Phân phối điện: trạm biến áp, thiết bị cần thiết, điều kiện phân phối, các quy tắc áp dụng, kế toán và kiểm soát

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Sự phân phối điện năng và sự truyền tải điện năng từ nguồn điện chính đến hộ tiêu thụ như thế nào? Vấn đề này khá phức tạp, vì nguồn là một trạm biến áp, có thể đặt ở một khoảng cách xa thành phố, nhưng năng lượng phải được cung cấp với hiệu suất tối đa. Vấn đề này cần được xem xét chi tiết hơn.

Mô tả chung về quy trình

Như đã đề cập trước đó, đối tượng ban đầu, từ nơi bắt đầu phân phối điện, ngày nay là một nhà máy điện. Ngày nay, có ba loại trạm chính có thể cung cấp điện cho người tiêu dùng. Nó có thể là nhà máy nhiệt điện (TPP), nhà máy thủy điện (HPP) và nhà máy điện hạt nhân (NPP). Ngoài những loại cơ bản này, còn có các trạm năng lượng mặt trời hoặc gió, tuy nhiên chúng được sử dụng cho các mục đích địa phương hơn.

Ba loại trạm này vừa là nguồn vừa là điểm phân phối điện đầu tiên. VìĐể thực hiện một quá trình như truyền năng lượng điện, nó là cần thiết để tăng đáng kể điện áp. Người tiêu dùng càng ở xa, điện áp phải cao hơn. Vì vậy, mức tăng có thể lên đến 1150 kV. Cần tăng điện áp để giảm cường độ dòng điện. Trong trường hợp này, điện trở trong dây dẫn cũng giảm xuống. Hiệu ứng này cho phép bạn chuyển dòng điện với ít tổn thất điện năng nhất. Để tăng hiệu điện thế đến giá trị mong muốn, mỗi trạm có một máy biến áp tăng nấc. Sau khi đi qua mặt cắt có máy biến áp, dòng điện được truyền đến trung tâm phân phối trung tâm bằng đường dây dẫn điện. PIU là một trạm phân phối trung tâm, nơi điện được phân phối trực tiếp.

Mô tả chung về đường dẫn hiện tại

Các cơ sở như trung tâm phân phối tập trung đã ở gần các thành phố, làng mạc, … Ở đây, không chỉ phân phối mà còn xảy ra sụt áp xuống 220 hoặc 110 kV. Sau đó, điện được truyền đến các trạm biến áp đã đặt trong thành phố.

Khi đi qua các trạm biến áp nhỏ như vậy, điện áp lại giảm xuống, nhưng còn 6-10 kV. Sau đó, việc truyền tải và phân phối điện được thực hiện thông qua các điểm biến áp đặt tại các khu vực khác nhau của thành phố. Ở đây cũng cần lưu ý rằng việc truyền tải năng lượng trong thành phố đến trạm biến áp không còn được thực hiện với sự trợ giúp của đường dây điện mà với sự trợ giúp của các dây cáp được đặt dưới lòng đất. Điều này có ích hơn nhiều so với việc sử dụng đường dây điện. Điểm biến áp là cơ sở cuối cùng trêntrong đó diễn ra quá trình phân phối và truyền tải điện, cũng như việc cắt giảm điện năng lần cuối. Ở những khu vực như vậy, điện áp được giảm xuống 0,4 kV vốn đã quen thuộc, tức là 380 V. Sau đó, nó được chuyển đến các tòa nhà tư nhân, nhiều tầng, hợp tác xã nhà để xe, v.v.

Nếu xét sơ qua về đường truyền, chúng ta có thể hiểu gần đúng như sau: nguồn năng lượng (nhà máy điện 10 kV) - máy biến áp bậc lên đến 110-1150 kV - đường dây tải điện - trạm biến áp có máy biến áp bậc thang - điểm máy biến áp có điện áp giảm xuống 10- 0,4 kV - người tiêu dùng (khu vực tư nhân, các tòa nhà dân cư, v.v.).

