Hvad er en substation? Nøglefunktioner, spændingsniveauer og vigtigt udstyr

 

 

Kraftsystemet består af kraftværker, stationer, linjer og brugere. Stationen er den mellemliggende forbindelse mellem kraftværker og brugere. Det bruges hovedsageligt til at konvertere høj - spændingselektricitet til lav - spændingselektricitet. På samme tid kontrollerer, beskytter, måler, overvåger og behandler elektricitet til at imødekomme kraftoverførsel, distribution, forsyning og andre relaterede behov.

 

Hovedfunktioner af stationer

 

1. spændingskonvertering og regulering
Substationer konverterer elektricitet fra et spændingsniveau til en anden - øger enten det op i lang - afstandstransmission eller træder det ned til lokal distribution. Derudover kan understationer regulere spænding gennem TAP - skiftertransformatorer og reaktive effektanordninger såsom kondensatorbanker og reaktorer.

2. Kontrol- og beskyttelsesfunktioner
Stationer kan også kontrollere og beskytte elektricitet. For eksempel kan stationer sikre en sikker drift af kraftsystemet gennem enheder såsom afbrydere, afbrydelser og jordskontakter. Hvis et elsystem mislykkes, kan stationen afskære strømforsyningen i tide for at undgå ulykker.

3. måle- og overvågningsfunktioner
Substationer kan også måle og overvåge elektricitet. For eksempel kan stationer overvåge parametre såsom spænding, strøm og strøm af elektricitet og registrere relevante data. Disse data kan bruges til driftsstyring og optimering af kraftsystemet.

4. distributionsfunktion
Substationer kan også distribuere elektricitet. For eksempel kan stationer distribuere elektricitet til forskellige områder og strømudstyr for at imødekomme forskellige strømbehov.

 

Efter spændingsniveau

 

Lav - spændingsstation: Betjening under 1 kV, normalt placeret nær slutbrugere.

 

Medium - spændingsstation: Betjening mellem 1 kV og 10 kV, almindeligt i byer og industriområder.

 

Høj - spændingsstation: Betjening fra over 10 kV til under 330 kV og danner rygraden i regionale gitter.

 

Ekstra - Høj - Spændingsstation: Betjening ved 330 kV og derover, brugt til lang - afstandstransmission og system - niveau sammenkoblinger.

 

Ved rolle i elsystemet

 

Hub Substation: Placeret ved kritiske knudepunkter i strømnettet, der typisk fungerer ved 330–500 kV eller derover. De forbinder flere strømkilder og delsystemer. En fiasko i en sådan station kan forårsage system - brede strømafbrydelser eller blackouts.

 

Mellemstation: Brugt hovedsageligt til strømudveksling og sektionalisering af lange transmissionslinjer. De har ofte både transmissions- og distributionsroller, der typisk fungerer ved 220–500 kV.

 

Regional substation: Fokuseret på at levere elektricitet til en bestemt by eller region, der typisk opererer ved 110-220 kV. Et strømafbrydelse her påvirker kun det lokale distributionsområde.

 

Terminal substation: Placeret i nærheden af ​​belastningscentre i slutningen af ​​transmissionslinjer, der typisk fungerer på 110 kV, der leverer elektricitet direkte til brugere. Afbrydelser påvirker hovedsageligt tilsluttede slutbrugere.

 

Substationskomponenter

 

En substation er sammensat af flere integrerede systemer:

 

 Elektrisk udstyr: Kerne del er ansvarlig for strømkonvertering, transmission og beskyttelse.

 

 Civil infrastruktur og stålstrukturer: Inklusive fundamenter, kontrolbygninger og supportrammer.

 

 Strømforsyningssystem: Såsom DC -kraftsystemer, der sikrer uafbrudt strøm til kontrol- og beskyttelsesudstyr.

 

 Kommunikations- og automatiseringssystem: Understøtter dataudveksling, fjernbetjening og intelligent drift.

 

 Videoovervågning og sikkerhedssystem: Sikrer sikkerheden for personale og udstyr.

 

Lynbeskyttelse og jordforbindelsessystem: dirigerer sikkert fejl og lynstrømme til jorden.

