ما هو محطة فرعية؟ الوظائف الرئيسية ومستويات الجهد والمعدات الأساسية

 

 

يتكون نظام الطاقة من محطات الطاقة والمحطات الفرعية والخطوط والمستخدمين. الفرعية هي العلاقة الوسيطة بين محطات الطاقة والمستخدمين. يتم استخدامه بشكل أساسي لتحويل الكهرباء الجهد العالية- إلى كهرباء الجهد المنخفضة-. في الوقت نفسه ، فإنه يتحكم ويحمي ويحمي ومراقبة وعمليات الكهرباء لتلبية نقل الطاقة والتوزيع والعرض والاحتياجات الأخرى ذات الصلة.

 

الوظائف الرئيسية للمحطات الفرعية

 

1. تحويل الجهد والتنظيم
تقوم المحطات الفرعية بتحويل الكهرباء من مستوى الجهد إلى آخر - إما أن تصعدها لفترة طويلة - نقل المسافة أو ترحيلها للتوزيع المحلي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمحطات الفرعية تنظيم الجهد من خلال TAP - محولات الصراف وأجهزة الطاقة التفاعلية مثل البنوك المكثفة والمفاعلات.

2. وظائف التحكم والحماية
يمكن أن تتحكم المحطات الفرعية أيضًا في الكهرباء. على سبيل المثال ، يمكن للمحطات الفرعية أن تضمن التشغيل الآمن لنظام الطاقة من خلال أجهزة مثل قواطع الدوائر والفصل ومفاتيح التأريض. إذا فشل نظام الطاقة ، يمكن أن يقطع المحطة الفرعية مصدر الطاقة في الوقت المناسب لتجنب الحوادث.

3. وظائف القياس والمراقبة
يمكن للمحطات الفرعية أيضًا قياس ومراقبة الكهرباء. على سبيل المثال ، يمكن للمحطات الفرعية مراقبة المعلمات مثل الجهد والتيار وطاقة الكهرباء وتسجيل البيانات ذات الصلة. يمكن استخدام هذه البيانات لإدارة التشغيل وتحسين نظام الطاقة.

4. وظيفة التوزيع
المحطات الفرعية يمكن أيضا توزيع الكهرباء. على سبيل المثال ، يمكن للمحطات الفرعية توزيع الكهرباء على مناطق مختلفة ومعدات الطاقة لتلبية احتياجات الطاقة المختلفة.

 

بواسطة مستوى الجهد

 

Low - فرط الجهد: تعمل أقل من 1 كيلو فولت ، وعادة ما تكون موجودة بالقرب من المستخدمين النهائيين.

 

متوسطة - فرط الجهد: العمل بين 1 كيلو فولت و 10 كيلو فولت ، شائع في المدن والمناطق الصناعية.

 

عالية - الفرعية الجهد: تعمل من أعلى من 10 كيلو فولت إلى أقل من 330 كيلو فولت ، وتشكيل العمود الفقري للشبكات الإقليمية.

 

إضافي - High - الفرعية الجهد: التشغيل عند 330 كيلو فولت وما فوق ، يستخدم لفترة طويلة - نقل المسافة والنظام -.

 

عن طريق الدور في نظام الطاقة

 

المحط المحلي المحور: تقع في العقد الحرجة لشبكة الطاقة ، التي تعمل عادة على 330-500 كيلو فولت أو أعلى. يربطون مصادر الطاقة المتعددة والأنظمة الفرعية. يمكن أن يتسبب الفشل في مثل هذه المحطة إلى انقطاع أو انقطاع التيار الكهربائي -.

 

المحطة الفرعية المتوسطة: يستخدم بشكل أساسي لتبادل الطاقة وإضفاء الطابع القسم على خطوط النقل الطويلة. غالبًا ما يكون لديهم كل من أدوار الإرسال والتوزيع ، وعادة ما تعمل في 220-500 كيلو فولت.

 

المحطات الفرعية الإقليمية: تركز على تزويد الكهرباء لمدينة أو منطقة معينة ، وعادة ما تعمل في 110-220 كيلو فولت. يؤثر انقطاع التيار الكهربائي هنا فقط على منطقة التوزيع المحلية.

 

محطة فرعية الطرفية: يقع بالقرب من مراكز الحمل في نهاية خطوط النقل ، وعادة ما تعمل عند 110 كيلو فولت ، مما يوفر الكهرباء مباشرة للمستخدمين. الانقطاعات بشكل أساسي يؤثر على المستخدمين النهائيين المتصلين.

 

مكونات فرعية

 

يتكون محطة فرعية من عدة أنظمة متكاملة:

 

 المعدات الكهربائية: الجزء الأساسي مسؤول عن تحويل الطاقة ونقله وحمايته.

 

 البنية التحتية المدنية وهياكل الصلب: بما في ذلك الأسس ، والمباني السيطرة ، وإطارات الدعم.

 

 نظام إمداد الطاقة: مثل أنظمة الطاقة DC ، وضمان الطاقة دون انقطاع لمعدات التحكم والحماية.

