מה זה תחנת משנה? פונקציות מפתח, רמות מתח וציוד חיוני

 

 

מערכת הכוח מורכבת מתחנות כוח, תחנות משנה, קווים ומשתמשים. תחנת המשנה היא הקשר הביניים בין תחנות כוח למשתמשים. הוא משמש בעיקר להמרת חשמל מתח- מתח לחשמל מתח מתח נמוך- מתח. יחד עם זאת הוא שולט, מגן, מדדים, עקוב אחר מעבד חשמל כדי לעמוד בהעברת חשמל, הפצה, אספקה ​​וצרכים קשורים אחרים.

 

פונקציות עיקריות של תחנות משנה

 

1. המרת מתח ורגולציה
תחנות תחנות ממירה חשמל מרמת מתח אחת למשנהו - או שמגדילים אותו לאורך ארוך - העברת מרחק או הפכו אותו להפצה מקומית. בנוסף, תחנות משנה יכולות לווסת מתח דרך TAP - שנאי מחליף ומכשירי כוח תגוביים כמו בנקי קבלים וכורים.

2. פונקציות בקרה והגנה
תחנות משנה יכולות גם לשלוט ולהגן על חשמל. לדוגמה, תחנות משנה יכולות להבטיח הפעלה בטוחה של מערכת החשמל באמצעות מכשירים כמו מפסקי חשמל, ניתוק ומתגי הארקה. אם מערכת חשמל נכשלת, תחנת המשנה יכולה לנתק את אספקת החשמל בזמן כדי להימנע מתאונות.

3. פונקציות מדידה ומעקב
תחנות משנה יכולות גם למדוד ולפקח על חשמל. לדוגמה, תחנות משנה יכולות לפקח על פרמטרים כמו מתח, זרם וכוח של חשמל ולרשום נתונים רלוונטיים. ניתן להשתמש בנתונים אלה לניהול תפעול ואופטימיזציה של מערכת הכוח.

פונקציית הפצה
תחנות משנה יכולות גם להפיץ חשמל. לדוגמה, תחנות משנה יכולות להפיץ חשמל לאזורים שונים וציוד כוח כדי לענות על צרכי כוח שונים.

 

לפי רמת מתח

 

תחנת מתח - מתח מתח: הפעלה מתחת לקוואט 1 קילוואט, בדרך כלל ממוקמת בסמוך למשתמשי קצה.

 

בינוני - תחנת מתח: פועל בין 1 קילוואט ל -10 קילוואט, נפוץ בעיירות ובאזורים תעשייתיים.

 

תחנת מתח - מתח מתח: פועל מעל 10 קילוואט למטה מתחת ל -330 קילוואט, ויוצר עמוד השדרה של רשתות אזוריות.

 

Extra - גבוה - תחנת מתח: פועלת במהירות 330 קילוואט ומעלה, המשמשת למשך ארוך - העברת מרחק ומערכת - חיבורים ברמה.

 

על ידי תפקיד במערכת הכוח

 

תחנת רכזת: ממוקם בצמתים קריטיים של רשת הכוח, הפועלים בדרך כלל במהירות 330–500 קילוואט ומעלה. הם מחברים בין מקורות כוח ומערכות משנה מרובות. כישלון בתחנה כזו יכול לגרום למערכת - הפסקות או הפסקות רחבות.

 

תחנת ביניים: משמש בעיקר להחלפת כוח ולחלק את קווי ההעברה הארוכים. לעתים קרובות יש להם תפקידי שידור וגם הפצה, הפועלים בדרך כלל במהירות 220–500 קילוואט.

 

תחנת משנה אזורית: מתמקד באספקת חשמל לעיר או לאזור ספציפי, בדרך כלל הפועלים במהירות 110-220 קילוואט. הפסקות כאן משפיעה רק על אזור ההפצה המקומי.

 

תחנת משנה מסוף: ממוקם בסמוך למרכזי עומס בסוף קווי ההולכה, בדרך כלל פועל במהירות של 110 קילוואט, ומספק חשמל ישירות למשתמשים. הפסקות משפיעות בעיקר על משתמשי קצה מחוברים.

 

רכיבי תחנת משנה

 

תחנת משנה מורכבת מכמה מערכות משולבות:

 

 ציוד חשמלי: חלק הליבה אחראי להמרת חשמל, הילוכים והגנה.

 

 מבני תשתיות אזרחיות ופלדה: כולל יסודות, מבני בקרה ומסגרות תמיכה.

 

 מערכת אספקת חשמל: כגון מערכות חשמל DC, הבטחת כוח ללא הפרעה לציוד בקרה והגנה.

 

 מערכת תקשורת ואוטומציה: תומך בחילופי נתונים, שלט רחוק ופעולה חכמה.

