Trạm biến áp điện là gì? Trạm biến áp điện và thiết bị đóng cắt

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

Kỹ sư điện biết nhà máy điện và trạm biến áp là gì, dùng để làm gì và hoạt động ra sao. Họ biết cách tính toán công suất của chúng và tất cả các thông số cần thiết, chẳng hạn như số vòng, tiết diện dây và kích thước của mạch từ. Điều này được dạy cho sinh viên trong các trường đại học kỹ thuật và trường kỹ thuật. Những người có nền tảng nghệ thuật tự do đoán rằng các cấu trúc, thường đứng một mình dưới dạng những ngôi nhà không cửa sổ (những người yêu thích graffiti thích vẽ chúng), là cần thiết để cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà và doanh nghiệp, và chúng không nên bị xâm nhập, biểu tượng đáng sợ dưới hình thức đầu lâu và tia chớp nói lên một cách hùng hồn về điều này gắn liền với các vật thể nguy hiểm. Có lẽ nhiều người không cần biết nhiều hơn, nhưng thông tin không bao giờ là thừa.

Một chút vật lý

Điện là một thứ hàng hóa mà bạn phải trả tiền và thật đáng tiếc nếu nó bị lãng phí. Và điều này, cũng như trong bất kỳ hoạt động sản xuất nào, là tất yếu, nhiệm vụ chỉ là giảm bớt những tổn thất không đáng có. Năng lượng bằng với công suất nhân với thời gian, vì vậy trong lý luận sâu hơn, chúng ta có thể vận hành với khái niệm này, vì vậythời gian trôi không ngừng như thế nào, và không thể quay ngược lại, như bài hát đã nói. Công suất điện, một cách gần đúng, không tính đến tải phản kháng, bằng tích của điện áp và cường độ dòng điện. Nếu chúng ta xem xét nó một cách chi tiết hơn, cosine phi sẽ nhập vào công thức, xác định tỷ lệ năng lượng tiêu thụ với thành phần hữu ích của nó, được gọi là hoạt động. Nhưng chỉ số quan trọng này không liên quan trực tiếp đến câu hỏi tại sao cần có trạm biến áp. Do đó, công suất điện phụ thuộc vào hai yếu tố chính đóng góp vào định luật Ohm và Joule-Lenz, điện áp và dòng điện. Dòng điện nhỏ và điện áp cao có thể tạo ra cùng một công suất như ngược lại, dòng điện cao và điện áp thấp. Có vẻ như, sự khác biệt là gì? Và nó, và rất lớn.

Làm nóng không khí? Cháy

Vì vậy, nếu bạn sử dụng công thức năng lượng hoạt động, bạn sẽ nhận được như sau:

• P=U x I, trong đó:

  U là điện áp được đo bằng Volt;

  I là dòng điện được đo bằng Amps;P là công suất được đo bằng Watts hoặc Volt -Phim.

Nhưng có một công thức khác mô tả định luật Joule-Lenz đã được đề cập, theo đó nhiệt năng giải phóng trong quá trình dòng điện chạy qua bằng bình phương độ lớn của nó, nhân với điện trở của vật dẫn. Làm nóng không khí xung quanh đường dây điện đồng nghĩa với việc lãng phí năng lượng. Về mặt lý thuyết, những tổn thất này có thể được giảm thiểu theo hai cách. Đầu tiên trong số chúng liên quan đến việc giảm điện trở, nghĩa là, dây dẫn dày lên. Tiết diện càng lớn, điện trở càng thấp vàngược lại. Nhưng tôi cũng không muốn lãng phí kim loại một cách vô ích, dù sao thì nó cũng đắt, đồng. Ngoài ra, việc tiêu thụ gấp đôi vật liệu làm dây dẫn sẽ không chỉ dẫn đến tăng chi phí, mà còn làm tăng trọng lượng, do đó sẽ dẫn đến sự phức tạp của việc lắp đặt các đường dây cao tầng tăng lên. Và các hỗ trợ sẽ được yêu cầu mạnh mẽ hơn. Và tổn thất sẽ chỉ giảm một nửa.

Quyết

Để giảm sự phát nóng của dây dẫn trong quá trình truyền tải điện năng, cần phải giảm lượng dòng điện chạy qua. Điều này khá rõ ràng, bởi vì giảm một nửa sẽ dẫn đến giảm thiệt hại gấp bốn lần. Nếu mười lần thì sao? Sự phụ thuộc là bậc hai, có nghĩa là tổn thất sẽ ít hơn gấp trăm lần! Nhưng nguồn điện cũng phải “đu đưa” như nhau, cần bởi tập hợp người tiêu dùng chờ đợi nó ở đầu kia của đường dây tải điện, có khi cách nhà máy điện hàng trăm km. Bản thân kết luận gợi ý rằng cần phải tăng hiệu điện thế bằng một lượng khi dòng điện giảm đi. Trạm biến áp đầu đường dây được thiết kế chỉ để làm việc này. Dây điện thoát ra khỏi nó dưới một hiệu điện thế rất cao, được đo bằng hàng chục kilovolt. Trong suốt khoảng cách ngăn cách giữa nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện hoặc nhà máy điện hạt nhân với địa phương nơi nó được giải quyết, năng lượng truyền với một dòng điện nhỏ (tương đối). Mặt khác, người tiêu dùng cần nhận được nguồn điện với các thông số tiêu chuẩn đã cho, ở nước ta tương ứng với 220 volt (hoặc 380 V interphase). Bây giờ chúng ta không cần một bậc thang, như ở đầu vào của đường dây điện, mà là một trạm biến áp bậc xuống. Năng lượng điện được cung cấp cho các thiết bị phân phối để đèn sáng trong nhà vàrôto máy quay trong các nhà máy.

