O que é uma subestação elétrica? Subestações elétricas e aparelhagens

Especialistas em engenharia elétrica sabem o que as estações elétricas e as subestações são, para o que foram projetadas e como elas são organizadas. Eles sabem como calcular sua potência e todos os parâmetros necessários, como o número de voltas, a seção transversal do fio e as dimensões do circuito magnético. Isso é ensinado a estudantes em universidades técnicas e escolas técnicas. Pessoas com uma educação liberal sabem que os edifícios que muitas vezes ficam sozinhos na forma de casas sem janelas (são amadas por amantes de graffiti) são necessários para alimentar casas e negócios, e não devem ser penetrados, emblemas indescritíveis sob a forma de caveiras e relâmpagos falam sobre ele de forma eloquente , Anexado a objetos perigosos. Talvez, muitos não precisem saber mais, mas a informação não é supérflua.

Um pouco de física

A energia elétrica é uma mercadoria para a qual é necessário pagar, e é muito insultante se for gasto em vão. E isso, como com qualquer produção, é inevitável, a tarefa é apenas reduzir em vãs perdas. A energia é igual ao poder multiplicado pelo tempo, portanto, no raciocínio adicional, é possível operar com esse conceito, já que o tempo flui constantemente, e é impossível voltar atrás, como é cantado em uma música. A energia elétrica, em aproximação aproximada, sem levar em consideração cargas reativas, é igual ao produto da tensão por corrente. Se considerarmos isso com mais detalhes, o coseno fi, que determina a proporção da energia consumida com seu componente útil, chamado componente ativo, cai na fórmula. Mas este indicador importante não tem relação direta com a questão de por que uma subestação é necessária. A energia elétrica, portanto, depende dos dois principais participantes das leis de Ohm e Joule-Lenz, tensão e corrente. Baixa corrente e alta tensão podem formar a mesma potência que vice-versa, alta corrente e baixa tensão. Parece, qual é a diferença? E é, e muito grande.

Aquecer o ar? Obrigado!

Então, se você usa a fórmula de energia ativa, você obtém o seguinte:

• P = U x I, onde:

  U é a tensão medida em Volts;
  Eu sou o atual medido em Amperes;
  P – potência, medida em Watts ou Volt-amperes.

Mas existe uma fórmula mais que descreve a já mencionada lei de Joule-Lenz, segundo a qual a potência térmica liberada quando a corrente passa é igual ao quadrado da sua magnitude multiplicada pela resistência do condutor. Para aquecer o ar que rodeia a linha de energia significa energia residual. E é possível reduzir essas perdas teoricamente de duas maneiras. O primeiro deles envolve uma redução na resistência, isto é, um engrossamento dos fios. Quanto maior a seção transversal, menor a resistência e vice-versa. Mas eu não quero gastar o metal em vão, é caro, o cobre é o mesmo. Além disso, o duplo consumo de material de condutor não só levará a um aumento no custo, mas também à ponderação, o que, por sua vez, levará a um aumento da laborabilidade das linhas elevadas de montagem. E os apoios precisarão de mais poderosos. E as perdas serão reduzidas apenas pela metade.

A solução

Para reduzir o aquecimento de fios durante a transferência de energia, é necessário reduzir a quantidade da corrente passante. Isso é bastante claro, porque sua redução pela metade levará a uma redução nas quatro quedas. E se dez vezes? A dependência é quadrática, então as perdas serão cem vezes menos! Mas o poder deve "balançar" o mesmo, o que é necessário para o agregado de consumidores que o aguardam na outra extremidade da linha elétrica, indo da usina por vezes por centenas de quilômetros. A conclusão é que é necessário aumentar a tensão na mesma quantidade que a corrente é reduzida. A subestação do transformador no início da linha de transmissão é apenas para este propósito pretendido. A partir disso, os fios sob tensão muito alta, medidos em dezenas de quilovolts. Ao longo da distância que separa a TPP, a HPP ou a usina de energia nuclear da localidade onde é endereçada, a energia viaja com uma pequena (relativamente) corrente. O consumidor precisa obter energia com os parâmetros padrão fornecidos, que em nosso país correspondem a 220 volts (ou 380 V inter-fase). Agora não precisamos aumentar, como na entrada da linha de força, mas uma subestação. A energia elétrica é fornecida aos setores para iluminar as casas nas casas e os rotores das máquinas-ferramentas foram transformados nas fábricas.

O que há na caixa?

Do que precede é claro que a parte mais importante da subestação é um transformador, geralmente trifásico. Pode haver vários. Por exemplo, um transformador trifásico pode ser substituído por três transformadores de fase única. Mais quantidade pode ser devido ao alto consumo de energia. O design deste dispositivo é diferente, mas em qualquer caso tem dimensões impressionantes. Quanto mais o poder é dado ao consumidor, mais séria é a estrutura. A instalação de uma subestação elétrica, no entanto, é mais complicada e inclui não apenas um transformador. Aqui, também, o equipamento está destinado a mudar e proteger uma unidade cara, e também a maioria das vezes para o resfriamento. Outra parte elétrica das estações e subestações contém quadros equipados com equipamentos de controle e medição.

Transformador

A principal tarefa desta facilidade é levar energia ao consumidor. Antes de enviar, a tensão deve ser aumentada e, depois de recebida, baixe-a para o nível padrão.