 

 نظام الاتصال والأتمتة: يدعم تبادل البيانات ، والتحكم عن بعد ، والتشغيل الذكي.

 

 نظام مراقبة الفيديو والأمان: يضمن سلامة الموظفين والمعدات.

 

نظام حماية البرق والتأريض: يوجه بأمان تيارات الصدع والبرق إلى الأرض.

 

فهم المعدات الأولية والثانوية في المحطات الفرعية

 

يمكنك التفكير في محطة فرعية باعتبارها "مصنع كهرباء".

تشبه المعدات الأولية الآلات الثقيلة على أرضية المصنع - القيام بعمل معالجة الفولتية العالية مباشرة والتيارات الكبيرة.

تعمل المعدات الثانوية كجهاز الدماغ والجهاز العصبي في غرفة التحكم - المراقبة والقادة والتنبيه لضمان تشغيل النظام بأكمله بأمان وذكاء وكفاءة.

 

 

محولات الطاقة

تستخدم لتغيير مستويات الجهد بين أجزاء مختلفة من نظام الطاقة.

محول الطاقة هو جهاز كهربائي ثابت (أي آلة دوارة غير-) تنقل الطاقة الكهربائية من دائرة إلى أخرى من خلال الحث الكهرومغناطيسي. إنه يخطو الجهد لأعلى أو لأسفل لتلبية متطلبات الإرسال والتوزيع. يتم نقل الطاقة من اللف الرئيسي إلى اللف الثانوي ، مما يتيح نقل المسافة الطويلة- وتوزيع الطاقة الموثوق.

 

 قواطع الدائرة

قم بتشغيل الدوائر الكهربائية أو الإيقاف أثناء التشغيل العادي أو ظروف الصدع ، وحماية المعدات وضمان السلامة.

تعتبر قواطع الدوائر من بين المكونات الأكثر أهمية وتعقيدًا في نظام الطاقة. مزودة بأجهزة التبريد المتقدمة - وآليات السرعة العالية - ، يمكن أن تقاطع تيارات الجهد العالية - في ظروف العادية والخطأ. إنها تسمح بتبديل التكوينات ، وعزل الأعطال بسرعة ، والحفاظ على موثوقية وسلامة الشبكة بأكملها.

 

تشمل الأنواع الشائعة من قواطع الدوائر:

SF₆ (GAS - معزول) قواطع الدائرة

قاطع الدائرة فراغ

قواطع الدائرة الهوائية

قواطع دائرة النفط

يتم تحديد كل نوع بناءً على مستوى الجهد والبيئة والاحتياجات التطبيق.

 

 مفاتيح قطع الاتصال (العزلات)

توفير نقطة فصل واضحة وموثوقة للصيانة والتبديل التشغيلي.

مفاتيح قطع الاتصال غير - تحميل - كسر الأجهزة المستخدمة لعزل المعدات أثناء الصيانة. إنها تخلق فجوة مفتوحة واضحة عند فصلها ، مما يضمن الفصل الآمن للمعدات من الدوائر الحية. على الرغم من أنهم لا يستطيعون كسر التيارات أو الصدع ، إلا أنها تلعب دورًا حاسمًا في:

ضمان العزلة- توفير فصل واضح للتفتيش والصيانة.

تمكين عمليات التبديل- التنسيق مع قواطع الدوائر للسماح بتحويلات بوسار.

تبديل التيارات الصغيرة- قادرة على إيقاف التيارات المحدودة مثل التيارات الإثارة من المحولات التي تم تفريغها أو التيارات الشحن المكثفة.

 

 محولات الأدوات

 

 المفقودات الطفرة

حماية معدات الفرعية من الجهد الزائد العابر الناجم عن ضربات البرق أو عمليات التبديل.

تعمل المبتكرات المتصاعدة كحواجز وقائية ، وتحويل الجهد الزائد بأمان على الأرض قبل أن يتمكنوا من تلف المحولات أو المفاتيح أو المكونات الحيوية الأخرى. إنها ضرورية للحفاظ على طول عمر المعدات ومنع انقطاع التيار الكهربائي.

 

 البقر

أشرطة موصلة تجمع وتوزيع الطاقة عبر دوائر مختلفة داخل المحطة الفرعية.

الأشرطة عبارة عن شرائح أو أشرطة معدنية ، عادةً ما تكون مصنوعة من النحاس أو الألومنيوم ، وتستخدم لدمج الطاقة الكهربائية وتوزيعها بكفاءة عبر دوائر صادرة متعددة. إنها تسمح بالتبديل المرن ، وسهولة الوصول إلى الصيانة ، ودعم السعة العالية التيار - مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة.

 

 الكابلات والخطوط العامة

الموصلات التي تحمل الطاقة الكهربائية من وإلى المحطة الفرعية.

هذه هي وسائط النقل التي تربط المحطات الفرعية بأجزاء أخرى من الشبكة أو مباشرة إلى End -. تعتبر الخطوط العامة شائعة لفترة طويلة - ، في حين يتم استخدام الكابلات تحت الأرض في المناطق الحضرية أو الفضاء - لأسباب جمالية وسلامة.