Có gì trong gian hàng?

Từ những điều trên, rõ ràng bộ phận quan trọng nhất trong trạm biến áp là máy biến áp, và thường là máy biến áp ba pha. Có thể có một số. Ví dụ, một máy biến áp ba pha có thể được thay thế bằng ba máy biến áp một pha. Một con số lớn hơn có thể là do tiêu thụ điện năng cao. Thiết kế của thiết bị này là khác nhau, nhưng trong mọi trường hợp, nó có kích thước ấn tượng. Càng nhiều quyền lực được trao cho người tiêu dùng, cấu trúc càng trông nghiêm trọng. Tuy nhiên, thiết bị của một trạm biến áp điện phức tạp hơn và không chỉ bao gồm một máy biến áp. Ngoài ra còn có thiết bị được thiết kế để đóng cắt và bảo vệ một thiết bị đắt tiền, và thường xuyên nhất là để làm mát nó. Phần điện của các trạm và trạm biến áp cũng có các tủ điện được trang bị thiết bị điều khiển và đo lường.

Biến áp

Nhiệm vụ chính của cấu trúc này là truyền tải năng lượng đến người tiêu dùng. Trước khi gửi, điện áp phải được tăng lên và sau khi nhận nó, hạ xuống mức tiêu chuẩn.

Với thực tế là mạch của một trạm biến áp điện bao gồm nhiều phần tử, phần tử chính vẫn là một máy biến áp. Không có sự khác biệt cơ bản giữa thiết bị của sản phẩm này trong nguồn điện thông thường của thiết bị gia dụng và kiểu dáng công nghiệp công suất lớn. Máy biến áp bao gồm các cuộn dây (sơ cấp và thứ cấp) và một mạch từ làm bằng sắt từ, tức là một vật liệu (kim loại) để khuếch đại từ trường. Phép tínhcủa thiết bị này là một nhiệm vụ giáo dục khá tiêu chuẩn cho một sinh viên của một trường đại học kỹ thuật. Sự khác biệt chính giữa máy biến áp trạm biến áp và các máy biến áp kém mạnh hơn của nó, dễ thấy, ngoài kích thước, là sự hiện diện của hệ thống làm mát, là một tập hợp các đường ống dẫn dầu bao quanh các cuộn dây được nung nóng. Tuy nhiên, thiết kế các trạm biến áp điện không phải là một công việc dễ dàng vì phải tính đến nhiều yếu tố, từ điều kiện khí hậu đến tính chất của phụ tải.

Lực kéo

Không chỉ các gia đình và cơ sở kinh doanh mới tiêu thụ điện. Mọi thứ đều rõ ràng ở đây, bạn cần áp dụng 220 volt AC liên quan đến xe buýt trung tính hoặc 380 V giữa các pha ở tần số 50 Hertz. Nhưng cũng có giao thông điện đô thị. Xe điện và xe đẩy yêu cầu điện áp không phải xoay chiều, nhưng không đổi. Và khác biệt. Dây tiếp xúc của xe điện phải có 750 Vôn trên dây tiếp xúc của xe điện (so với mặt đất, nghĩa là đường ray), và xe điện cần có số 0 trên một dây dẫn và 600 V DC trên mặt kia, bộ bảo vệ bánh xe bằng cao su là chất cách điện. Điều này có nghĩa là cần có một trạm biến áp cực mạnh riêng biệt. Năng lượng điện được chuyển đổi trên nó, tức là nó được chỉnh lưu. Công suất của nó rất lớn, cường độ dòng điện trong mạch đo bằng hàng nghìn ampe. Một thiết bị như vậy được gọi là thiết bị nháp.

Bảo vệ trạm biến áp

Cả máy biến áp và bộ chỉnh lưu mạnh (trong trường hợp nguồn điện lực kéo) đều đắt tiền. Nếu đó làtình huống khẩn cấp, cụ thể là đoản mạch, dòng điện sẽ xuất hiện trong mạch cuộn thứ cấp (và do đó, mạch chính). Điều này có nghĩa là tiết diện của các dây dẫn không được tính toán. Trạm biến áp điện sẽ bắt đầu nóng lên do nhiệt điện trở sinh ra. Nếu không lường trước được tình huống như vậy, thì do đoản mạch ở bất kỳ đường dây ngoại vi nào, dây quấn sẽ bị chảy hoặc cháy. Để ngăn điều này xảy ra, nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng. Đây là các biện pháp bảo vệ vi sai, khí đốt và bảo vệ quá dòng.

