queste strutture fino a quando il personale in servizio non avvia la fonte di backup, o il team di lavoro in servizio presso la stazione di alimentazione più vicina non lo fa.

Per quanto riguarda la terza categoria di ricevitori, allora apossiedono tutti i restanti dispositivi che possono essere alimentati da un solo alimentatore. Inoltre, è consentita la disconnessione dalla rete di tali ricevitori per il periodo di riparazione o sostituzione delle apparecchiature danneggiate per un periodo non superiore a un giorno.

Schema principale della fornitura e distribuzione dell'energia elettrica

Il controllo della distribuzione dell'elettricità e della sua trasmissione dalla sorgente al ricevitore della terza categoria all'interno della città è più facilmente effettuato utilizzando uno schema radiale senza uscita. Tuttavia, un tale schema presenta uno svantaggio significativo, ovvero che se un qualsiasi elemento del sistema si guasta, tutti i ricevitori collegati a tale schema rimarranno senza alimentazione. Ciò continuerà fino alla sostituzione della sezione danneggiata della catena. A causa di questa mancanza, non è consigliabile utilizzare un tale schema di commutazione.

Se parliamo della connessione e della distribuzione dell'energia per i ricevitori della seconda e della terza categoria, qui puoi utilizzare lo schema del circuito dell'anello. Con tale connessione, se una delle linee elettriche si guasta, è possibile ripristinare l'alimentazione a tutti i ricevitori collegati a tale rete in modalità manuale, se si interrompe l'alimentazione dalla fonte principale e si avvia quella di backup. Il circuito ad anello differisce dal circuito radiale in quanto ha sezioni speciali su cui sezionatori o interruttori sono in modalità off. Se la fonte di alimentazione principale è danneggiata, possono essere attivate per ripristinare l'alimentazione, ma dalla linea di backup. Servirà ancheun buon vantaggio se è necessario eseguire riparazioni sulla linea principale. Un'interruzione dell'alimentazione di tale linea è consentita per un periodo di circa due ore. Questa volta è sufficiente per spegnere la fonte di alimentazione principale danneggiata e collegare il backup alla rete in modo che distribuisca l'elettricità.

C'è un modo ancora più affidabile per collegare e distribuire l'energia: si tratta di uno schema con collegamento in parallelo di due linee di alimentazione o l'introduzione di un collegamento automatico di una fonte di backup. Con un tale schema, la linea danneggiata verrà disconnessa dal sistema di distribuzione generale utilizzando due interruttori situati a ciascuna estremità della linea. La fornitura di energia elettrica in questo caso sarà effettuata in modalità ancora ininterrotta, ma già attraverso la seconda linea. Questo schema è rilevante per i ricevitori della seconda categoria.

Schemi di distribuzione per la prima categoria di ricevitori

Per quanto riguarda la distribuzione dell'energia per alimentare i ricevitori della prima categoria, in questo caso è necessario collegarsi da due centri di alimentazione indipendenti contemporaneamente. Inoltre, tali schemi spesso utilizzano non un punto di distribuzione, ma due, e viene sempre fornito un sistema di alimentazione di backup automatico.

Per i ricevitori elettrici che appartengono alla prima categoria, la commutazione automatica all'alimentazione di backup è installata sui dispositivi di distribuzione dell'ingresso. Con un tale sistema di connessione, la distribuzione della corrente elettricaè realizzato utilizzando due linee elettriche, ciascuna delle quali è caratterizzata da una tensione fino a 1 kV, ed è collegata anche a trasformatori indipendenti.

Altri schemi di distribuzione e alimentazione del ricevitore

Per distribuire in modo più efficiente l'elettricità ai ricevitori di seconda categoria, è possibile utilizzare un circuito con protezione da sovracorrente per uno o due RP, nonché un circuito con alimentazione di backup automatica. Tuttavia, c'è un certo requisito qui. Questi schemi possono essere utilizzati solo se il costo delle risorse materiali per la loro disposizione non aumenta di oltre il 5%, rispetto alla disposizione di una transizione manuale a una fonte di alimentazione di riserva. Inoltre, è necessario attrezzare tali sezioni in modo tale che una linea possa assumere il carico della seconda, tenendo conto del sovraccarico a breve termine. Questo è necessario, perché se uno di essi si guasta, la distribuzione di tutta la tensione verrà trasferita al restante.

Esiste uno schema di distribuzione e collegamento del raggio abbastanza comune. In questo caso, un punto di distribuzione sarà alimentato da due diversi trasformatori. A ciascuno di essi è collegato un cavo, la cui tensione non supera i 1000 V. Ciascuno dei trasformatori è inoltre dotato di un contattore, progettato per commutare automaticamente il carico da un'unità di alimentazione all' altra, se presente in la tensione scomparirà.

Riassumendo l'affidabilità della rete, questo è uno dei requisiti più importanti che devono essereassicurarsi che la distribuzione dell'energia non venga interrotta. Per ottenere la massima affidabilità, è necessario non solo utilizzare gli schemi di fornitura più idonei per ciascuna categoria. È anche importante scegliere le giuste marche di cavi, nonché il loro spessore e la loro sezione, tenendo conto del loro riscaldamento e delle perdite di potenza durante il flusso di corrente. È anche importante seguire le regole di funzionamento tecnico e la tecnologia per l'esecuzione di tutti i lavori elettrici.

Sulla base di quanto sopra, possiamo concludere che il dispositivo per ricevere e distribuire l'elettricità, oltre a fornirla dalla fonte al consumatore finale o al destinatario, non è un processo così complicato.