 

 معدات التأريض

يوجه التيارات الصدع بأمان إلى الأرض ، وحماية كل من الموظفين والأجهزة الكهربائية.

يضمن التأريض الصحيح أن أي تيار غير مقصود - بسبب فشل العزل أو البرق أو صدع المعدات - لديه مسار مقاومة منخفض- على الأرض. هذا يقلل من خطر الصدمة الكهربائية أو تلف المعدات أو الحريق ، وهو جانب أساسي من تصميم سلامة المحطة الفرعية.

 

 مرحلات الوقاية

اكتشف الأعطال في نظام الطاقة وأرسل إشارات الرحلة إلى قواطع الدوائر لعزل القسم المعيب.

تعمل المرحلات الواقية كـ "الجهاز العصبي" للمحطة الفرعية ، وتراقب باستمرار معلمات مثل التيار والجهد والتردد وزاوية الطور. عندما يحدث خطأ مثل الدائرة القصيرة أو الحمل الزائد أو الصدع الأرضي ، يقوم على الفور بتحليل أوامر البيانات وإصدار قواطع الدوائر - منع تلف المعدات وضمان استقرار النظام. غالبًا ما تكون المرحلات الحديثة قابلة للبرمجة ودعم وظائف حماية متعددة في جهاز واحد.

 

 أجهزة الأتمتة

قم بتضمين المرحلات الرقمية ، والأنظمة التلقائية - ، والأجهزة الإلكترونية الذكية (IEDS) التي تمكن التحكم الذكي المستقل.

تعد أجهزة التشغيل الآلي ضرورية لتحقيق عملية فرعية ذكية. يقومون بمجموعة متنوعة من الوظائف مثل تشخيص الصدع ، وموازنة التحميل ، والتبديل عن بُعد ، والتعافي الذاتي - من خلال التلقائي -. تقلل هذه الأجهزة من الحاجة إلى التدخل اليدوي ، وتقصير فترات انقطاع التيار الكهربائي ، وتحسين الكفاءة التشغيلية الشاملة. يسمح التكامل مع معايير IEC 61850 بمشاركة البيانات وتنسيق النظام السلس.

 

 أدوات قياس

تستخدم للمراقبة المستمرة للمعلمات الكهربائية مثل الجهد والتيار والتردد والطاقة.

قياس الأدوات - بما في ذلك فولتميترز ، ammeters ، عدادات الطاقة ، وأعداد التردد - توفر بيانات الوقت الحقيقي - لكل من المشغلين والأنظمة الآلية. وهذا يضمن تقييمًا دقيقًا للنظام ، والتنبؤ بالحمل ، وإدارة الطاقة. الدقة والموثوقية مهمة ، خاصة في بيئات الجهد العالية-.

 

 أنظمة المراقبة (على سبيل المثال ، SCADA)

تتيح أنظمة التحكم في الإشراف واكتساب البيانات (SCADA) المراقبة عن بُعد ، والتحكم ، وإدارة الإنذار ، وتسجيل البيانات التاريخي.

تعمل أنظمة SCADA كواجهة رقمية بين المعدات الميدانية وغرف التحكم. يمكن للمشغلين مراقبة حالة الفرعية ، وتشغيل الأجهزة ، وتحليل الإنذارات ، ومراجعة الاتجاهات التاريخية - من موقع مركزي. يعزز SCADA وقت الاستجابة ، والسلامة التشغيلية ، وقدرات التشخيص مع تمكين رؤية الوقت- عبر الشبكة.

 

 معدات الاتصالات

يدعم تبادل البيانات السلس داخل المحطة الفرعية وبين المحطات الفرعية ومراكز التحكم المركزية.

تتضمن معدات الاتصالات روابط الألياف - البصرية والمفاتيح وأجهزة التوجيه ومعالجات الاتصالات. تضمن هذه الأنظمة نقلًا سريعًا وآمنًا وموثوقًا لأوامر التحكم والقياسات وتقارير الحالة. وهي تشكل العمود الفقري للبنية التحتية للشبكة الذكية وهي حيوية للتشخيص المنسق والتشخيص عن بعد.

 

 أنظمة إمدادات الطاقة (على سبيل المثال ، لوحات DC ، وحدات UPS)

توفير طاقة مستمرة ومستقرة للتحكم والحماية والاتصالات - حتى أثناء اضطرابات الشبكة.

في المحطات الفرعية ، يجب أن تظل الأجهزة الحرجة مدعومة بغض النظر عن ظروف الطاقة الخارجية. DC Power Systems - تضم بطاريات ومقاطعات وألواح التوزيع - توفر نسخة احتياطية موثوقة أثناء انقطاع التيار الكهربائي. يتم استخدام إمدادات الطاقة غير المنقطعة (UPS) أيضًا للحفاظ على جودة الطاقة واستمرارية ، مما يضمن عدم توقف العمليات الحيوية أبدًا.