System zasilania: urządzenie, działanie

Energia elektryczna jest obecnie najbardziej poszukiwanym źródłem energii, zapewniającym zaopatrzenie przedsiębiorstw przemysłowych, prywatnych gospodarstw domowych, budynków publicznych i innych obiektów. Ponadto znaczne ilości energii elektrycznej pochłaniają infrastrukturę, inżynierię i komunikację biznesową, niezwiązaną z zakładami produkcyjnymi i sektorem prywatnym. Jednocześnie system zasilania (ESS) może mieć inną organizację techniczną, w zależności od warunków pracy i wymagań klienta.

Zadania systemów zasilania

Do działania jakiegokolwiek sprzętu elektrycznego wymaga odpowiedniego źródło zasilania. Chociaż obecnie opracowywane są technologie, które optymalizują procesy gromadzenia innych rodzajów energii, energia elektryczna jest nadal zaangażowana we wspieranie pracy większości wyzyskiwanych konsumentów. Te ostatnie mogą być urządzeniami gospodarstwa domowego, urządzeniami elektronicznymi, jednostkami produkcyjnymi, sprzętem oświetleniowym, stacjami inżynierskimi, narzędziami budowlanymi itp. Głównym zadaniem ESS jest właśnie dostarczanie energii elektrycznej. Jednak eksperci nie biorą pod uwagę tej funkcji w procesie tworzenia sieci.

Podczas projektowania i instalacji poszczególnych elementów infrastruktury zasilania główne zadanie zasilania dzieli się na kilka części lub etapów procesu. Przede wszystkim system zasilania wykonuje wytwarzanie samej energii. Jest to początkowy etap, podczas którego powstaje ładunek elektryczny. Dalsze przeprowadzane przenoszenie mocy zgodnie z odpowiednią infrastrukturą sieci, której właściwości zależą od miejsca instalacji, wymogów bezpieczeństwa itp. Ostatecznym celem tego systemu będzie dystrybucja energii między różnymi konsumentami. Niektóre systemy są zorientowane na jednego konsumenta, zapewniając transport z miejsca wytwarzania do punktu końcowego zasilania, ale jest to rzadkie, głównie podczas obsługi dużych obiektów przemysłowych.

Systemy zasilania urządzeń

Pełny cykl realizacji dostaw energii obejmuje kilka rodzajów narzędzi komunikacyjnych i sprzętu. Jest to złożona infrastruktura, która obejmuje elektrownie, sieci elektroenergetyczne, rozdzielnice itp. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na źródła energii, które ją generują. Mogą to być tradycyjne elektrownie, elektrownie wodne i cieplne. Nawiasem mówiąc, zasada przetwarzania różnych rodzajów paliwa nie oznacza, że ​​stacje koncentrują się na dostarczaniu energii innego rodzaju. Energia ze spalania paliw stałych, energii cieplnej i innych źródeł jest również przekształcana w energię elektryczną. Ta funkcja odpowiada za oddzielną grupę systemów, w tym konwertery, transformatory, prostowniki, konwektory i inne urządzenia. Mogą zajmować różne miejsca w ogólnej infrastrukturze - zarówno jako część podstawowego generatora, jak i bezpośrednio przed konsumentami w celu korekty charakterystyk.

Bez awarii urządzenie systemu zasilania elektrycznego obejmuje sieci do przesyłu ładunku. W tym celu należy użyć napowietrznych linii energetycznych, podziemnych kanałów kablowych i przewodów domowych. Od źródła generowania przez konwerter energia jest przesyłana do linii transmisyjnej. Następnym krokiem jest dystrybucja. Transportowana zagregowana ilość energii elektrycznej poprzez otwarte lub zamknięte urządzenia dystrybucyjne jest transportowana do różnych odbiorców. Tutaj, w zależności od struktury dystrybucji i zużycia, można zastosować kontrolę energii, ochronę, diagnostykę i środki kontroli.

Projektowanie systemów zasilania

Tworzenie projektu SE oznacza opracowanie dokumentacji, na podstawie której wykonawcy będą w praktyce wdrażać infrastrukturę zapewniającą usługi energetyczne dla konsumentów. Sama dokumentacja może być przedstawiona w formie diagramów, opisów, wykresów, tabel i rysunków. Z reguły projektowanie zakłada początkowy podział całego kompleksu na kilka podsystemów. Dzięki temu podejściu system zasilania jest zoptymalizowany zgodnie z konkretnymi wymaganiami dla każdego segmentu infrastruktury.

