Distribuição de energia elétrica: subestações, equipamentos necessários, condições de distribuição, aplicação, regras contábeis e de controle

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Como é a distribuição de energia elétrica e sua transmissão da fonte principal de energia até o consumidor? Essa questão é bastante complicada, pois a fonte é uma subestação, que pode estar localizada a uma distância considerável da cidade, mas a energia deve ser entregue com a máxima eficiência. Esta questão deve ser considerada com mais detalhes.

Descrição geral do processo

Como mencionado anteriormente, o objeto inicial, de onde começa a distribuição de energia elétrica, hoje é uma usina. Atualmente, existem três tipos principais de estações que podem abastecer os consumidores com eletricidade. Pode ser uma usina termelétrica (TPP), uma usina hidrelétrica (HPP) e uma usina nuclear (NPP). Além desses tipos básicos, também existem estações solares ou eólicas, porém estas são usadas para fins mais locais.

Esses três tipos de estações são tanto a fonte quanto o primeiro ponto de distribuição de eletricidade. PorPara realizar um processo como a transmissão de energia elétrica, é necessário aumentar significativamente a tensão. Quanto mais distante estiver o consumidor, maior deve ser a tensão. Assim, o aumento pode chegar até 1150 kV. Um aumento na tensão é necessário para diminuir a força da corrente. Nesse caso, a resistência nos fios também cai. Este efeito permite transferir corrente com a menor perda de energia. Para aumentar a tensão até o valor desejado, cada estação possui um transformador elevador. Depois de passar pela seção com o transformador, a corrente elétrica é transmitida ao centro de distribuição central por meio de linhas de energia. A PIU é uma estação central de distribuição onde a eletricidade é distribuída diretamente.

Descrição geral do caminho atual

Instalações como o centro de distribuição central já estão próximos de cidades, vilas, etc. Aqui, não só a distribuição ocorre, mas também uma queda de tensão para 220 ou 110 kV. Depois disso, a eletricidade é transmitida para subestações localizadas já dentro da cidade.

Ao passar por subestações tão pequenas, a tensão cai novamente, mas para 6-10 kV. Depois disso, a transmissão e distribuição de energia elétrica é feita por meio de pontos transformadores localizados em diferentes pontos da cidade. Também vale a pena notar aqui que a transmissão de energia dentro da cidade para a subestação transformadora não é mais realizada com a ajuda de linhas de energia, mas com a ajuda de cabos subterrâneos. Isso é muito mais conveniente do que o uso de linhas de energia. O ponto do transformador é a última instalaçãoem que ocorre a distribuição e transmissão de energia elétrica, bem como sua redução pela última vez. Nessas áreas, a tensão é reduzida para o já familiar 0,4 kV, ou seja, 380 V. Em seguida, é transferida para prédios particulares, de vários andares, cooperativas de garagem, etc.

Se considerarmos brevemente o caminho de transmissão, é aproximadamente o seguinte: fonte de energia (usina de 10 kV) - transformador elevador até 110-1150 kV - linha de transmissão de energia - subestação com transformador abaixador - ponto do transformador com queda de tensão para 10- 0,4 kV - consumidores (setor privado, prédios residenciais, etc.).

Recursos do Processo

A produção e distribuição de energia elétrica, bem como o processo de sua transmissão, tem uma característica importante - todos esses processos são contínuos. Em outras palavras, a produção de energia elétrica coincide no tempo com o processo de seu consumo, razão pela qual as usinas, redes e receptores estão interligados por um conceito como modo comum. Esta propriedade torna necessária a organização dos sistemas de energia de forma a ser mais eficiente na produção e distribuição de eletricidade.

Aqui é muito importante entender o que é esse sistema de energia. Trata-se de um conjunto de todas as estações, linhas de energia, subestações e outras redes de aquecimento, que estão interligadas por tal propriedade como modo comum, bem como por um único processo de produção de energia elétrica. Além disso, os processos de transformação e distribuição nessas áreas são realizados sob aexecutando todo este sistema.

