Обяснение на трансформаторите и компонентите на подстанцията

Виждали сте ги през целия си живот: тези сиви, цилиндрични кутии, разположени върху стълбовете във вашия квартал. Толкова обикновени, че почти не им обръщаме внимание, но те правят нещо почти магическо, което позволява на съвременния ни живот да съществува. Тези устройства, известни като трансформатори, са невъзпятите герои, които се справят с най-голямото предизвикателство за пренос на електричество от електроцентрала до вашата къща.

Електричеството, което се движи през жиците, е подобно на водата, която се движи през тръбите. За да пренесат много енергия на много километри, компаниите за комунални услуги използват много силен електрически „тласък“ или напрежение. Опитвайки се да го изпратите при ниско, -безопасно за домакинството налягане, би било като да изтласкате вода през страната през градински маркуч – по-голямата част от енергията ще се загуби поради триене и топлина. Всъщност, според индустриални данни, ако удвоим напрежението, можем да намалим тези енергийни загуби със 75%. Ето защо трансформаторите трябва да се охлаждат; боравенето с този вид енергия е гореща работа.

И ето защо функциите на трансформатора за увеличаване и понижаване имат значение. В електроцентрала огромен трансформатор за повишаване-нагоре повишава напрежението до нивата на магистралата, така че да може да стигне далеч. Но това-електричество под високо налягане ще взриви телевизора ви направо от кутията. Когато електричеството се приближи до вас, група „понижаващи-трансформатори в подстанциите започват да намаляват налягането, за да могат да го изпратят към вашия район. И последната сива кутия на стълба пред прозореца ви е последната, най-важна стъпка. Вътре в този контейнер има няколко бобини и малко охлаждащо масло, които се отнасят до това, което е вътре в силов трансформатор, извършвайки последната „стъпка-надолу“. Той взема напрежението на кварталното{10}} ниво и го намалява до безопасното, използваемо ниво, което захранва вашите светлини и зарежда телефона ви, перфектно завършвайки невероятното пътуване на електричеството.

Трансформаторите са един от най-важните компоненти на електрическата подстанция, но истинската цел на това съоръжение е много по-голяма от това. Ако трансформаторът е превключвател на предавките, тогава подстанцията е цялото кръстовище. Представете си го като Grand Central Station на електрическата мрежа: оживено място, където електричеството не просто се превключва, но също така се сортира, пренасочва и изпраща на най-различни места. И тук се случва истинската магия на управлението на такава огромна разпределителна система за електрическа мрежа.

Точно както една натоварена гара работи с влакове, пристигащи от много различни градове, оборудването на подстанцията се грижи за енергията, идваща от различни места – може би отдалечен вятърен парк на една линия и близка -електроцентрала на друга. С помощта на куп огромни превключватели той работи като контролер на въздушния трафик за електрони. Може да изпраща енергия до конкретен квартал, който се нуждае от нея, да пренасочва енергията около проблемно място или да смесва източници, така че винаги да има достатъчно предлагане, за да покрие търсенето. Тази важна функция за сортиране е причината подстанциите да се поставят на тези специални места. Те са кръстовища между огромните, дълги-„междущатски магистрали“ на електричество и по-малките „градски улици“, които обслужват нашите квартали. Те са необходимите-рампи и възли, които карат всичко да работи. Но с цялата тази мощност, преминаваща през само едно място, какво ще стане, ако нещо се счупи, да речем дърво падне върху въдица по време на буря?

Този специфичен сценарий – падане на клон на дърво, удар от мълния или повреда на оборудването – причинява опасно състояние, известно като повреда или късо съединение. Мислете за това като за голям теч в електрическата система внезапно. Вместо да тръгне по планирания маршрут, огромен прилив на сила се опитва да вземе пряк път, застрашавайки и унищожавайки всичко, свързано с него. За да предотврати това бедствие, подстанцията има своя собствена охрана: прекъсвач.

Те се различават от малките превключватели в кутията на прекъсвача във вашия дом; това са огромни, супер-бързи предпазни устройства. Когато се открие повреда, прекъсвачът на подстанцията се изключва почти веднага, спирайки потока на електричество на ръка. Действа като автоматичен авариен клапан, който незабавно прекъсва повредената част от електропровода от останалата част от мрежата. Основната задача на прекъсвачите в подстанцията е тази бърза, защитна изолация.

За разлика от старомоден-предпазител, който е-изделие за еднократна употреба, който се топи, за да прекъсне верига, тези огромни прекъсвачи могат да бъдат нулирани. След като работниците от комуналните услуги са отстранили действителната повреда (като например да отнесат падналия клон на дърво), безопасно е да нулирате прекъсвача и да включите отново захранването. Тази способност да функционира като превключвател за високо-напрежение е една от най-важните характеристики на съвременните устройства за защита на трансформатори и управление на мрежата. Без тях една повреда може да предизвика ефект на доминото, водещ до прекъсване на тока, засягащо цял регион. Но тези високоволтови комутационни компоненти работят само когато нещо не е наред. Как подстанцията поддържа цялото това мощно електричество безопасно в определения си път по време на нормална работа? И това прави друг невъзпят герой, който вероятно сте виждали преди.

Електричеството е нещо като водата, иска да намери най-лесния път. Металните електропроводи са отлични проводници, те са идеални магистрали за електричество. Но голямата стоманена кула, която го поддържа, също е добър проводник, като дава на хората лесен, но опасен начин да слязат направо на земята. Ако проводникът под напрежение докосне кулата, цялата тази енергия ще се изразходва и кулата ще стане опасна, защото ще бъде електрифицирана.