 

 מערכת מעקב ואבטחה של וידאו: מבטיח את בטיחות כוח האדם והציוד.

 

מערכת הגנה והארקה של ברקים: מכוונת בבטחה זרמי תקלות וברקים לקרקע.

 

הבנת ציוד ראשוני ומשני בתחנות משנה

 

אתה יכול לחשוב על תחנת משנה כ"מפעל לחשמל ".

ציוד ראשי הוא כמו המכונות הכבדות בקומת המפעל - ישירות את העבודה של טיפול במתחים גבוהים וזרמים גדולים.

ציוד משני פועל כמוח ומערכת העצבים בחדר הבקרה - ניטור, פיקוד והתראה כדי להבטיח שהמערכת כולה פועלת בבטחה, באופן מושכל וביעילות.

 

 

שנאי כוח

משמש לשינוי רמות מתח בין חלקים שונים של מערכת הכוח.

שנאי חשמל הוא מכשיר חשמלי סטטי (כלומר, מכונה סיבובית שאינה-) שמעבירה אנרגיה חשמלית ממעגל אחד למשנהו באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית. הוא מדרג את המתח למעלה או למטה כדי לעמוד בדרישות ההעברה וההפצה. האנרגיה מועברת מהתפתלה הראשונית לתפתל המשני, ומאפשרת יעילה ארוכה - העברת מרחק וחלוקת כוח אמינה.

 

 מפסקים

העבירו או כיבוי מעגלים חשמליים במהלך תפעול רגיל או תנאי תקלה, הגנה על ציוד והבטחת בטיחות.

מפסקים הם מהמרכיבים הקריטיים והמורכבים ביותר במערכת כוח. מצוידים בקשת מתקדמת - מכשירי מרווה ומנגנוני מהירות-, הם יכולים להפריע לזרמי מתח- בתנאי מתח רגילים ותקלה. הם מאפשרים החלפת תצורות, בידוד תקלות במהירות ושמירה על האמינות והבטיחות של הרשת כולה.

 

סוגים נפוצים של מפסקים כוללים:

SF₆ (גז - מבודד) מפסקים

מפסקי ואקום

מפסקי אוויר

מפסקי שמן

כל סוג נבחר על בסיס צרכי רמת מתח, סביבה ויישום.

 

 ניתוק מתגי (מבודדים)

ספק נקודת ניתוק גלויה ואמינה לתחזוקה ומיתוג תפעולי.

מתגי ניתוק הם לא - טען - התקני שבירת המשמשים לבידוד ציוד במהלך התחזוקה. הם יוצרים פער פתוח גלוי בבירור כשהם מתנתקים, ומבטיחים הפרדה בטוחה של ציוד ממעגלים חיים. אמנם הם לא יכולים לשבור זרמי עומס או תקלות, אך הם ממלאים תפקיד מכריע ב:

הבטחת בידוד- מתן ניתוק ברור לבדיקה ותחזוקה.

הפעלת פעולות מיתוג- תיאום עם מפסקי חשמל כדי לאפשר העברות חתך או סרגל.

החלפת זרמים קטנים- מסוגל לכבות זרמים מוגבלים כמו זרמי עירור של שנאים שנפרקו או זרמי טעינה קבלים.

 

 שנאי מכשירים

 

 מעצרי מתח

הגן על ציוד תחנת משנה מפני מתנדי יתר חולפים הנגרמים כתוצאה משביתות ברק או פעולות מיתוג.

מעצבי מתח פועלים כמחסומי מגן, ומסיטים מתנפחים בבטחה לקרקע לפני שהם יכולים לפגוע בשנאים, מתג או רכיבים חיוניים אחרים. הם חיוניים לשמירה על אורך החיים של ציוד ולמניעת הפסקות חשמל.

 

 סרגלות

סורגים מוליכים שאוספים ומפיצים כוח על פני מעגלים שונים בתחנת המשנה.

סרגל האוטובוסים הם רצועות או סורגים מתכתיים, בדרך כלל עשויים נחושת או אלומיניום, המשמשים לאיחוד כוח חשמלי ולהפיץ אותו ביעילות על פני מעגלים יוצאים מרובים. הם מאפשרים מיתוג גמיש, גישה לתחזוקה קלה ותומכים בזרם גבוה- יכולת נשיאה עם אובדן אנרגיה מינימלי.

 

 כבלים וקווי תקורה

מוליכים הנושאים אנרגיה חשמלית לתחנת המשנה ומחוצה לה.

אלה הם מדיה השידור המחברת תחנות משנה לחלקים אחרים של הרשת או ישירות לסוף - משתמשים. קווי תקורה נפוצים עבור העברת מרחק ארוכה -, ואילו כבלים תת קרקעיים משמשים באזורים עירוניים או בחלל - מגבילים מסיבות אסתטיות ובטיחותיות.