Tính năng của Quy trình

Việc sản xuất và phân phối điện, cũng như quá trình truyền tải điện, có một đặc điểm quan trọng - tất cả các quá trình này đều liên tục. Nói cách khác, việc sản xuất năng lượng điện đồng thời với quá trình tiêu thụ năng lượng, đó là lý do tại sao các trạm phát điện, mạng lưới và máy thu được kết nối với nhau bằng một khái niệm như phương thức chung. Đặc tính này khiến cho việc tổ chức các hệ thống năng lượng trở nên cần thiết hơn để sản xuất và phân phối điện hiệu quả hơn.

Ở đây, điều rất quan trọng là phải hiểu hệ thống năng lượng như vậy là gì. Đây là một tập hợp tất cả các trạm, đường dây điện, trạm biến áp và các mạng lưới sưởi ấm khác, được kết nối với nhau bằng thuộc tính như một chế độ chung, cũng như một quy trình duy nhất để sản xuất năng lượng điện. Ngoài ra, quá trình chuyển đổi và phân phối trong các khu vực này được thực hiện theo quyđang chạy toàn bộ hệ thống này.

Đơn vị làm việc chính trong các hệ thống này là hệ thống lắp đặt điện. Thiết bị này được thiết kế để sản xuất, chuyển đổi, truyền tải và phân phối điện năng. Năng lượng này được nhận bởi các máy thu điện. Đối với bản thân các cài đặt, tùy thuộc vào điện áp hoạt động, chúng được chia thành hai lớp. Loại đầu tiên hoạt động với điện áp lên đến 1000 V và loại thứ hai thì ngược lại, với điện áp từ 1000 V trở lên.

Ngoài ra, còn có các thiết bị đặc biệt để nhận, truyền và phân phối điện - thiết bị đóng cắt (RU). Đây là một hệ thống lắp đặt điện, bao gồm các yếu tố cấu trúc như thanh cái đúc sẵn và kết nối, thiết bị đóng cắt và bảo vệ, tự động hóa, điện từ, dụng cụ đo lường và các thiết bị phụ trợ. Các đơn vị này cũng được chia thành hai loại. Đầu tiên là thiết bị mở có thể hoạt động ngoài trời và thiết bị đóng, chỉ được sử dụng khi đặt bên trong tòa nhà. Đối với hoạt động của các thiết bị như vậy trong thành phố, trong hầu hết các trường hợp, nó là tùy chọn thứ hai được sử dụng.

Một trong những biên giới cuối cùng của hệ thống truyền tải và phân phối điện là trạm biến áp. Đây là một vật thể bao gồm thiết bị đóng cắt đến 1000 V và từ 1000 V, cũng như máy biến áp điện và các đơn vị phụ trợ khác.

Xem xét sơ đồ phân phối điện

Để có cái nhìn sâu hơn về quá trình sản xuất, truyền tải và phân phốiđiện, bạn có thể lấy làm ví dụ về sơ đồ khối của việc cung cấp điện cho thành phố.

Trong trường hợp này, quy trình bắt đầu với thực tế là các máy phát điện tại trạm điện cấp huyện (nhà máy điện khu vực của bang) tạo ra điện áp 6, 10 hoặc 20 kV. Trong điều kiện có điện áp như vậy, sẽ không kinh tế nếu truyền nó đi một khoảng cách xa hơn 4 - 6 km, vì sẽ có tổn thất lớn. Để giảm tổn thất điện năng một cách đáng kể, trong đường dây tải điện có một máy biến áp được thiết kế để tăng điện áp đến các giá trị như 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. Giá trị được chọn tùy thuộc vào khoảng cách của người tiêu dùng. Tiếp theo là điểm hạ thấp năng lượng điện, được trình bày dưới dạng một trạm biến áp bậc thang nằm trong thành phố. Điện áp giảm xuống còn 6-10 kV. Điều đáng nói thêm ở đây là một trạm biến áp như vậy bao gồm hai phần. Phần đầu tiên của kiểu hở được thiết kế cho điện áp 110-220 kV. Phần thứ hai được đóng lại, bao gồm một thiết bị phân phối điện (RU), được thiết kế cho điện áp 6-10 kV.