За да спре този електрически "теч", се поставя специална бариера между електропровода и кулата. Това е работа на изолатора. Виждали сте ги като онези купчини керамични, стъклени или полимерни дискове, които висят от рамото на кула. Тези материали са избрани, защото са лоши проводници на електричество. Те работят точно като дебелите стени на водопроводна тръба, като гарантират, че електричеството остава вътре в жицата, където трябва да бъде. Съществуват различни видове електрически изолатори, но всички те имат едно общо нещо. Колкото по-високо е напрежението, толкова по-голямо е налягането, което електричеството трябва да излезе, така че виждате много от тези дискове, нанизани заедно на големи преносни линии – повече дискове означават по-добра изолация. Тези важни части за подстанции и части за разпределителни уреди за високо напрежение са първата линия на защита срещу изтичане на мощност. Но какво ще стане, ако електричеството не идва от електроцентралата, а по-скоро атакува отгоре под формата на мълния?

Удар от мълния е директен удар в електрическата мрежа, инжектиращ милиони волта за микросекунда. Прекъсвачът е добър в справянето с проблеми, които се натрупват вътре в системата, но е твърде бавен, за да реагира на този вид бърза външна атака. За тази конкретна опасност подстанциите имат свой специален бодигард – мълниеприемник. Те обикновено са високи, порцеланови цилиндри, които могат да бъдат намерени до големи машини, пазейки опасността, която идва отгоре.

Мислете за разрядника като за авариен изход за електричество. При нормални обстоятелства не прави нищо; това е просто като затворен път. Но когато дойде този огромен скок на напрежението от светкавица, разрядникът се превръща в отворена врата. Отклоняване на пренапрежения, този процес насочва опасната енергия към прост изход, като следва пътя директно в земята и избягва скъпи трансформатори. Той безопасно насочва разрушителната сила далеч от основния поток на мощността, което го прави фундаментално различен от прекъсвача. Прекъсвачът е превключвател, който се отваря, за да спре целия поток, разрядникът е предпазен клапан, който пренасочва опасно вълнение, без да прекъсва захранването. Това го прави едно от най-важните устройства за защита на трансформатора. Основната задача на мълниеотводите е да поемат тези големи удари, така че да не причиняват щети на стойност милиони долари на основните части на подстанцията. Сега, след като знаем как подстанциите са защитени от външни опасности, какво се случва с цялата тази мощност, след като е безопасно вкарана вътре?

След като мощността е безопасно съхранена в подстанцията, тя трябва да бъде организирана и насочена. Представете си, че подстанцията е натоварено летище; не бихте искали всеки самолет да се опитва да кацне на една и съща писта наведнъж. За това е шината. Шината е просто огромен, тежък-захранващ кабел – голямо парче метал, което служи като място за срещи. Всички входящи линии с високо напрежение отиват там, всички изходящи линии идват оттам, един голям, стабилен басейн от електричество. Тази централизация на енергията е основната идея зад това как подстанциите подреждат своите шини.

Разбира се, трябва да контролираме този поток. Какво правим, когато част от оборудването се нуждае от някаква работа по него? Не можем просто да изключим цялото захранване. Това правят изключващите превключватели. Тези високоволтови комутационни компоненти действат като масивни подвижни мостове за електричество. Когато превключвателят е отворен, има голямо, очевидно пространство от въздух, което електричеството не може да прескочи, така че част от подстанцията става изолирана и безопасна за хората да я поправят. Затворен означава, че "мостът" е свален и мощността тече свободно.

Когато съберем тези две идеи заедно, получаваме колко гъвкава е подстанцията. Мрежовите оператори могат да пренасочват електричеството, като използват превключватели, за да свързват или изключват различни линии от централната шина. Те могат да превключват електричеството в движение с помощта на превключватели. Така че те могат да изключат един електропровод за ремонт и да поддържат останалите да работят, което спира всички да не получават ток. Именно тази комбинация от централно разпределение (шина) и точно управление (превключватели) прави подстанцията толкова добра. Следващият път, когато минете покрай подстанция, може да забележите, че тези части са изложени навън в нещо, известно като въздушно-изолиран дизайн. Но в голям град всичко това може да се побере в една сграда в по-малка газоизолирана -подстанция. Сега, когато знаете кои са основните играчи, можете да започнете да виждате мрежата не като някаква мистерия, а като система, която разбирате.

Преди електрическата мрежа може да е изглеждала като непозната, недостъпна мрежа. Този шумен, ограден-двор по протежение на магистралата беше просто куп объркващи метални конструкции. Но сега можете да го видите такъв, какъвто е в действителност – добре-координирана група от хора, които работят усилено, за да ви доставят електричество. Като познавате важните играчи, можете да научите как работят електрическите подстанции.

Всички основни части на електрическа подстанция имат важни задачи:

Трансформатор: Скоростен лост за повишаване или намаляване на напрежението.

Прекъсвач: Това е „предпазният превключвател“, който спира нещата да се объркат.

Изолатор: „Защитникът“, който поддържа силно електричество по пътя си.

Мълниеприемник: Телохранителят срещу мълнии.

Шини и превключватели: „Директорите на трафика“ за насочване на потока от енергия. Следващият път, когато минете покрай трафопост или погледнете нагоре към електрически стълб, ще го познаете. Не просто пъзел, а мълчалив, мощен екип, работещ заедно. И ще видите превключването на скоростите, превключвателя за безопасност, пазачите, всички те изпълняват своята част. Вече знаете какво правят трансформаторите и компонентите на подстанциите и как невидимото пътуване на енергията става видимо точно пред вас.

Свържете се сега