Ηλεκτρικοί υποσταθμοί: σκοπός και ταξινόμηση

Ένας ηλεκτρικός υποσταθμός είναι μια ηλεκτρική εγκατάσταση που χρησιμεύει για τη μετατροπή και τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας. και αποτελείται από μετασχηματιστές ή άλλους μετατροπείς ενέργειας, συσκευές διανομής, μηχανισμούς ελέγχου και βοηθητικές κατασκευές.

Ανάλογα με τη λειτουργία, ονομάζονται μετασχηματιστής (TP) ή μετασχηματιστές (PP). Ο υποσταθμός ονομάζεται πλήρης υποσταθμός — KTP (KPP) — όταν τροφοδοτεί μετασχηματιστές (μετατροπείς), πίνακα διανομής χαμηλής τάσης και άλλα στοιχεία συναρμολογημένα ή σε θεώρηση πλήρως προετοιμασμένα για συναρμολόγηση.

Οι ηλεκτρικοί υποσταθμοί χρησιμοποιούνται για τη λήψη, μετατροπή και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, πραγματοποιούνται σε όλα τα επίπεδα τάσης, μπορούν να αυξηθούν εάν βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και μετατρέπουν ηλεκτρική ενέργεια με υψηλότερη τάση από αυτές στο δίκτυο) ή μείωση ( σε αυτούς περιλαμβάνονται ο τεράστιος αριθμός υποσταθμών από τους οποίους παρέχεται ηλεκτρική ενέργεια στους καταναλωτές).

Ο σκοπός, τα επίπεδα ισχύος και τάσης ενός ηλεκτρικού υποσταθμού καθορίζονται από τη διάταξη και τη διαμόρφωση του ηλεκτρικού δικτύου στο οποίο λειτουργεί, από τη φύση και τα φορτία των συνδεδεμένων ηλεκτρικών καταναλωτών.

Υπάρχουν κυρίως οι ακόλουθοι τύποι ηλεκτρικών υποσταθμών:

• αδιέξοδο (τέλος)?

• γραμμές διακλάδωσης που συνδέονται με εναέριες γραμμές που περνούν κοντά.

• ενδιάμεσο, που εξυπηρετεί τη διατροφή των καταναλωτών·

• διαμετακόμιση (σε μεγάλο αριθμό περιπτώσεων — κομβική), που προορίζεται όχι μόνο για την τροφοδοσία των καταναλωτών, αλλά και για τη μετάδοση ροών ενέργειας σε γειτονικά δίκτυα ιδίων και γειτονικών συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας.

• μετατροπέας — για μετάδοση και λήψη ηλεκτρικής ενέργειας σε συνεχές ρεύμα.

• έλξη — για τροφοδοσία ηλεκτρικών δικτύων έλξης.

Δομικά, οι συσκευές διανομής των ηλεκτρικών υποσταθμών μπορεί να είναι ανοιχτές (ο κύριος εξοπλισμός βρίσκεται σε εξωτερικούς χώρους) ή κλειστές (σε αστικές συνθήκες, σε μέρη με μη ικανοποιητικές περιβαλλοντικές συνθήκες), ανάλογα με την τμηματική τους υπαγωγή, οι υποσταθμοί λειτουργούν με ηλεκτρικά συστήματα ή βιομηχανικά και άλλα καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας.

Ηλεκτρικοί υποσταθμοί εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλότερων τάσεων 330, 500, 750 kV, 150 kV και ορισμένοι από τους υποσταθμούς 220 kV με ανεπτυγμένο σχήμα ηλεκτρικής σύνδεσης, εξοπλισμένοι με σύγχρονους αντισταθμιστές 50-100 MB-A και άνω με ανοιχτό διακόπτη, μεγάλο αριθμό μετασχηματιστές, διακόπτες κυκλώματος κ.λπ. Με τη βοήθεια αυτών των υποσταθμών, κατά κανόνα, πραγματοποιούνται διασυστημικές επικοινωνίες, σχηματίζοντας ένα ενιαίο και ενοποιημένο σύστημα ισχύος.

Υποσταθμός 330 kV Mashuk

Οι μόνιμοι υποσταθμοί με υψηλότερες τάσεις 800 και 1500 kV με μεγάλο αριθμό σύνθετου εξοπλισμού μετατροπής είναι ακόμη λίγοι. Στο μέλλον, όμως, η σημασία τους θα αυξηθεί σημαντικά.

Κλειστοί υποσταθμοί βαθιάς εισόδου υψηλής τάσης 110-220 kV, η κατασκευή των οποίων πραγματοποιείται σε πυκνοκατοικημένες περιοχές μεγάλων πόλεων, όπου μπορούν να διατεθούν μόνο περιορισμένες περιοχές για κατασκευή και όπου συγκεντρώνονται σημαντικά δημοτικά και βιομηχανικά φορτία. Σε τέτοιους υποσταθμούς, παρέχουν συνεχή παρακολούθηση και τα απαραίτητα μέτρα για την προστασία του πληθυσμού από το θόρυβο που δημιουργείται από τους μετασχηματιστές λειτουργίας και άλλο εξοπλισμό.