A principal unidade de trabalho em tais sistemas é a instalação elétrica. Este equipamento é projetado para a produção, conversão, transmissão e distribuição de energia elétrica. Esta energia é recebida por receptores elétricos. Quanto às próprias instalações, dependendo da tensão de operação, elas são divididas em duas classes. A primeira categoria trabalha com tensões de até 1000 V, e a segunda, ao contrário, com tensões de 1000 V e acima.

Além disso, também existem dispositivos especiais para receber, transmitir e distribuir eletricidade - um comutador (RU). Esta é uma instalação elétrica, que consiste em elementos estruturais como barramentos pré-fabricados e de conexão, dispositivos de comutação e proteção, automação, telemecânica, instrumentos de medição e dispositivos auxiliares. Essas unidades também são divididas em duas categorias. O primeiro são os dispositivos abertos que podem ser operados ao ar livre e os fechados, que são utilizados apenas quando localizados dentro de um edifício. Quanto ao funcionamento de tais dispositivos dentro da cidade, na maioria dos casos é a segunda opção utilizada.

Uma das últimas fronteiras do sistema de transmissão e distribuição de energia elétrica é a subestação. Trata-se de um objeto que consiste em um quadro de até 1000 V e de 1000 V, além de transformadores de potência e outras unidades auxiliares.

Consideração do esquema de distribuição de energia

Para conhecer mais de perto o processo de produção, transmissão e distribuiçãoeletricidade, você pode tomar como exemplo o diagrama de blocos do fornecimento de eletricidade para a cidade.

Neste caso, o processo se inicia com o fato de que os geradores da usina distrital estadual geram tensão de 6, 10 ou 20 kV. Na presença de tal tensão, não é econômico transmiti-la a uma distância de mais de 4-6 km, pois haverá grandes perdas. Para reduzir significativamente a perda de energia, um transformador de potência é incluído na linha de transmissão, projetado para aumentar a tensão para valores como 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV. O valor é escolhido de acordo com a distância do consumidor. Segue-se um ponto de rebaixamento de energia elétrica, que se apresenta na forma de uma subestação abaixadora localizada dentro da cidade. A tensão é reduzida para 6-10 kV. Vale a pena acrescentar aqui que tal subestação consiste em duas partes. A primeira parte do tipo aberto é projetada para uma tensão de 110-220 kV. A segunda parte é fechada, inclui um dispositivo de distribuição de energia (RU), projetado para uma tensão de 6-10 kV.

Seções do esquema de fornecimento de eletricidade

Além dos dispositivos listados anteriormente, o sistema de fornecimento de energia também inclui objetos como uma linha de cabo de alimentação - PKL, uma linha de cabo de distribuição - RKL, uma linha de cabo com tensão de 0,4 kV - KL, um tipo de entrada de quadro em um edifício residencial - ASU, a principal subestação abaixadora da planta - GPP, um gabinete de distribuição de energia ou um quadro de distribuiçãodispositivo de painel de controle, localizado na fábrica, e projetado para 0,4 kV.

Também no circuito pode haver uma seção como o centro de energia - a CPU. É importante notar aqui que este objeto pode ser representado por dois dispositivos diferentes. Este pode ser um comutador de tensão secundária em uma subestação abaixadora. Além disso, também incluirá um dispositivo que desempenhará as funções de regulação de tensão e sua posterior entrega aos consumidores. A segunda versão é um transformador para transmissão e distribuição de energia elétrica, ou um quadro de tensão do gerador diretamente na usina.

Vale ress altar que a CPU está sempre conectada ao ponto de distribuição RP. A linha que liga esses dois objetos não possui distribuição de energia elétrica ao longo de toda a sua extensão. Essas linhas são geralmente chamadas de linhas de cabo.