Niezależnie od hierarchii systemów, podstawą projektu są instalacje elektryczne. Specjalista ocenia i tworzy najkorzystniejsze połączenia między instalacjami elektrycznymi, stacjami transformatorowymi, odbiornikami i pośrednimi urządzeniami elektrycznymi, które tworzą sieć do 1 kV lub więcej niż 1 kV. Koncepcja korzyści w tym przypadku jest wielopłaszczyznowa.

Zgodnie z wymogami przepisów, projektowanie systemów zasilania powinno koncentrować się na optymalizacji zasobów finansowych, niezawodności, bezpieczeństwa, elastyczności działania i możliwości dalszej rozbudowy systemu. Niemniej jednak grupa projektowa opiera się na opracowaniu części technicznej określonych wartości i parametrów odzwierciedlających wymagania konsumenta energii elektrycznej. Na podstawie obliczeń systemu projektanci wybierają już optymalne rozwiązania dla fizycznej realizacji projektu - opracowywane są schematy, w których wskazane są stacje, węzły, części i elementy systemów i podsystemów.

Odmiany SE

Istnieje kilka klasyfikacji systemów zasilania, które różnią się zarówno ogólnym schematem organizacyjnym, jak i konfiguracją wykorzystywanych urządzeń. Na początek warto zauważyć, że istnieją lokalne lokalne źródła energii i systemy pełnego cyklu. Na przykład, autonomiczne systemy zasilania przedsiębiorstwa, domu lub daczy koncentrują się w swojej strukturze na całym zakresie zadań związanych z dostawą energii. Ich autonomię determinuje niezależność od głównego zaopatrzenia w energię, co jednak jest również warunkowe. Takie systemy obejmują falowniki, generatory paliwa i zestawy akumulatorów. Ta grupa ma również własną klasyfikację według rodzaju skumulowanego źródła energii. Na przykład baterie i falowniki wymagają początkowego ładowania z centralnego źródła energii elektrycznej. W gruncie rzeczy są to dyski, których zasoby można wydać w przypadku przerw w sieci szkieletowej. Generatory paliwa są bardziej niezależne - ich funkcją jest diesel lub benzyna.

Systemy pełnego cyklu zostały już omówione powyżej. Tworzą infrastrukturę, w której stacja-generator energii elektrycznej, sprzęt do dystrybucji i konwersji. A jeśli autonomiczne systemy zasilania są podłączone do pracy głównie w przypadku awarii na autostradach, to moc centralna jest obliczana na podstawie pracy w trybie ciągłej obsługi klienta. Odrębna klasyfikacja dotyczy klasy elektrowni, które są głównymi źródłami energii.

Rodzaje elektrowni

Tradycyjna energia jest oparta na elektrownie cieplne (TPP). W Rosji około 75% konsumentów energii pracuje nad tym źródłem. W tym przypadku energia wytwarzana jest w procesie spalania paliw kopalnych, którymi mogą być węgiel, gaz, torf itp. Ponadto, dostawcy TPP wytwarzają nie tylko energię elektryczną, ale mogą również dostarczać konsumentom ciepło i parę. Połączone wytwornice pary służą głównie obiektom przemysłowym. Duże ilości energii elektrycznej pozwalają na generowanie i elektrownie jądrowe (Elektrownia jądrowa). Podstawą takich obiektów jest instalacja nuklearna, w której reaktory są wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej. Podobnie jak w przypadku elektrociepłowni, elektrownie jądrowe umożliwiają konsumentom dostarczanie energii cieplnej.

Stacje hydrologiczne, geotermiczne, wiatrowe i pływowe są mniej popularne. Są to już alternatywne źródła energii, których zalety można przypisać praktycznie darmowej energii zużywanej na naturalne zjawiska i zasoby. Jednak sam proces organizacji technicznej sprawia, że ​​tego rodzaju systemy zasilania elektrycznego są nieopłacalne. Funkcje aranżacji, utrzymania i eksploatacji infrastruktury wymagają wysokich kosztów, nie mówiąc o tym, że na przykład te same stacje wiatrowe nie są w stanie zapewnić stabilnego zasilania. Najbardziej obiecującym kierunkiem w dziedzinie alternatywnych źródeł energii jest akumulacja energii słonecznej.