Ηλεκτρικοί υποσταθμοί 35, 110 και 220 kV με απλοποιημένο διάγραμμα ηλεκτρικών συνδέσεων, συχνά χωρίς διακόπτες στην πλευρά της υψηλής τάσης, με πλήρεις διακόπτες για χαμηλή τάση (KRU, KRUN κ.λπ.), στους οποίους υπάρχει εξοπλισμός για έλεγχο, προστασία, σηματοδότησης και αυτοματισμού που βρίσκονται στο μπροστινό μέρος των ντουλαπιών τους και δεν απαιτούν ειδική αίθουσα πάνελ.

Αυτοί οι υποσταθμοί δεν απαιτούν μόνιμο προσωπικό σε υπηρεσία, επανδρώνονται από επιχειρησιακές ομάδες πεδίου (OVB) ή βρίσκονται σε υπηρεσία στο σπίτι και αποτελούν την πλειονότητα των υποσταθμών αυτού του τύπου σε αριθμό (για τη διευκόλυνση της συντήρησης και του ελέγχου αποστολής, οι υποσταθμοί είναι εξοπλισμένοι με κατάλληλες επικοινωνιακές και τηλεμηχανικές συσκευές).

Υποσταθμός 110 kV που κατασκευάστηκε για τους Χειμερινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 2014 στο Σότσι

Υποσταθμοί 6 — 10 kV για αστικούς, χωρικούς και αγροτικούς σκοπούς, που εξυπηρετούνται από ομάδες πεδίου.

Ρύζι. 1. Σχηματικό διάγραμμα κατανομής ηλεκτρικής ενέργειας από τον σταθμό ηλεκτροπαραγωγής σε τάσεις 10 και 35 kV.

Στο διάγραμμα του σχ.1 δείχνει ότι δύο παράλληλες γραμμές ισχύος L-7 και L-8 τροφοδοτούν τον περιφερειακό (αστικό, βιομηχανικό) υποσταθμό μετασχηματιστή P-7 για δευτερεύουσα τάση 10 kV, από τον οποίο οι υποσταθμοί υποβάθμισης των καταναλωτών-P- 8, P- 9, P- 10 και άλλα. Οι καταναλωτές ενέργειας τροφοδοτούνται από τα λεωφορεία αυτών των υποσταθμών (καθώς και από τα λεωφορεία των υποσταθμών P-1, P-2 και P-3).

Η τροφοδοσία υποσταθμών κατεβάσματος απευθείας από τις ράβδους διαύλου σταθμών ή περιφερειακών υποσταθμών (υποσταθμοί P-1, P-2, P-3, P-8, P-9) συνιστάται μόνο με επαρκώς ισχυρούς και κρίσιμους υποσταθμούς. Ομάδες μικρών υποσταθμών είναι συνήθως πιο πρόσφορο να τροφοδοτούνται από σημεία διανομής (DPs), τροφοδοτώντας από τις ράβδους διαύλου του σταθμού ή του περιφερειακού υποσταθμού.

Στο σημείο διανομής, η ηλεκτρική ενέργεια δεν μετασχηματίζεται, καθώς προορίζεται μόνο για τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ μεμονωμένων υποσταθμών υποβάθμισης. Οι υποσταθμοί του δικτύου πόλεων, οι υποσταθμοί συνεργείων και ακόμη και οι γενικοί υποσταθμοί εγκαταστάσεων μπορούν να τροφοδοτούνται από RP.

Είναι δυνατή η τροφοδοσία πολλών υποσταθμών από μία γραμμή χωρίς την κατασκευή υποσταθμού, όπως φαίνεται για τους υποσταθμούς P-10, P-11 και P-12. Και στις δύο περιπτώσεις, ο αριθμός των γραμμών που εξέρχονται από τις γραμμές στο σταθμό ή τον περιφερειακό υποσταθμό και το κόστος κατασκευής του δικτύου μειώνονται.

Οι υποσταθμοί P-10 και P-11 είναι σημεία ελέγχου, όλοι οι άλλοι είναι αδιέξοδα.

Η τροφοδοσία υποσταθμών με μεμονωμένες γραμμές, για παράδειγμα, η τροφοδοσία του υποσταθμού P-1 στη γραμμή L-1, δεν παρέχει συνεχή τροφοδοσία, καθώς μια αστοχία γραμμής ή διακοπή λειτουργίας για επισκευή έχει ως αποτέλεσμα μια μακρά διακοπή ρεύματος στους χρήστες του υποσταθμού.Για να αποφευχθεί αυτό, η τροφοδοσία ρεύματος στον υποσταθμό υποστηρίζεται, για παράδειγμα, με την κατασκευή δύο γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας: γραμμές L-3 και L-4, γραμμές τροφοδοσίας υποσταθμού P-3, L-3 και L-6, τροφοδοσία RP, κ.λπ., η παροχή ρεύματος στον αντίστοιχο υποσταθμό συνεχίζεται συνεχώς μέσω της δεύτερης γραμμής.