Các phần của sơ đồ cung cấp điện

Ngoài những thiết bị đã được liệt kê trước đó, hệ thống cung cấp năng lượng còn bao gồm các đối tượng như đường dây cáp cấp - PKL, đường dây cáp phân phối - RKL, đường dây cáp có điện áp 0,4 kV - KL, loại đầu vào của thiết bị đóng cắt trong nhà dân dụng - ASU, trạm biến áp chính của nhà máy - GPP, tủ phân phối điện hoặc tủ điệnthiết bị bảng điều khiển, được đặt trong cửa hàng nhà máy, và được thiết kế cho 0,4 kV.

Ngoài ra trong mạch có thể có một phần như trung tâm nguồn - CPU. Điều quan trọng cần lưu ý ở đây là đối tượng này có thể được biểu diễn bằng hai thiết bị khác nhau. Đây có thể là thiết bị đóng cắt điện áp thứ cấp ở trạm biến áp bậc thang. Ngoài ra, nó cũng sẽ bao gồm một thiết bị sẽ thực hiện các chức năng điều chỉnh điện áp và giao nó cho người tiêu dùng sau đó. Phiên bản thứ hai là một máy biến áp để truyền tải và phân phối điện, hoặc một thiết bị đóng cắt điện áp của máy phát điện trực tiếp tại nhà máy điện.

Điều đáng chú ý là CPU luôn được kết nối với điểm phân phối RP. Đường dây nối hai vật này không có sự phân bố năng lượng điện dọc theo toàn bộ chiều dài của nó. Những đường như vậy thường được gọi là đường cáp.

Ngày nay, các thiết bị như KTP - một trạm biến áp hoàn chỉnh - có thể được sử dụng trong lưới điện. Nó bao gồm một số máy biến áp, một thiết bị phân phối hoặc đầu vào, được thiết kế để hoạt động với điện áp 6-10 kV. Bộ này cũng bao gồm một thiết bị đóng cắt 0,4 kV. Tất cả các thiết bị này được kết nối với nhau bằng các dây dẫn hiện tại, và bộ phụ kiện được giao làm sẵn hoặc sẵn sàng để lắp ráp. Việc tiếp nhận và phân phối điện cũng có thể diễn ra trên các công trình cao hoặc trên các tháp truyền tải điện. Các cấu trúc như vậy được gọi là trạm biến áp cột hoặc cột.(ITP).

Máy thu điện hạng nhất

Ngày nay, có ba loại máy thu điện khác nhau về mức độ tin cậy.

Loại đầu thu điện bao gồm những đồ vật đó, trong trường hợp mất điện trong đó có những vấn đề khá nghiêm trọng. Những yếu tố sau bao gồm những yếu tố sau: đe dọa đến tính mạng con người, thiệt hại nghiêm trọng cho nền kinh tế quốc dân, hư hỏng thiết bị đắt tiền của nhóm chính, sản phẩm lỗi hàng loạt, phá hủy quy trình công nghệ đã thiết lập để sản xuất và phân phối điện, khả năng gián đoạn trong hoạt động của các yếu tố quan trọng của tiện ích công cộng. Các thiết bị thu điện như vậy bao gồm các tòa nhà có đông người qua lại, chẳng hạn như nhà hát, siêu thị, cửa hàng bách hóa, v.v. Nhóm này cũng bao gồm phương tiện giao thông điện (tàu điện ngầm, xe điện, xe điện).

Đối với việc cung cấp điện cho các công trình này, chúng phải được cung cấp điện từ hai nguồn độc lập với nhau. Việc ngắt kết nối khỏi mạng của các tòa nhà như vậy chỉ được phép trong khoảng thời gian mà nguồn điện dự phòng sẽ được khởi động. Nói cách khác, hệ thống phân phối điện phải cung cấp sự chuyển đổi nhanh chóng từ nguồn này sang nguồn khác, trong trường hợp khẩn cấp. Trong trường hợp này, nguồn điện độc lập được coi là nguồn điện trên đó sẽ vẫn duy trì ngay cả khi nó biến mất trên các nguồn khác cung cấp cùng một máy thu điện.