Apesar de o esquema da subestação elétrica incluir muitos elementos, o principal deles é ainda um transformador. Não há diferença fundamental entre o dispositivo deste produto em uma unidade de fonte de energia convencional de um aparelho doméstico e amostras industriais de alta potência. O transformador consiste em enrolamentos (primário e secundário) e um núcleo magnético feito de um ferromagneto, isto é, um material (metal) que reforça o campo magnético. O cálculo deste dispositivo é bastante uma tarefa educacional padrão para um aluno em uma faculdade técnica. A principal diferença entre o transformador de subestação e suas contrapartes menos poderosas, além de suas dimensões, é a presença de um sistema de resfriamento, que é uma combinação de oleodutos que circundam as bobinas de aquecimento. O design das subestações elétricas, no entanto, não é uma tarefa fácil, uma vez que muitos fatores devem ser levados em conta, desde as condições climáticas até a natureza da carga.

Poder de tração

Não só casas e empresas consomem eletricidade. Aqui tudo é claro, você precisa aplicar 220 volts AC contra um ônibus neutro ou 380 V entre as fases com uma freqüência de 50 hertz. Mas há também um transporte elétrico da cidade. Trams e trolley buses exigem tensão não variável, mas constante. E diferente. No fio do trole, deve haver 750 volts (em relação ao solo, ou seja, trilhos), e o trolleybus é necessário em um condutor zero e 600 volts DC no outro, os protetores de roda de borracha são isoladores. Então, precisamos de uma subestação separada e muito poderosa. A energia elétrica é transformada, isto é, é endireitada. Seu poder é muito alto, a corrente no circuito é medida em milhares de amperes. Esse dispositivo é chamado de dispositivo de rascunho.

Proteção de subestação

Tanto um transformador como um poderoso dispositivo retificador (no caso de fontes de força de tração) são caros. Se surgir uma situação de emergência, ou seja, um curto-circuito, uma corrente aparece no circuito secundário (e, portanto, o principal). Portanto, a seção transversal dos condutores não é calculada. A subestação do transformador elétrico começará a aquecer devido à dissipação de calor resistiva. Se você não fornecer esse cenário, então, como resultado de um curto-circuito em qualquer uma das linhas periféricas, o fio de enrolamento irá derreter ou queimar. Para evitar isso, são usados diferentes métodos. Esta é a proteção diferencial, de gás e de máxima corrente.

O diferencial compara os valores da corrente no circuito e o enrolamento secundário. A proteção do gás é desencadeada pela aparência no ar de isolamento de produtos de combustão, óleo e assim por diante. A proteção atual desconecta o transformador quando a corrente excede o valor máximo ajustado.

A subestação do transformador deve desligar-se automaticamente também em caso de incêndio.

Tipos de subestações

Eles são diferentes em poder, em propósito e dispositivo. Aqueles que servem apenas para aumentar ou diminuir a tensão, são chamados de transformadores. Se também for necessário alterar outros parâmetros (rectificação ou estabilização de freqüência), a subestação é chamada de transformação.

Em termos de design arquitetônico, as subestações são incorporadas, incorporadas (adjacentes à instalação principal), intra-oficina (localizadas dentro das instalações de produção) ou um edifício auxiliar autônomo. Em alguns casos, quando não é necessária uma alta potência (quando se organiza a fonte de alimentação de pequenos assentamentos), a construção do mastro das subestações é aplicada. Às vezes, para a colocação do transformador, são utilizados os suportes de linha de transmissão, em que é montado todo o equipamento necessário (fusíveis, pára-raios, seccionadores, etc.).

As redes e subestações elétricas são classificadas por tensão (até 1000 kV ou mais, que é de alta tensão) e potência (por exemplo, de 150 VA a 16 mil kVA).

De acordo com a característica esquemática da conexão ao ar livre, as subestações são nodal, sem saída, through-pass e tap-off.

Dentro da câmera

O espaço dentro da subestação em que os transformadores, ônibus e equipamentos que fornecem a operação de todo o dispositivo estão localizados é chamada de câmera. Pode ser cercada ou fechada. A diferença entre as formas de aliená-lo do espaço circundante é pequena. A câmara fechada é uma sala completamente isolada, e a câmara fechada está atrás de paredes incompletas (malhas ou trancas). Eles são produzidos, em geral, por empresas industriais para projetos padrão. A manutenção dos sistemas de fornecimento de energia é realizada por pessoal treinado com a admissão e qualificação necessária, confirmado pelo documento oficial com permissão para trabalhar em linhas de alta tensão. A supervisão operacional da subestação é realizada por um eletricista ou engenheiro de energia em serviço, localizado perto do painel principal, que pode ser localizado remotamente da subestação.

Distribuição

Existe uma outra função importante desempenhada pela subestação de energia. A energia elétrica é distribuída entre os consumidores de acordo com suas normas e, além disso, a carga das três fases deve ser tão uniforme quanto possível. Para que esta tarefa seja resolvida com sucesso, existem setores. As EFs operam na mesma tensão e contêm dispositivos que executam a troca e a proteção das linhas de sobrecarga. Com o transformador RU são conectados por fusíveis e disjuntores (de um único polo, um para cada fase). Os dispositivos de distribuição no local de colocação são divididos em aberto (localizado ao ar livre) e fechado (localizado dentro das instalações).

Segurança

Todo o trabalho realizado em uma subestação elétrica é classificado como particularmente arriscado e, portanto, requer medidas de emergência para garantir a segurança do trabalho. Em geral, as reparações e a manutenção são realizadas com desenergização total ou parcial. Depois que a tensão é desconectada (os eletricistas dizem "removido"), desde que todas as tolerâncias necessárias estejam presentes, os barramentos são aterrados para evitar comutação acidental. Para isso, os sinais de alerta "Pessoas funcionam" e "Não incluir!" Também se destinam. Os funcionários que atendem as subestações de alta tensão são sistematicamente treinados, e as habilidades e os conhecimentos adquiridos são monitorados periodicamente. A tolerância nº 4 dá o direito de realizar trabalhos em instalações elétricas superiores a 1 kV.