Generatory energii słonecznej

Takie stacje działają zgodnie z zasadami słonecznej energii cieplnej, co wiąże się z organizacją procesu absorpcji światła słonecznego przy dalszej dystrybucji i konwersji nagromadzonego ciepła. Jednocześnie istnieją różne koncepcje techniczne dotyczące wdrażania takich procesów. Niektóre stacje bazują na zasadzie ogrzewania termicznego elementów aktywnych, które dodatkowo przekazują zgromadzoną energię do przetworników. Najpopularniejszy typ koncentracji systemu zasilania. W tym przypadku energia jest skupiana za pomocą soczewek na akumulujących się panelach. Same panele mogą również pełnić funkcję konwerterów, dostarczając na wyjściu gotową do użycia energię elektryczną. W tym przypadku generatory słoneczne są głównie lokalne, tzn. Są używane niemal w miejscu konsumpcji. Jako przykład, dachy domów i przedsiębiorstw, na powierzchni których są ułożone panele słoneczne. Takie elementy bezpośrednio dostarczają przedmioty, których konstrukcja została wprowadzona.

Sprzęt ochronny

Działanie dowolnego systemu zasilania wymaga połączenia drogiego sprzętu i zasobów energetycznych, które ponoszą wielką odpowiedzialność. Wymaga to również wprowadzenia odpowiednich środków zapewniających bezpieczne funkcjonowanie infrastruktury. Zapewniona jest ochrona przekaźnika systemu zasilania, która opiera się na urządzeniach automatycznych, które w razie potrzeby zapewniają odcięcie uszkodzonego sprzętu lub odcinków dystrybucji i transferu ładunku. Skład takich systemów obejmuje wyłączniki urządzenia do wprowadzania urządzeń zapasowych, sterowniki transformatorów, automatyzacja sterowania awaryjnego itp.

Na uwagę zasługują oddzielne środki ochrony. Są to urządzenia różnicowe i kombinowane, których zadania w szczególności obejmują zapobieganie zwarciom doziemnym. Izolacyjne zabezpieczenie systemów zasilania to rozwiązanie projektowe, które nie musi być związane z automatyką przekaźników. Jednak systemy sterowania są w stanie naprawić i naruszyć warstwy ochronne i powłoki za pomocą urządzeń pomiarowych.

Konserwacja techniczna SE

Wymogi prawne wymagają monitorowania i konserwacji sieci zasilania, aby regularnie przeprowadzać diagnostykę i techniczne dostosowanie powierzonego wyposażenia. Eksperci powinni zgodnie z harmonogramem sprawdzić stan materiałów eksploatacyjnych i komponentów. W szczególności poszczególne segmenty przewodów elektrycznych, części generatorów, przełączników, gniazd i żarówek można wymienić. Remont systemu zasilania może obejmować wymianę krytycznych elementów sieci, w tym tych samych jednostek transformatora, konwerterów i rozdzielnic. Jednak aby podjąć taką decyzję, należy opracować projekt prac naprawczych. Poprzedza ją przegląd uszkodzonych obszarów na mapach technologicznych. Pracownicy organizacji usługowej identyfikują usterki za pomocą przyrządów pomiarowych, które na stałe rejestrują charakterystykę napięcia, prądu, rezystancji i innych parametrów elektrycznych.

Działanie systemów zasilania

Oprócz monitorowania i kontroli profilaktycznych, które są przeprowadzane w ramach zaplanowanych inspekcji, działanie systemów zasilania elektrycznego jest stale monitorowane przez punkty wysyłki. Bezpośrednio ze stref technologicznych generacji, konwersji i dystrybucji energii do centrali odbiera sygnały o aktualnym stanie urządzenia w danym obszarze. Infrastruktura interakcji jest zapewniona za pomocą automatycznych sterowników powiązanych z czujnikami pomiaru elektrycznego. Lista zadań operatorów obejmuje zarządzanie systemami zasilania poprzez wprowadzanie zapasowych źródeł zasilania, wyłączanie uszkodzonego sprzętu, przełączanie między trybami pracy, operacje rozładowywania itp. Jednocześnie automatyzacja odgrywa ważną rolę w kompleksach kontrolnych, które początkowo podejmują decyzje zgodnie z programy.

Wniosek

Eksperci od dawna przewidują stopniową porażkę ludzkości od elektryczności. Oczywiście nie zdarzy się to w nadchodzących dziesięcioleciach, ale trend w kierunku nowego źródła energii jest oczywisty. Dowodem na to są próby wprowadzenia alternatywnych generatorów paliwa. Jednak stabilność i niezawodność tego rodzaju układów zasilania jest wciąż gorsza od tych samych instalacji elektrycznych.

Jaki jest powód możliwej awarii elektryczności? Przede wszystkim są to wydatki finansowe. Organizacja dostaw energii elektrycznej ma wiele zalet, nawet w porównaniu z tradycyjnymi źródłami energii. Niemniej jednak chęć minimalizacji kosztów sprawia, że ​​technolodzy szukają innych opcji dostaw energii.