توزيع الكهرباء: المحطات الفرعية ، المعدات اللازمة ، شروط التوزيع ، التطبيق ، قواعد المحاسبة والرقابة

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

كيف يتم توزيع الكهرباء ونقلها من مصدر الطاقة الرئيسي الى المستهلك؟ هذه المشكلة معقدة للغاية ، حيث أن المصدر عبارة عن محطة فرعية ، والتي يمكن أن تقع على مسافة كبيرة من المدينة ، ولكن يجب توصيل الطاقة بأقصى قدر من الكفاءة. يجب النظر في هذه المسألة بمزيد من التفصيل.

وصف عام للعملية

كما ذكرنا سابقًا ، فإن الهدف الأولي ، حيث يبدأ توزيع الكهرباء ، اليوم هو محطة توليد الكهرباء. في الوقت الحاضر ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المحطات التي يمكنها تزويد المستهلكين بالكهرباء. يمكن أن تكون محطة طاقة حرارية (TPP) ومحطة طاقة مائية (HPP) ومحطة طاقة نووية (NPP). بالإضافة إلى هذه الأنواع الأساسية ، هناك أيضًا محطات طاقة شمسية أو طاقة الرياح ، ولكن يتم استخدامها لأغراض محلية أكثر.

هذه الأنواع الثلاثة من المحطات هي المصدر والنقطة الأولى لتوزيع الكهرباء. إلى عن علىمن أجل تنفيذ عملية مثل نقل الطاقة الكهربائية ، من الضروري زيادة الجهد بشكل كبير. كلما كان المستهلك بعيدًا ، يجب أن يكون الجهد أعلى. لذلك ، يمكن أن تصل الزيادة إلى 1150 كيلو فولت. زيادة الجهد أمر ضروري لتقليل القوة الحالية. في هذه الحالة ، تنخفض أيضًا المقاومة في الأسلاك. يتيح لك هذا التأثير نقل التيار بأقل فقد للطاقة. من أجل زيادة الجهد إلى القيمة المطلوبة ، تحتوي كل محطة على محول تصاعدي. بعد المرور عبر المقطع بالمحول ، ينتقل التيار الكهربائي إلى مركز التوزيع المركزي باستخدام خطوط الكهرباء. PIU هي محطة توزيع مركزية حيث يتم توزيع الكهرباء مباشرة.

وصف عام للمسار الحالي

توجد بالفعل مرافق مثل مركز التوزيع المركزي بالقرب من المدن والقرى وما إلى ذلك. هنا ، لا يتم التوزيع فقط ، ولكن أيضًا انخفاض الجهد إلى 220 أو 110 كيلو فولت. بعد ذلك تنتقل الكهرباء للمحطات الفرعية الموجودة بالفعل داخل المدينة

عند المرور عبر مثل هذه المحطات الفرعية الصغيرة ، ينخفض الجهد مرة أخرى ، ولكن إلى 6-10 كيلو فولت. بعد ذلك ، يتم نقل وتوزيع الكهرباء من خلال نقاط محولات تقع في أجزاء مختلفة من المدينة. وتجدر الإشارة هنا أيضًا إلى أن نقل الطاقة داخل المدينة إلى محطة المحولات الفرعية لم يعد يتم بمساعدة خطوط الكهرباء ، ولكن بمساعدة الكابلات الموضوعة تحت الأرض. هذا أكثر ملاءمة من استخدام خطوط الكهرباء. نقطة المحول هي آخر منشأة قيد التشغيلالتي يتم فيها توزيع ونقل الكهرباء وخفضها لآخر مرة. في مثل هذه المناطق ، يتم تقليل الجهد إلى 0.4 كيلو فولت المألوف بالفعل ، أي 380 فولت ، ثم يتم نقله إلى المباني الخاصة متعددة الطوابق ، وتعاونيات المرآب ، وما إلى ذلك.