So sánh các giá trị dòng điện trong mạch và cuộn thứ cấp. Bảo vệ khí được kích hoạt khi các sản phẩm cháy của vật liệu cách nhiệt, dầu, vv xuất hiện trong không khí. Bảo vệ dòng điện tắt máy biến áp khi dòng điện vượt quá giá trị đặt tối đa.

Trạm biến áp cũng sẽ tự động tắt trong trường hợp có sét đánh.

Các loại trạm biến áp

Chúng khác nhau về công suất, mục đích và thiết bị. Những người trong số họ chỉ phục vụ để tăng hoặc giảm điện áp được gọi là máy biến áp. Nếu cần thay đổi các thông số khác (chỉnh lưu hoặc ổn định tần số), thì trạm biến áp đó được gọi là trạm biến áp.

Theo thiết kế kiến trúc của họ, các trạm biến áp có thể được gắn vào, xây dựng bên trong (liền kề với cơ sở chính), intrashop (nằm bên trong cơ sở sản xuất) hoặc đại diện cho một tòa nhà phụ trợ riêng biệt. Trong một số trường hợp, khi không cần nguồn điện cao (khi tổ chức cấp điệncác khu định cư nhỏ), cấu trúc cột buồm của các trạm biến áp được sử dụng. Đôi khi tháp truyền tải điện được sử dụng để đặt máy biến áp, trên đó gắn tất cả các thiết bị cần thiết (cầu chì, bộ chống sét, bộ ngắt kết nối, v.v.).

Mạng điện và trạm biến áp được phân loại theo điện áp (từ 1000 kV trở lên, tức là điện áp cao) và công suất (ví dụ: từ 150 VA đến 16 nghìn kVA).

Theo dấu hiệu sơ đồ của kết nối bên ngoài, các trạm biến áp được chia thành nút, điểm cuối, thông qua và nhánh.

Bên trong ô

Không gian bên trong trạm biến áp, trong đó các máy biến áp, thanh góp và thiết bị đảm bảo hoạt động của toàn bộ thiết bị, được gọi là buồng. Nó có thể được rào hoặc đóng cửa. Sự khác biệt giữa các cách xa lánh nó với không gian xung quanh là nhỏ. Buồng kín là một căn phòng hoàn toàn biệt lập và có hàng rào nằm sau những bức tường không kiên cố (lưới hoặc lưới). Theo quy luật, chúng được làm bởi các doanh nghiệp công nghiệp theo thiết kế tiêu chuẩn. Việc bảo trì hệ thống cung cấp điện được thực hiện bởi nhân viên được đào tạo có phép và có trình độ chuyên môn cần thiết, được xác nhận bằng văn bản chính thức về việc cho phép làm việc trên đường dây cao áp. Việc giám sát vận hành hoạt động của trạm biến áp được thực hiện bởi thợ điện hoặc kỹ sư điện lực đang làm nhiệm vụ, đặt gần tổng đài chính, có thể được đặt từ xa trạm biến áp.

Phân phối

Có một chức năng quan trọng khác mà trạm biến áp thực hiện. Năng lượng điện được phân phối giữangười tiêu dùng theo tiêu chuẩn của họ, và ngoài ra, tải của ba pha phải đồng đều nhất có thể. Để nhiệm vụ này được giải quyết thành công, cần có các thiết bị phân phối. Thiết bị đóng cắt hoạt động ở cùng một điện áp và chứa các thiết bị thực hiện đóng cắt và bảo vệ đường dây khỏi quá tải. Thiết bị đóng cắt được nối với máy biến áp bằng cầu chì và cầu dao (một cực, mỗi pha một cực). Các thiết bị phân phối theo vị trí được chia thành mở (đặt ngoài trời) và đóng (đặt trong nhà).

An toàn

Tất cả các công việc thực hiện trong trạm biến áp điện đều được xếp vào loại đặc biệt rủi ro, do đó cần có các biện pháp khẩn cấp để đảm bảo an toàn lao động. Về cơ bản, việc sửa chữa và bảo trì được thực hiện với tình trạng mất điện hoàn toàn hoặc một phần. Sau khi ngắt điện áp (thợ điện nói là "đã loại bỏ"), với điều kiện là tất cả các dung sai cần thiết được đặt đúng chỗ, các thanh mang dòng được nối đất để tránh kích hoạt ngẫu nhiên. Các biển cảnh báo “Mọi người đang làm việc” và “Không bật!” Cũng nhằm mục đích này. Nhân viên phục vụ các trạm biến áp cao áp được đào tạo một cách có hệ thống, các kỹ năng và kiến thức thu được được theo dõi định kỳ. Dung sai số 4 cho phép thực hiện công việc lắp đặt điện trên 1 kV.