 

Forståelse af primært og sekundært udstyr i stationer

 

Du kan tænke på en substation som en "elektricitetsfabrik."

Primært udstyr er som det tunge maskineri på fabriksgulvet -, der direkte udfører arbejdet med at håndtere høje spændinger og store strømme.

Sekundært udstyr fungerer som hjernen og nervesystemet i kontrolrummet - overvågning, kommandant og advarsel om at sikre, at hele systemet kører sikkert, intelligent og effektivt.

 

 

Power Transformers

Bruges til at ændre spændingsniveauer mellem forskellige dele af kraftsystemet.

En effekttransformator er en statisk elektrisk enhed (dvs. en ikke - roterende maskine), der overfører elektrisk energi fra et kredsløb til et andet gennem elektromagnetisk induktion. Det trækker spænding op eller ned for at imødekomme transmissions- og distributionskrav. Energi overføres fra den primære vikling til den sekundære vikling, hvilket muliggør effektiv lang - afstandstransmission og pålidelig effektfordeling.

 

 Afbrydere

Tænd elektriske kredsløb til eller fra under normal drift eller fejlforhold, beskytter udstyr og sikrer sikkerhed.

Kredsløb er blandt de mest kritiske og komplekse komponenter i et kraftsystem. Udstyret med avanceret bue - slukningsenheder og høje - hastighedsmekanismer, kan de afbryde høje - spændingsstrømme under normale og fejlbetingelser. De giver mulighed for at skifte konfigurationer, isolere fejl hurtigt og opretholde pålideligheden og sikkerheden af ​​hele gitteret.

 

Almindelige typer afbrydere inkluderer:

SF₆ (gas - isolerede) kredsløbsbrydere

Vakuumafbrydere

Luftafbrydere

Olieafbrydere

Hver type er valgt baseret på spændingsniveau, miljø og anvendelsesbehov.

 

 Frakobl switches (isolatorer)

Giv et synligt og pålideligt afbrydelsespunkt for vedligeholdelse og operationel switching.

Frakoblingsafbrydere er ikke - belastning - Breaking -enheder, der bruges til at isolere udstyr under vedligeholdelse. De skaber et klart synligt åbent hul, når de er frakoblet, hvilket sikrer sikker adskillelse af udstyr fra live kredsløb. Selvom de ikke kan bryde belastning eller fejlstrømme, spiller de en afgørende rolle i:

Sikrer isolering- Tilvejebringelse af en klar afbrydelse til inspektion og vedligeholdelse.

Aktivering af switching -operationer- Koordinering med afbrydere for at muliggøre sektionalisering eller busbaroverførsler.

Skift af små strømme- i stand til at slukke for begrænsede strømme, såsom excitationsstrømme af losede transformere eller kondensatoropladningstrømme.

 

 Instrumenttransformatorer

 

 Overspændingsarrestere

Beskyt substationsudstyr mod kortvarige overspændinger forårsaget af lynnedslag eller skift af operationer.

Overspændingsarrestere fungerer som beskyttende barrierer og afgår overspændinger sikkert til jorden, før de kan skade transformere, switchgear eller andre vigtige komponenter. De er vigtige for at opretholde udstyrets levetid og forhindre strømafbrydelser.

 

 Busbarer

Ledende søjler, der indsamler og distribuerer strøm på tværs af forskellige kredsløb inden for stationen.

Busbjælker er metalliske strimler eller stænger, typisk lavet af kobber eller aluminium, der bruges til at konsolidere elektrisk kraft og fordele den effektivt på tværs af flere udgående kredsløb. De giver mulighed for fleksibel switching, let vedligeholdelsesadgang og understøtter høj strøm - bæreevne med minimalt energitab.

 

 Kabler og overheadlinjer

Ledere, der bærer elektrisk energi til og fra stationen.

Dette er transmissionsmedierne, der forbinder stationer til andre dele af gitteret eller direkte til slut - brugere. Overheadlinjer er almindelige for lange - afstandstransmission, mens underjordiske kabler bruges i by- eller rum - begrænsede områder af æstetiske og sikkerhedsmæssige årsager.