إذا نظرنا لفترة وجيزة في مسار النقل ، فسيكون تقريبًا كما يلي: مصدر الطاقة (محطة طاقة 10 كيلو فولت) - محول تصعيد يصل إلى 110-1150 كيلو فولت - خط نقل الطاقة - محطة فرعية بمحول تنحي - نقطة المحول مع انخفاض الجهد إلى 10- 0.4 كيلو فولت - المستهلكون (القطاع الخاص ، المباني السكنية ، إلخ)

ميزات العملية

يتميز إنتاج وتوزيع الكهرباء ، وكذلك عملية نقلها ، بميزة مهمة - كل هذه العمليات مستمرة. بمعنى آخر ، يتزامن إنتاج الطاقة الكهربائية مع عملية استهلاكها ، ولهذا السبب ترتبط محطات الطاقة والشبكات وأجهزة الاستقبال ببعضها البعض من خلال مفهوم مثل الوضع المشترك. هذه الخاصية تجعل من الضروري تنظيم أنظمة الطاقة لتكون أكثر كفاءة في إنتاج وتوزيع الكهرباء.

هنا من المهم جدًا فهم ماهية نظام الطاقة هذا. هذه مجموعة من جميع المحطات وخطوط الطاقة والمحطات الفرعية وشبكات التدفئة الأخرى ، والتي ترتبط ببعضها البعض من خلال خاصية مثل الوضع المشترك ، بالإضافة إلى عملية واحدة لإنتاج الطاقة الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تنفيذ عمليات التحول والتوزيع في هذه المجالات تحت إشراف عامتشغيل هذا النظام بأكمله.

وحدة العمل الرئيسية في مثل هذه الأنظمة هي التركيبات الكهربائية. تم تصميم هذه المعدات لإنتاج الكهرباء وتحويلها ونقلها وتوزيعها. يتم استقبال هذه الطاقة بواسطة أجهزة الاستقبال الكهربائية. بالنسبة للمنشآت نفسها ، حسب جهد التشغيل ، يتم تقسيمها إلى فئتين. الفئة الأولى تعمل بجهد حتى 1000 فولت ، والثانية على العكس تعمل بجهد 1000 فولت فأكثر.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا أجهزة خاصة لاستقبال ونقل وتوزيع الكهرباء - مجموعة المفاتيح (RU). هذا هو التركيبات الكهربائية ، والتي تتكون من عناصر هيكلية مثل قضبان التوصيل الجاهزة والربط وأجهزة التبديل والحماية والأتمتة والميكانيكا عن بعد وأدوات القياس والأجهزة المساعدة. تنقسم هذه الوحدات أيضًا إلى فئتين. الأول هو الأجهزة المفتوحة التي يمكن تشغيلها في الهواء الطلق ، والأجهزة المغلقة ، والتي تستخدم فقط عندما تكون داخل المبنى. أما بالنسبة لتشغيل مثل هذه الأجهزة داخل المدينة فهو في أغلب الأحيان الخيار الثاني الذي يتم استخدامه.

المحطة الفرعية هي من آخر حدود نظام نقل وتوزيع الكهرباء. هذا كائن يتكون من مجموعة مفاتيح تصل إلى 1000 فولت ومن 1000 فولت ، بالإضافة إلى محولات الطاقة والوحدات المساعدة الأخرى.

النظر في مخطط توزيع الطاقة

لإلقاء نظرة فاحصة على عملية الإنتاج والنقل والتوزيعالكهرباء يمكنك أن تأخذ كمثال الرسم التخطيطي لتزويد المدينة بالكهرباء

في هذه الحالة ، تبدأ العملية بحقيقة أن المولدات في محطة توليد الكهرباء في منطقة الولاية (محطة توليد الكهرباء الإقليمية التابعة للولاية) تولد جهدًا من 6 أو 10 أو 20 كيلو فولت. في وجود مثل هذا الجهد ، ليس من المجدي نقله لمسافة تزيد عن 4-6 كم ، حيث ستكون هناك خسائر كبيرة. من أجل تقليل فقد الطاقة بشكل كبير ، يتم تضمين محول طاقة في خط النقل ، والذي تم تصميمه لزيادة الجهد إلى قيم مثل 35 ، 110 ، 150 ، 220 ، 330 ، 500 ، 750 كيلو فولت. يتم اختيار القيمة اعتمادًا على بُعد المستهلك. يتبع ذلك نقطة لخفض الطاقة الكهربائية ، والتي يتم تقديمها في شكل محطة فرعية تنحى تقع داخل المدينة. يتم تقليل الجهد إلى 6-10 كيلو فولت. يجدر هنا إضافة أن هذه المحطة الفرعية تتكون من جزأين. الجزء الأول من النوع المفتوح مصمم لجهد 110-220 كيلو فولت. الجزء الثاني مغلق ، ويتضمن جهاز توزيع الطاقة (RU) ، مصمم لجهد 6-10 كيلو فولت.