Hoje, equipamentos como o KTP - uma subestação transformadora completa - podem ser utilizados na rede elétrica. Consiste em vários transformadores, um dispositivo de distribuição ou entrada, projetado para operar com uma tensão de 6-10 kV. O kit também inclui um quadro para 0,4 kV. Todos esses dispositivos são interligados por condutores de corrente, e o kit é entregue pronto ou pronto para montagem. A recepção e distribuição de energia elétrica também podem ocorrer em estruturas altas ou em torres de transmissão de energia. Tais estruturas são chamadas de subestações transformadoras de pólo ou mastro.(ITP).

Receptores elétricos de primeira categoria

Hoje, existem três categorias de receptores elétricos, que diferem no grau de confiabilidade.

A primeira categoria de receptores elétricos inclui aqueles objetos, em caso de falha de energia, os quais existem problemas bastante sérios. Estes últimos incluem o seguinte: uma ameaça à vida humana, danos graves à economia nacional, danos a equipamentos caros do grupo principal, produtos defeituosos em massa, a destruição de um processo tecnológico estabelecido para a produção e distribuição de eletricidade, uma possível interrupção na operação de elementos importantes dos serviços públicos. Esses receptores elétricos incluem prédios com uma grande quantidade de pessoas, por exemplo, um teatro, um supermercado, uma loja de departamentos, etc. Este grupo também inclui transporte eletrificado (metrô, trólebus, bonde).

Quanto ao fornecimento de eletricidade a estas estruturas, estas devem ser providas de eletricidade de duas fontes independentes uma da outra. A desconexão da rede de tais edifícios é permitida apenas durante o período em que a fonte de energia de backup será iniciada. Em outras palavras, o sistema de distribuição de energia deve prever uma rápida transição de uma fonte para outra, em caso de emergência. Neste caso, considera-se fonte de energia independente aquela em que a tensão permanecerá mesmo que desapareça em outras fontes que alimentem o mesmo receptor elétrico.

A primeira categoria também inclui dispositivos que devem ser alimentados por três fontes independentes ao mesmo tempo. Trata-se de um grupo especial cujo trabalho deve ser assegurado de forma ininterrupta. Ou seja, não é permitida a desconexão da fonte de alimentação mesmo enquanto a fonte de emergência estiver ligada. Na maioria das vezes, este grupo inclui receptores, cuja falha acarreta uma ameaça à vida humana (explosão, incêndio, etc.).

Receptores de segunda e terceira categoria

Os sistemas de distribuição de energia elétrica com a conexão da segunda categoria de receptores elétricos incluem tais equipamentos, quando a energia é desligada, haverá um grande tempo de inatividade dos mecanismos de trabalho e transporte industrial, f alta de produtos, bem como interrupção das atividades de um grande número de pessoas que vivem tanto dentro da cidade como fora dela. Este grupo de recetores elétricos inclui edifícios residenciais acima do 4º andar, escolas e hospitais, centrais elétricas cuja falha de energia não levará à falha de equipamentos caros, bem como outros grupos de consumidores elétricos com uma carga total de 400 a 10.000 kV.

Duas estações independentes devem atuar como fontes de energia nesta categoria. Além disso, a desconexão da fonte de alimentação principal dessas instalações é permitida até que o pessoal de plantão inicie a fonte de backup, ou a equipe de trabalhadores de plantão na estação de fornecimento de energia mais próxima faça isso.

Quanto à terceira categoria de receptores, então paraeles possuem todos os dispositivos restantes que podem ser alimentados por apenas 1 fonte de alimentação. Além disso, a desconexão da rede de tais receptores é permitida pelo período de reparo ou substituição de equipamentos danificados por um período não superior a um dia.

Esquema principal do fornecimento e distribuição de energia elétrica

O controle da distribuição de eletricidade e sua transmissão da fonte ao receptor da terceira categoria dentro da cidade é mais facilmente realizado usando um esquema radial sem saída. No entanto, esse esquema tem uma desvantagem significativa, que é que, se qualquer elemento do sistema falhar, todos os receptores conectados a esse esquema permanecerão sem energia. Isso continuará até que a seção danificada da corrente seja substituída. Devido a esta deficiência, não é recomendado usar tal esquema de comutação.