Loại đầu tiên cũng bao gồm các thiết bị phải được cấp nguồn từ ba nguồn độc lập cùng một lúc. Đây là nhóm đặc biệt mà công việc phải được đảm bảo không bị gián đoạn. Có nghĩa là, không được phép ngắt kết nối khỏi nguồn điện ngay cả khi nguồn khẩn cấp được bật. Thông thường, nhóm này bao gồm các máy thu, việc hỏng hóc sẽ dẫn đến mối đe dọa đến tính mạng con người (nổ, cháy, v.v.).

Máy thu loại thứ hai và thứ ba

Hệ thống phân phối điện với kết nối của loại máy thu điện thứ hai bao gồm các thiết bị như vậy, khi nguồn điện bị ngắt, sẽ có một thời gian ngừng hoạt động lớn của các cơ chế làm việc và vận chuyển công nghiệp, cung cấp sản phẩm cũng như gián đoạn về các hoạt động của một số lượng lớn người dân sống cả trong thành phố, cũng như xa hơn. Nhóm thiết bị thu điện này bao gồm các công trình nhà ở trên tầng 4, trường học và bệnh viện, nhà máy điện, sự cố mất điện sẽ không dẫn đến hỏng các thiết bị đắt tiền, cũng như các nhóm hộ tiêu thụ điện khác có tổng phụ tải từ 400 đến 10.000 kV.

Hai trạm độc lập sẽ hoạt động như nguồn năng lượng trong hạng mục này. Ngoài ra, cho phép ngắt kết nối khỏi nguồn điện chính của các cơ sở này cho đến khi nhân viên trực khởi động nguồn dự phòng hoặc đội công nhân trực tại trạm cấp điện gần nhất thực hiện việc này.

Đối với loại máy thu thứ ba, sau đó đếnhọ sở hữu tất cả các thiết bị còn lại có thể được cung cấp năng lượng chỉ bằng 1 nguồn điện. Ngoài ra, việc ngắt kết nối khỏi mạng của các thiết bị thu đó được phép trong thời gian sửa chữa hoặc thay thế thiết bị bị hỏng trong thời gian không quá một ngày.

Sơ đồ chính của việc cung cấp và phân phối năng lượng điện

Kiểm soát việc phân phối điện và truyền tải điện từ nguồn đến người nhận thuộc loại thứ ba trong thành phố được thực hiện dễ dàng nhất bằng cách sử dụng sơ đồ cụt xuyên tâm. Tuy nhiên, sơ đồ như vậy có một nhược điểm đáng kể, đó là nếu bất kỳ phần tử nào của hệ thống bị lỗi, tất cả các máy thu được kết nối với sơ đồ như vậy sẽ vẫn không có điện. Điều này sẽ tiếp tục cho đến khi phần bị hỏng của dây chuyền được thay thế. Do thiếu sót này, không nên sử dụng sơ đồ chuyển đổi như vậy.

Nếu chúng ta nói về kết nối và phân phối năng lượng cho các máy thu loại thứ hai và thứ ba, thì ở đây bạn có thể sử dụng sơ đồ mạch vòng. Với kết nối như vậy, nếu một trong các đường dây điện bị lỗi, bạn có thể khôi phục nguồn điện cho tất cả các máy thu được kết nối với mạng đó ở chế độ thủ công, nếu bạn tắt nguồn từ nguồn chính và bắt đầu nguồn dự phòng. Mạch vòng khác với mạch xuyên tâm ở chỗ nó có các phần đặc biệt trên đó các bộ ngắt kết nối hoặc công tắc ở chế độ tắt. Nếu nguồn điện chính bị hỏng, chúng có thể được bật lại để khôi phục nguồn cung cấp, nhưng từ đường dây dự phòng. Nó cũng sẽ phục vụmột lợi thế tốt nếu bất kỳ sửa chữa nào cần được thực hiện trên đường dây chính. Việc cung cấp điện cho đường dây như vậy được phép ngắt trong khoảng thời gian khoảng hai giờ. Thời gian này đủ để tắt nguồn điện chính bị hỏng và kết nối dự phòng với mạng để nó phân phối điện.