أقسام مخطط التزويد بالكهرباء

بالإضافة إلى تلك الأجهزة التي تم سردها سابقًا ، يشتمل نظام إمداد الطاقة أيضًا على أشياء مثل خط كابل الإمداد - PKL ، خط كابل التوزيع - RKL ، خط كابل بجهد 0.4 كيلو فولت - KL ، نوع إدخال مجموعة المفاتيح في مبنى سكني - ASU ، المحطة الفرعية الرئيسية في المصنع - GPP ، خزانة توزيع الطاقة أو لوحة التبديلجهاز لوحة تحكم ، يقع في ورشة المصنع ، ومصمم لجهد 0،4 ك.ف.

أيضًا في الدائرة قد يكون هناك قسم مثل مركز الطاقة - وحدة المعالجة المركزية. من المهم أن نلاحظ هنا أنه يمكن تمثيل هذا الكائن بجهازين مختلفين. قد يكون هذا مجموعة مفاتيح الجهد الثانوي في محطة فرعية تنحى. بالإضافة إلى ذلك ، ستشمل أيضًا جهازًا يؤدي وظائف تنظيم الجهد وتسليمه لاحقًا للمستهلكين. النسخة الثانية عبارة عن محول لنقل وتوزيع الكهرباء او مولد جهد كهربائي مباشر بمحطة التوليد

تجدر الإشارة إلى أن وحدة المعالجة المركزية متصلة دائمًا بنقطة توزيع RP. لا يحتوي الخط الذي يربط بين هذين الجسمين على توزيع للطاقة الكهربائية على طوله بالكامل. عادة ما تسمى هذه الخطوط بخطوط الكابلات.

اليوم ، يمكن استخدام معدات مثل KTP - محطة فرعية كاملة للمحول - في شبكة الطاقة. يتكون من عدة محولات ، جهاز توزيع أو إدخال ، مصمم للعمل بجهد 6-10 كيلو فولت. تشتمل المجموعة أيضًا على مجموعة مفاتيح لـ 0.4 كيلو فولت. كل هذه الأجهزة متصلة ببعضها البعض بواسطة موصلات تيار ، ويتم تسليم المجموعة جاهزة أو جاهزة للتجميع. يمكن أيضًا أن يتم استقبال وتوزيع الكهرباء على الهياكل العالية أو على أبراج نقل الطاقة. تسمى هذه الهياكل إما محطات فرعية لمحول القطب أو الصاري.(ITP).

الفئة الأولى من المستقبلات الكهربائية

اليوم هناك ثلاث فئات من المستقبلات الكهربائية والتي تختلف في درجة الموثوقية.

الفئة الأولى من أجهزة الاستقبال الكهربائية تشمل تلك الأشياء ، في حالة انقطاع التيار الكهربائي التي توجد بها مشاكل خطيرة للغاية. تشمل هذه الأخيرة ما يلي: تهديد للحياة البشرية ، وإلحاق ضرر جسيم بالاقتصاد الوطني ، وإلحاق أضرار بمعدات باهظة الثمن من المجموعة الرئيسية ، ومنتجات معيبة جماعية ، وتدمير عملية تكنولوجية راسخة لإنتاج وتوزيع الكهرباء ، وتعطيل محتمل في تشغيل العناصر الهامة للمرافق العامة. تشمل أجهزة الاستقبال الكهربائية هذه المباني التي بها حشد كبير من الناس ، على سبيل المثال ، مسرح ، سوبر ماركت ، متجر متعدد الأقسام ، إلخ. تشمل هذه المجموعة أيضًا النقل المكهرب (مترو ، ترولي باص ، ترام).

أما بالنسبة لتزويد هذه الهياكل بالكهرباء ، فيجب تزويدها بالكهرباء من مصدرين مستقلين عن بعضهما البعض. يُسمح بالفصل من شبكة هذه المباني فقط خلال الفترة التي سيتم خلالها بدء تشغيل مصدر الطاقة الاحتياطية. بمعنى آخر ، يجب أن يوفر نظام توزيع الطاقة انتقالًا سريعًا من مصدر إلى آخر ، في حالة الطوارئ. في هذه الحالة ، يعتبر مصدر الطاقة المستقل هو المصدر الذي سيبقى فيه الجهد حتى لو اختفى من المصادر الأخرى التي تغذي نفس المستقبل الكهربائي.