 

 ציוד הארקה

מכוון זרמי תקלות בבטחה לקרקע, ומגן על מכשירי כוח אדם ומכשירים חשמליים כאחד.

הארקה נכונה מבטיחה כי כל זרם לא מכוון - עקב כישלון בידוד, ברק או תקלת ציוד - יש נתיב התנגדות נמוך {}}} לכדור הארץ. זה ממזער את הסיכון להלם חשמלי, נזק לציוד או אש, והוא היבט בסיסי של תכנון בטיחות תחנת משנה.

 

 ממסרי מגן

זיהוי תקלות במערכת החשמל ושלח אותות טיול למפסקים כדי לבודד את החלק הפגום.

ממסרי מגן משמשים כ"מערכת העצבים "של תחנת משנה, ומפקחים כל העת פרמטרים כמו זרם, מתח, תדר וזווית פאזה. כאשר מתרחשת תקלה כגון קציר, עומס יתר או תקלה בקרקע, ממסרים מנתחים באופן מיידי את הנתונים והנפיקה פקודות טיול למפסקים - מונעים נזק לציוד והבטחת יציבות המערכת. ממסרים מודרניים ניתנים לתכנות לרוב ותומכים בפונקציות הגנה מרובות במכשיר אחד.

 

 מכשירי אוטומציה

כלול ממסרים דיגיטליים, Auto - מערכות משחזור ומכשירים אלקטרוניים חכמים (IEDs) המאפשרים שליטה חכמה ואוטונומית.

מכשירי אוטומציה חיוניים למימוש פעולת תחנת משנה חכמה. הם מבצעים מגוון של פונקציות כמו אבחון תקלות, איזון עומסים, מיתוג מרחוק והתאוששות עצמית- באמצעות Auto - replession. מכשירים אלה מצמצמים את הצורך בהתערבות ידנית, מקצרים את משך ההפסקה ומשפרים את היעילות התפעולית הכוללת. שילוב עם תקני IEC 61850 מאפשר שיתוף נתונים חלק ותיאום מערכת.

 

 מכשירי מדידה

משמש לניטור רציף של פרמטרים חשמליים כמו מתח, זרם, תדר וכוח.

מכשירי מדידה - כולל וולטמטרי, אמיזרים, מד כוח ומדי תדר - מספקים נתוני זמן אמיתיים {}} הן למפעילים והן למערכות אוטומטיות. זה מבטיח הערכת מערכות מדויקת, חיזוי עומס וניהול אנרגיה. דיוק ואמינות הם קריטיים, במיוחד בסביבות מתח- גבוהות.

 

 מערכות ניטור (למשל, SCADA)

מערכות בקרת פיקוח ורכישת נתונים (SCADA) מאפשרות ניטור מרחוק, בקרה, ניהול אזעקה והקלטת נתונים היסטוריים.

מערכות SCADA משמשות כממשק הדיגיטלי בין ציוד שדה לחדרי בקרה. מפעילים יכולים לפקח על מצב תחנת משנה, להפעיל מכשירים, לנתח אזעקות ולסקור מגמות היסטוריות - הכל ממיקום ריכוזי. SCADA משפר את זמן התגובה, הבטיחות התפעולית ויכולות האבחון תוך מאפשרת gulation- זמן ריאלי בכל הרשת.

 

 ציוד תקשורת

תומך בחילופי נתונים חלקים בתחנת המשנה ובין תחנות משנה למרכזי בקרה מרכזיים.

ציוד תקשורת כולל סיבים - קישורים, מתגים, נתבים ומעבדי תקשורת. מערכות אלה מבטיחות העברה מהירה, מאובטחת ואמינה של פקודות בקרה, מדידות ודוחות סטטוס. הם מהווים את עמוד השדרה של תשתית רשת חכמה והם חיוניים להפעלה מתואמת ואבחון מרחוק.

 

 מערכות אספקת חשמל (למשל, לוחות DC, יחידות UPS)

ספק כוח רציף ויציב לשליטה, הגנה ותקשורת התקנים - אפילו במהלך הפרעות ברשת.

בתחנות משנה, מכשירים קריטיים חייבים להישאר מופעלים ללא קשר לתנאי כוח חיצוניים. מערכות חשמל DC - הכוללות סוללות, מיישר ופאנלים להפצה - מציעים גיבוי אמין במהלך הפסקות. ספקי חשמל שאינם ניתנים להפרעה (UPS) משמשים גם לשמירה על איכות ההספק והמשכיות, ומבטיחים כי פעולות חיוניות לעולם לא יופרעו.