Thậm chí còn có một cách đáng tin cậy hơn để kết nối và phân phối năng lượng - đây là một sơ đồ kết nối song song hai đường cung cấp hoặc giới thiệu kết nối tự động của nguồn dự phòng. Với sơ đồ như vậy, đường dây bị hư hỏng sẽ bị ngắt khỏi hệ thống phân phối chung bằng cách sử dụng hai công tắc đặt ở mỗi đầu đường dây. Việc cung cấp điện trong trường hợp này sẽ được thực hiện ở chế độ vẫn không bị gián đoạn, nhưng đã thông qua đường dây thứ hai. Lược đồ này phù hợp với các máy thu thuộc loại thứ hai.

Đề án phân phối cho loại máy thu đầu tiên

Đối với việc phân phối năng lượng để cung cấp năng lượng cho các máy thu của loại đầu tiên, trong trường hợp này, cần phải kết nối đồng thời từ hai trung tâm nguồn độc lập. Ngoài ra, các sơ đồ như vậy thường không sử dụng một điểm phân phối mà là hai điểm, và hệ thống điện dự phòng tự động luôn được cung cấp.

Đối với máy thu điện thuộc loại đầu tiên, tự động chuyển sang nguồn dự phòng được cài đặt trên các thiết bị phân phối đầu vào. Với một hệ thống kết nối như vậy, sự phân bố của dòng điệnđược thực hiện bằng cách sử dụng hai đường dây điện, mỗi đường dây được đặc trưng bởi điện áp đến 1 kV, và cũng được kết nối với các máy biến áp độc lập.

Sơ đồ nguồn và phân phối máy thu khác

Để phân phối điện hiệu quả nhất đến các máy thu loại thứ hai, bạn có thể sử dụng mạch có bảo vệ quá dòng cho một hoặc hai RP, cũng như mạch có nguồn dự phòng tự động. Tuy nhiên, có một yêu cầu nhất định ở đây. Các phương án này chỉ có thể được sử dụng nếu chi phí tài nguyên vật liệu cho việc bố trí chúng không tăng quá 5% so với việc bố trí chuyển đổi thủ công sang nguồn điện dự phòng. Ngoài ra, cần phải trang bị các đoạn đường như vậy sao cho một đường dây có thể đảm nhận tải từ đường dây thứ hai, có tính đến tình trạng quá tải trong thời gian ngắn. Điều này là cần thiết, bởi vì nếu một trong số chúng bị lỗi, sự phân phối của tất cả điện áp sẽ được chuyển sang điện áp còn lại.

Có một sơ đồ kết nối và phân phối chùm tia khá phổ biến. Trong trường hợp này, một điểm phân phối sẽ được cấp điện bởi hai máy biến áp khác nhau. Mỗi máy biến áp được kết nối với một sợi cáp, điện áp trong đó không vượt quá 1000 V. Mỗi máy biến áp cũng được trang bị một công tắc tơ, được thiết kế để tự động chuyển tải từ bộ nguồn này sang bộ nguồn khác, nếu có điện áp sẽ biến mất.

Tổng hợp độ tin cậy của mạng, đây là một trong những yêu cầu quan trọng nhất phải cóđảm bảo rằng sự phân phối năng lượng không bị gián đoạn. Để đạt được độ tin cậy tối đa, không chỉ cần sử dụng các sơ đồ cung cấp phù hợp nhất cho từng hạng mục. Điều quan trọng nữa là chọn đúng nhãn hiệu cáp, cũng như độ dày và tiết diện của chúng, có tính đến khả năng phát nhiệt và tổn thất điện năng của chúng trong quá trình dòng điện chạy qua. Điều quan trọng nữa là tuân thủ các quy tắc vận hành kỹ thuật và công nghệ để thực hiện tất cả các công việc điện.

Dựa trên những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng thiết bị nhận và phân phối điện, cũng như cung cấp điện từ nguồn đến người tiêu dùng hoặc người nhận cuối cùng, không phải là một quá trình phức tạp.