Incluso en la era actual de Internet, nuestra necesidad de electricidad continúa creciendo a medida que inventamos computadoras, electrodomésticos y otros productos que usan más electricidad. Es innegable que la continua aparición de nuevas tecnologías ha hecho de la electricidad una necesidad para las personas.
La aparición de sistemas energéticos a gran escala en el siglo XX es uno de los logros más importantes en la historia de la ciencia de la ingeniería humana. Es un sistema de producción y consumo de energía eléctrica compuesto por la generación, transmisión, transformación, distribución y consumo de energía eléctrica. Convierte la energía primaria natural en energía eléctrica a través de dispositivos de generación de energía y luego suministra energía eléctrica a todos los usuarios mediante transmisión, transformación y distribución.
Métodos de generación de energía: generación de energía térmica (a carbón), generación de energía solar, tecnología de generación de energía eólica de gran capacidad, generación de energía nuclear, generación de energía de hidrógeno, generación de energía hidroeléctrica, generación de energía de incineración de residuos, etc. En el siglo XXI, la ciencia energética creará más brillantez para la civilización humana. Pila de combustible Una pila de combustible es una fuente de energía química que convierte directamente la energía química del hidrógeno, gas natural, gas de carbón, metanol, hidracina y otros combustibles en energía eléctrica. Tecnología de utilización limpia y eficiente de la energía de biomasa La energía de biomasa es una fuente de energía basada en la biomasa.
Transmisión de electricidad
Transmisión de electricidad
Transmisión de energía eléctrica. Junto con la transformación, distribución y consumo de energía, constituye la función general del sistema eléctrico. A través de la transmisión de energía, las plantas de energía que están muy alejadas (hasta varios metros en miles) se conectan a centros de carga, lo que permite que el desarrollo y la utilización de la energía eléctrica trasciendan las restricciones geográficas. En comparación con otras fuentes de energía (como el transporte de carbón y petróleo), la transmisión de energía tiene las ventajas de bajas pérdidas, alta eficiencia, flexibilidad y conveniencia, fácil ajuste y baja contaminación ambiental. La transmisión de energía también puede conectar plantas de energía en diferentes ubicaciones. implementar ajustes de picos y valles. La transmisión de energía eléctrica es una manifestación importante de la superioridad del uso de la energía eléctrica y una arteria energética importante en la sociedad moderna.
Las líneas de transmisión se pueden dividir en líneas de transmisión aéreas y líneas de transmisión subterráneas según sus formas estructurales. El primero se compone de torres de línea, cables y aisladores y se erige en el suelo; el segundo utiliza principalmente cables y se tiende bajo tierra (o bajo el agua). Dependiendo de la naturaleza de la corriente que se envía, la transmisión de energía se puede dividir en transmisión de energía de CC y transmisión de energía de CA. En la década de 1980, la transmisión de CC se realizó con éxito por primera vez en 2009. Sin embargo, debido a la limitación del aumento de bajo voltaje (la capacidad de transmisión es aproximadamente proporcional al cuadrado del voltaje de transmisión), 65438 fue reemplazado por transmisión de CA al final. de 2009. El éxito de la transmisión de CA marcó el comienzo de la era de la electrificación en el siglo XX. Desde la década de 1960, debido al desarrollo de la tecnología de la electrónica de potencia, la transmisión de energía de CC ha logrado nuevos avances y se ha combinado con la transmisión de energía de CA, formando un sistema de energía híbrido CA-CC.
El nivel de tensión de transmisión es un indicador importante del nivel de desarrollo de la tecnología de transmisión de energía. En la década de 1990, los voltajes de transmisión comúnmente utilizados a nivel internacional eran 220 kV o menos, transmisión UHV de 330-765 kV y transmisión UHV de 1000 kV.
Conversión de energía
En el sistema eléctrico, las plantas de energía convierten la energía primaria natural en energía eléctrica y transmiten la energía a usuarios de energía distantes. Para reducir las pérdidas de energía y las caídas de voltaje de impedancia de línea en las líneas de transmisión, se debe aumentar el voltaje. Para satisfacer las necesidades de seguridad de los usuarios de energía, pero también para reducir el voltaje y distribuirlo a todos los usuarios, se requiere una subestación que pueda aumentar y disminuir el voltaje y distribuir energía eléctrica. Por tanto, una subestación es un dispositivo eléctrico en un sistema de energía que convierte voltaje, recibe y distribuye energía eléctrica. Es el vínculo intermedio entre las centrales eléctricas y los usuarios de energía. Al mismo tiempo, las redes eléctricas de varios niveles de voltaje están conectadas a través de subestaciones. La función de una subestación es convertir voltaje, transmitir y distribuir energía eléctrica. La subestación consta de transformadores de potencia, dispositivos de distribución, sistemas secundarios y equipos auxiliares necesarios.