Se falamos sobre a conexão e distribuição de energia para receptores da segunda e terceira categorias, aqui você pode usar o diagrama de circuito em anel. Com essa conexão, se uma das linhas de energia falhar, você poderá restaurar a alimentação de todos os receptores conectados a essa rede no modo manual, se desligar a energia da fonte principal e iniciar a de backup. O circuito em anel difere do circuito radial, pois possui seções especiais nas quais seccionadores ou chaves estão no modo desligado. Se a fonte de alimentação principal estiver danificada, eles podem ser ligados para restaurar o fornecimento, mas a partir da linha de backup. Também serviráuma boa vantagem se houver necessidade de reparos na linha principal. Uma interrupção no fornecimento de energia dessa linha é permitida por um período de cerca de duas horas. Este tempo é suficiente para desligar a fonte de alimentação principal danificada e conectar o backup à rede para que ela distribua eletricidade.

Existe uma maneira ainda mais confiável de conectar e distribuir energia - este é um esquema com conexão paralela de duas linhas de alimentação ou a introdução de uma conexão automática de uma fonte de backup. Com esse esquema, a linha danificada será desconectada do sistema geral de distribuição usando duas chaves localizadas em cada extremidade da linha. O fornecimento de eletricidade neste caso será realizado de forma ainda ininterrupta, mas já através da segunda linha. Este esquema é relevante para receptores da segunda categoria.

Esquemas de distribuição para a primeira categoria de receptores

Quanto à distribuição de energia para alimentar os receptores da primeira categoria, neste caso é necessário conectar dois centros de energia independentes ao mesmo tempo. Além disso, esses esquemas geralmente não usam um ponto de distribuição, mas dois, e um sistema de energia de backup automático é sempre fornecido.

Para receptores elétricos que pertencem à primeira categoria, a comutação automática para energia de backup é instalada nos dispositivos de distribuição de entrada. Com tal sistema de conexão, a distribuição de corrente elétricaé realizado por meio de duas linhas de energia, cada uma caracterizada por uma tensão de até 1 kV, e também conectada a transformadores independentes.

Outros esquemas de distribuição e energia de receptores

Para distribuir eletricidade de forma mais eficiente para receptores de segunda categoria, você pode usar um circuito com proteção contra sobrecorrente para um ou dois RPs, bem como um circuito com alimentação de backup automática. No entanto, há um certo requisito aqui. Esses esquemas podem ser usados apenas se o custo dos recursos materiais para seu arranjo não aumentar em mais de 5%, em comparação com o arranjo de uma transição manual para uma fonte de energia de backup. Além disso, é necessário equipar essas seções de forma que uma linha possa assumir a carga da segunda, levando em consideração a sobrecarga de curto prazo. Isso é necessário, pois se um deles falhar, a distribuição de toda a tensão será transferida para o restante.

Existe um esquema de distribuição e conexão de feixe bastante comum. Neste caso, um ponto de distribuição será alimentado por dois transformadores diferentes. A cada um deles é conectado um cabo, cuja tensão não excede 1000 V. Cada um dos transformadores também é equipado com um contator, projetado para comutar automaticamente a carga de uma unidade de potência para outra, se algum deles o tensão irá desaparecer.

Resumindo a confiabilidade da rede, este é um dos requisitos mais importantes que devem serassegurar que a distribuição de energia não seja interrompida. Para obter a máxima confiabilidade, é necessário não apenas usar os esquemas de fornecimento mais adequados para cada categoria. Também é importante escolher as marcas certas de cabos, bem como sua espessura e seção transversal, levando em consideração seu aquecimento e perdas de energia durante o fluxo de corrente. Também é importante seguir as regras de operação técnica e a tecnologia para realizar todos os trabalhos elétricos.

Com base no exposto, podemos concluir que o dispositivo para receber e distribuir energia elétrica, assim como fornecê-la desde a fonte até o consumidor final ou receptor, não é um processo tão complicado.