 

 Jordforbindelse udstyr

Dirigerer fejlstrømme sikkert ned i jorden og beskytter både personale og elektriske enheder.

Korrekt jordforbindelse sikrer, at enhver utilsigtet strøm - på grund af isoleringssvigt, lyn eller udstyrsfejl - har en lav - modstandsvej til jorden. Dette minimerer risikoen for elektrisk stød, udstyrsskader eller brand og er et grundlæggende aspekt af understationssikkerhedsdesign.

 

 Beskyttende relæer

Registrer fejl i elsystemet, og send tripsignaler til afbrydere for at isolere det fejlagtige afsnit.

Beskyttelsesrelæer tjener som "nervesystemet" for en substation, der konstant overvåger parametre som strøm, spænding, frekvens og fasevinkel. Når der opstår en fejl, såsom en kortslutning, overbelastning eller jordfejl, analyserer relæer øjeblikkeligt dataene og udstedturkommandoer til afbrydere - forebyggelse af udstyrsskader og sikring af systemstabilitet. Moderne relæer er ofte programmerbare og understøtter flere beskyttelsesfunktioner på en enhed.

 

 Automationsenheder

Medtag digitale relæer, Auto - genindlæsningssystemer og intelligente elektroniske enheder (IED'er), der muliggør smart, autonom kontrol.

Automationsenheder er vigtige for at realisere intelligent substation. De udfører en række funktioner, såsom fejldiagnose, belastningsbalancering, fjernskiftning og selv - gendannelse gennem auto - genindgang. Disse enheder reducerer behovet for manuel indgriben, forkorter strømafbrydelsesvarigheder og forbedrer den samlede driftseffektivitet. Integration med IEC 61850 -standarder tillader problemfri datadeling og systemkoordinering.

 

 Måling af instrumenter

Bruges til kontinuerlig overvågning af elektriske parametre såsom spænding, strøm, frekvens og effekt.

Måling af instrumenter - inklusive voltmetre, ammetre, strømmålere og frekvensmålere - Giv reelle - tidsdata til både operatører og automatiserede systemer. Dette sikrer nøjagtig systemvurdering, belastningsprognoser og energistyring. Præcision og pålidelighed er kritisk, især i høje - spændingsmiljøer.

 

 Overvågningssystemer (f.eks. SCADA)

Systemer til overvågning af kontrol og dataindsamling (SCADA) tillader fjernovervågning, kontrol, alarmstyring og historisk dataregistrering.

SCADA -systemer fungerer som den digitale grænseflade mellem feltudstyr og kontrolrum. Operatører kan overvåge substationsstatus, betjene enheder, analysere alarmer og gennemgå historiske tendenser - alle fra et centraliseret sted. SCADA forbedrer responstid, operationel sikkerhed og diagnostiske kapaciteter, mens den aktiverer reelle - tidssynlighed på tværs af gitteret.

 

 Kommunikationsudstyr

Understøtter problemfri dataudveksling inden for stationen og mellem understationer og centrale kontrolcentre.

Kommunikationsudstyr inkluderer fiber - optiske links, switches, routere og kommunikationsprocessorer. Disse systemer sikrer hurtige, sikre og pålidelige transmission af kontrolkommandoer, målinger og statusrapporter. De danner rygraden i smart gitterinfrastruktur og er afgørende for koordineret drift og fjerndiagnostik.

 

 Strømforsyningssystemer (f.eks. DC -paneler, UPS -enheder)

Sørg for kontinuerlig og stabil strøm til at kontrollere, beskyttelse og kommunikationsenheder - selv under gitterforstyrrelser.

I understationer skal kritiske enheder forblive drevet uanset eksterne effektbetingelser. DC Power Systems - omfattende batterier, ensretter og distributionspaneler - Tilbyder pålidelig sikkerhedskopi under strømafbrydelser. Uafbrudt strømforsyning (UPS) bruges også til at opretholde strømkvalitet og kontinuitet, hvilket sikrer, at vigtige operationer aldrig afbrydes.