El transformador es el equipo central de la subestación y utiliza el principio de inducción electromagnética.
Dispositivo de distribución de energía es el dispositivo que conecta todos los equipos de distribución y equipos auxiliares conductores portadores de corriente en la subestación. Su función es recibir y distribuir energía eléctrica. El dispositivo de distribución de energía consta principalmente de barras colectoras, disyuntores de alto voltaje, bobinas de reactor, transformadores, condensadores de potencia, pararrayos, fusibles de alto voltaje, equipos secundarios y otros equipos auxiliares necesarios.
Equipos secundarios se refiere a equipos y dispositivos utilizados para medir, controlar, monitorear y proteger el estado de los sistemas primarios. El bucle formado por estos dispositivos se denomina bucle secundario y se denomina sistema secundario.
El equipamiento del sistema secundario incluye dispositivos de medición, dispositivos de control, dispositivos de protección de relés, dispositivos de control automático, sistemas DC y equipos auxiliares necesarios.
Distribución de energía
1. Nivel de voltaje del sistema de energía y tipo de subestación.
El nivel de voltaje del sistema de energía es 220/380 V (0,4 kV), 3 kV. , 6 kV, 10 kV, 20 kV, 35 kV, 66 kV, 10 kV, 220 kV, 330 kV y 500 kV. Con la mejora de la tecnología de fabricación de motores, los motores de 10 kV se han producido en masa, por lo que rara vez se utilizan 3 kV y 6 kV, y rara vez se utilizan 20 kV y 66 kV. El sistema de suministro de energía es principalmente de 10 kV y 35 kV. El sistema de transmisión y distribución se encuentra principalmente por encima de 110 kV. Existen dos tipos de generadores en las centrales eléctricas: 6 kV y 10 kV. Ahora el generador principal es de 10 kV y los usuarios utilizan sistemas de bajo voltaje de 220/380 V (0,4 kV).
Según las reglas de diseño de la red eléctrica urbana, la red de transmisión es de 500 kV, 330 kV, 220 kV, 110 kV, la red de distribución de alta tensión es de 10 kV, 66 kV y la red de distribución de media tensión es de 20 kV. , 10kV, 6kV.
La central genera electricidad de 6 kV o 10 kV, que puede ser utilizada por la propia central (energía de fábrica) o enviada a usuarios con voltaje de 10 kV cercanos a la central. El rango de suministro de energía de 10 kV es de 10 km, 35 kV es de 20 ~ 50 km, 66 kV es de 30 ~ 10 km, 110 kV es de 50 ~ 150 km y 220 kV es de 100 ~.
2. Tipos de subestaciones
Los transformadores de potencia convierten varios niveles de voltaje en el sistema eléctrico. El voltaje se eleva a un transformador elevador (una subestación es una estación elevadora). ), y el voltaje cae a un transformador elevador de voltaje (la subestación es una estación reductora). Se utiliza un transformador de dos bobinas con dos bobinas (devanados) para cambiar un voltaje en otro voltaje, y un transformador de tres bobinas con tres bobinas (devanados) para cambiar un voltaje en dos voltajes.
Además de elevadoras y reductoras, las subestaciones también se dividen en estaciones centrales, estaciones regionales y estaciones terminales según su escala. El nivel de voltaje de las estaciones centrales es generalmente de nivel tres (transformador de tres devanados), 550 kV/220 kV/110 kV. Generalmente, las estaciones regionales también tienen tres niveles de tensión (transformadores de tres devanados), 220 kV/110kV/35kV o 110kV/35kV/10kV. Generalmente las estaciones terminales están conectadas directamente a los usuarios, en su mayoría con dos niveles de voltaje (transformador de doble bobina) 110kV/10kV o 35kV/10kV. Las subestaciones propias de los usuarios generalmente solo tienen dos niveles de voltaje (transformador de doble bobina): 110 kV /10 kV, 35 kV /0,4 kV, 10 kV /0,4 kV, de los cuales 10 kV /0,4 kV es el máximo.
3. Diagrama de cableado del circuito primario de la subestación
1) Tipo de cableado principal
El cableado del circuito primario de la subestación se refiere a todos los equipos de potencia (transformadores, entrantes y interruptores de línea de salida, etc.) forma de interconexión. ) después de que la línea de transmisión ingresa a la subestación. Sus soluciones de cableado incluyen: grupo de transformadores de línea, cableado de puentes, barra simple, sección de barra simple, sección de barra doble, sección de barra doble, fuente de alimentación de red en anillo, etc.
2) Grupo transformador de línea
La subestación dispone de una sola línea de entrada y un transformador. A falta de mayor desarrollo, para el cableado se utiliza un grupo transformador de línea.