تتضمن الفئة الأولى أيضًا الأجهزة التي يجب تشغيلها من ثلاثة مصادر مستقلة في وقت واحد. هذه مجموعة خاصة يجب ضمان عملها دون انقطاع. بمعنى ، لا يُسمح بالفصل من مصدر الطاقة حتى في الوقت الذي يتم فيه تشغيل مصدر الطوارئ. في أغلب الأحيان ، تشتمل هذه المجموعة على أجهزة استقبال ، يؤدي فشلها إلى تهديد حياة الإنسان (انفجار ، حريق ، إلخ).

مستقبلات الفئة الثانية والثالثة

تشمل أنظمة توزيع الكهرباء مع توصيل الفئة الثانية من المستقبلات الكهربائية مثل هذه المعدات ، عند انقطاع التيار الكهربائي ، سيكون هناك تعطل هائل لآليات العمل والنقل الصناعي ، ونقص المعروض من المنتجات ، وكذلك الانقطاع. من أنشطة عدد كبير من الناس الذين يعيشون داخل المدينة وخارجها. تشمل هذه المجموعة من أجهزة الاستقبال الكهربائية المباني السكنية فوق الطابق الرابع والمدارس والمستشفيات ومحطات الطاقة ، والتي لن يؤدي انقطاع التيار الكهربائي فيها إلى فشل المعدات باهظة الثمن ، بالإضافة إلى مجموعات أخرى من مستهلكي الكهرباء بحمل إجمالي يصل إلى 400 إلى 10000 كيلو فولت

يجب أن تعمل محطتان مستقلتان كمصادر للطاقة في هذه الفئة. بالإضافة إلى ذلك ، يُسمح بالفصل من مصدر الطاقة الرئيسي لهذه المرافق حتى يبدأ الموظفون المناوبون في مصدر النسخ الاحتياطي ، أو يقوم فريق العمل من العمال في أقرب محطة إمداد بالطاقة بذلك.

أما بالنسبة للفئة الثالثة من المستقبلات ، ثم إلىيمتلكون جميع الأجهزة المتبقية التي يمكن تشغيلها بواسطة مصدر طاقة واحد فقط. بالإضافة إلى ذلك ، يُسمح بالفصل من شبكة هذه المستقبلات لفترة إصلاح أو استبدال المعدات التالفة لمدة لا تزيد عن يوم واحد.

الرسم البياني الرئيسي لتوريد وتوزيع الطاقة الكهربائية

يتم التحكم في توزيع الكهرباء ونقلها من المصدر إلى المستقبل من الفئة الثالثة داخل المدينة بسهولة أكبر باستخدام مخطط مسدود شعاعي. ومع ذلك ، فإن مثل هذا المخطط له عيب كبير ، وهو أنه في حالة فشل أي عنصر من عناصر النظام ، ستظل جميع أجهزة الاستقبال المتصلة بهذا المخطط بدون طاقة. سيستمر هذا حتى يتم استبدال الجزء التالف من السلسلة. بسبب هذا القصور ، لا يوصى باستخدام نظام التحويل هذا.

إذا تحدثنا عن توصيل الطاقة وتوزيعها لمستقبلات الفئتين الثانية والثالثة ، فيمكنك هنا استخدام مخطط الدائرة الحلقية. مع هذا الاتصال ، في حالة فشل أحد خطوط الطاقة ، يمكنك استعادة مصدر الطاقة لجميع أجهزة الاستقبال المتصلة بهذه الشبكة في الوضع اليدوي ، إذا قمت بإيقاف تشغيل الطاقة من المصدر الرئيسي وبدء تشغيل النسخ الاحتياطي. تختلف الدائرة الحلقية عن الدائرة الشعاعية من حيث أنها تحتوي على أقسام خاصة تكون فيها الفواصل أو المفاتيح في وضع إيقاف التشغيل. في حالة تلف مصدر الطاقة الرئيسي ، يمكن تشغيله لاستعادة الإمداد ، ولكن من خط النسخ الاحتياطي. سوف يخدم أيضاميزة جيدة إذا كانت هناك حاجة لإجراء أي إصلاحات على الخط الرئيسي. يُسمح بقطع التيار الكهربائي لهذا الخط لمدة ساعتين تقريبًا. هذه المرة كافية لإيقاف مصدر التيار الرئيسي التالف وتوصيل النسخة الاحتياطية بالشبكة لتوزيع الكهرباء.

هناك طريقة أكثر موثوقية لتوصيل الطاقة وتوزيعها - هذا مخطط به اتصال متوازي لخطي إمداد أو إدخال اتصال تلقائي لمصدر احتياطي. باستخدام مثل هذا المخطط ، سيتم فصل الخط التالف عن نظام التوزيع العام باستخدام مفتاحين موجودين في نهاية كل خط. سيتم توفير الكهرباء في هذه الحالة في وضع مستمر دون انقطاع ، ولكن بالفعل من خلال الخط الثاني. هذا المخطط مناسب لمستقبلات الفئة الثانية.

مخططات التوزيع للفئة الأولى من المستقبلات

بالنسبة لتوزيع الطاقة لتزويد مستقبلات الفئة الأولى بالطاقة ، في هذه الحالة ، من الضروري الاتصال من مركزي طاقة مستقلين في نفس الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، لا تستخدم مثل هذه المخططات غالبًا نقطة توزيع واحدة ، بل نقطتين ، ويتم توفير نظام طاقة احتياطي تلقائي دائمًا.

بالنسبة للمستقبلات الكهربائية التي تنتمي إلى الفئة الأولى ، يتم تثبيت التحويل التلقائي إلى الطاقة الاحتياطية على أجهزة توزيع الإدخال. مع نظام الاتصال هذا ، يتم توزيع التيار الكهربائييتم تنفيذها باستخدام خطي كهرباء يتميز كل منهما بجهد يصل إلى 1 كيلو فولت ، كما أنه متصل بمحولات مستقلة.

توزيع المستقبلات وأنظمة الطاقة

لتوزيع الكهرباء بكفاءة أكبر على مستقبلات الفئة الثانية ، يمكنك استخدام دائرة مزودة بحماية من التيار الزائد لواحد أو اثنين من RPs ، بالإضافة إلى دائرة ذات طاقة احتياطية تلقائية. ومع ذلك ، هناك شرط معين هنا. يمكن استخدام هذه المخططات فقط إذا لم تزداد تكلفة الموارد المادية لترتيبها بأكثر من 5٪ ، مقارنة بترتيب الانتقال اليدوي إلى مصدر طاقة احتياطي. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري تجهيز مثل هذه الأقسام بحيث يمكن لخط واحد أن يتولى الحمل من الثاني ، مع مراعاة الحمل الزائد قصير المدى. هذا ضروري ، لأنه إذا فشل أحدهم ، فسيتم نقل توزيع كل الجهد إلى الباقي.

يوجد مخطط توزيع وتوزيع شعاع شائع إلى حد ما. في هذه الحالة ، سيتم تشغيل نقطة توزيع واحدة بواسطة محولين مختلفين. يتم توصيل كبل لكل منهما ، والجهد الذي لا يتجاوز 1000 فولت. كما أن كل محول من المحولات مزود أيضًا بموصل واحد ، وهو مصمم لتحويل الحمل تلقائيًا من وحدة طاقة إلى أخرى ، إن وجد سيختفي الجهد.

تلخيصًا لموثوقية الشبكة ، يعد هذا أحد أهم المتطلبات التي يجب أن تكونتأكد من عدم انقطاع توزيع الطاقة. لتحقيق أقصى قدر من الموثوقية ، من الضروري ليس فقط استخدام مخططات التوريد الأكثر ملاءمة لكل فئة. من المهم أيضًا اختيار العلامات التجارية المناسبة للكابلات ، فضلاً عن سمكها ومقطعها العرضي ، مع مراعاة فقدها للتدفئة والطاقة أثناء تدفق التيار. من المهم أيضًا اتباع قواعد التشغيل الفني والتقنية الخاصة بتنفيذ جميع الأعمال الكهربائية.

بناءً على ما سبق ، نستنتج أن جهاز استقبال وتوزيع الكهرباء وكذلك إمدادها من المصدر إلى المستهلك أو المستلم النهائي ، ليست عملية معقدة.