3) Conexión en puente
Se dispone de dos líneas de entrada y dos transformadores. A falta de mayor desarrollo se utiliza cableado en puente. Para los transformadores, el disyuntor de enlace conecta los puentes internos dentro de los dos disyuntores de entrada, y el disyuntor de enlace conecta los puentes exteriores fuera de los dos disyuntores de entrada.
4) Autobús único
Cuando la subestación tiene múltiples líneas de entrada y salida, se utiliza un solo autobús. Cuando hay dos líneas entrantes, normalmente una línea suministra energía y la otra línea es de respaldo (cuando la fuente de alimentación es diferente).
Las dos líneas pueden conmutarse automáticamente entre sí con la fuente de alimentación del equipo, y múltiples líneas salientes salen de una barra colectora.
5) Sección de autobús única
Cuando hay más de dos líneas entrantes y varias líneas salientes, seleccione una sección de autobús y las dos líneas entrantes se conectarán a dos autobuses respectivamente. Las barras colectoras están conectadas mediante un interruptor de conexión de barra. Los cables conductores están conectados a las dos secciones del bus respectivamente.
Hay muchas formas de operar tramos de autobús individuales en tramos. Generalmente hay uno principal y otro de reserva (no cerrado) y el autobús está conectado. Cuando se corta la fuente de alimentación principal, la fuente de alimentación de respaldo se apaga y la fuente de alimentación principal y la fuente de alimentación de respaldo se entrelazan con la barra colectora. Cuando la capacidad de la fuente de alimentación de respaldo es pequeña, algunos cables salientes deben desconectarse después de apagar la fuente de alimentación de respaldo. Este es un modo común de operación.
Para cargas particularmente importantes, la energía se suministra principalmente a través de dos líneas entrantes y el interruptor de conexión del bus está desconectado. Cuando se corta una línea entrante, se abre el acoplador de bus y luego, cuando entra una llamada, se cierra el acoplador de bus y se abre el interruptor de línea ascendente.
La segmentación de una sola barra también facilita el mantenimiento interno de la subestación. Durante el mantenimiento, se puede detener una sección de la barra colectora. La barra colectora única no está segmentada y toda la estación se apaga durante el mantenimiento. La barra colectora de derivación solo se puede utilizar en la subestación del sistema eléctrico.
6) Doble bus
El doble bus se utiliza principalmente en centrales eléctricas y grandes subestaciones. Cada línea está conectada a dos barras mediante un disyuntor a través de dos interruptores de aislamiento, de modo que cuando se inspeccionan las barras, los interruptores de aislamiento se pueden usar para verter las líneas a las barras condicionales. También existen dos tipos de barras dobles: segmentadas y no segmentadas. La barra colectora doble está segmentada y se instala un disyuntor de derivación. El método de cableado es complicado, pero el mantenimiento es muy conveniente y puede reducir el alcance del corte de energía.
4. Circuito secundario de la subestación
1) Tipo de circuito secundario
El circuito secundario de la subestación incluye circuitos de medición, protección, control y señal. El bucle de medida incluye: medida de medida y medida de protección. El lazo de control incluye: apertura y cierre manual local, enclavamiento antidisparo, prueba, enclavamiento, disparo de protección y ejecución de apertura y cierre. El bucle de señal incluye señal de estado de funcionamiento del interruptor, señal de disparo por accidente y señal de alarma de accidente.
2) Circuito de medida
El circuito de medida se divide en bucle de corriente y bucle de tensión. Los diversos dispositivos en el bucle de corriente están conectados en serie al lado secundario (5A) del transformador de corriente, que convierte uniformemente la corriente de carga del lado primario en una corriente de medición de 5A. La medición y la protección utilizan transformadores separados (los transformadores utilizados para la medición requieren alta precisión) y la medición se conecta en serie con los terminales de corriente del amperímetro, medidor de energía, medidor de potencia y medidor de factor de potencia. La medida de protección se conecta en serie con los terminales de corriente del relé de protección. La protección de microcomputadoras generalmente integra medición y protección, con terminales de corriente de medición y terminales de corriente de protección respectivamente.
En el circuito de medición de voltaje, el sistema de bajo voltaje de 220/380 V se conecta directamente a 220 V o 380 V, y el sistema de alto voltaje por encima de 3 KV se convierte en un voltaje unificado de 100 V a través de un transformador de voltaje, y el voltímetro, el medidor de vatios-hora y el medidor de potencia están conectados. La bobina de voltaje del medidor y el medidor de factor de potencia están conectados en paralelo al bus de voltaje de 100 V a través de sus terminales. El voltaje de medición y el voltaje de protección del dispositivo de protección del microordenador están unificados en un terminal de voltaje.