Sähköenergian siirto ja jakelu suoritetaan sähköverkoilla - sisäisillä (korjaamoilla) ja ulkoisilla. Ulkoisia verkkoja kutsutaan usein intershop-verkoiksi (virtalähde 3UR, 2UR ja erillinen RP-10 kV) tai pääverkoiksi (virransyöttö tunneleiden ja lohkojen kautta 6UR, 5UR - 4UR). Teollisuusyritysten ulkoiset verkot 1 kV:iin asti ovat rajoitettuja (pääasiassa ulkovalaistusverkot).

Asennus suoritetaan eristetyillä ja eristämättömillä (paljailla) johtimilla (pääasiassa ilmajohtoja). Eristetyt johdot suoritetaan suojattuna - sähköeristyksen päälle asetetaan metalli- tai muu vaippa, joka suojaa eristystä mekaanisilta vaurioilta. Eristetyt johtimet: johdot, kaapelit ja johdot. Paljaat johdot: alumiini-, kupari-, teräskiskot, johtimet, vaunut ja paljaat johdot.

Verkkoja varten käytetään kovavedettyä kuparia, joka on päällystetty ohuella oksidikalvolla, joka tarjoaa hyvän kestävyyden ilmakehän olosuhteiden ja teollisuuden päästöjen sisältämien kemiallisten yhdisteiden vaikutuksille. Näihin tarkoituksiin käytetty kovavedetty alumiini on myös päällystetty kalvolla, mutta se syöpyy lähellä merta ja useita happojen tuotantoon tai käyttöön liittyviä toimialoja. Suurempi sähkövastus, huonommat asennus- ja käyttöominaisuudet, mutta kupariin verrattuna alhaisemmat kustannukset määräävät sen käyttöalueen. Teräsjohtimet on sinkittävä (lisäaineet enintään 0,4% kuparia), niitä käytetään halvuutensa vuoksi pienille kuormille (maaseutuverkoissa). On suositeltavaa käyttää bimetallisia, joissa mekaanista kuormaa kantavat teräslangat on päällystetty ulkopuolelta elektrolyyttisellä kupari- tai alumiinikerroksella.

Sähkön siirto tehonsyöttöjärjestelmissä suoritetaan:

1) ilmajohdot - laitteet sähkön siirtoon ja jakeluun ulkoilmassa sijaitsevien johtojen kautta, jotka on kiinnitetty eristeiden ja varusteiden avulla tukiin tai kannattimiin, rakennusten ja teknisten rakenteiden telineisiin (sillat, ylikulkusillat, ylikulkusillat jne.) ;

2) kaapelilinjat - voimansiirtolaitteet, jotka koostuvat yhdestä tai useammasta rinnakkaisesta kaapelista liitäntä-, lukitus- ja päätyholkeilla (liittimillä) ja kiinnikkeillä;

3) johtimet - sähkön siirto- ja jakelulaitteet, jotka koostuvat eristämättömistä tai eristetyistä johtimista ja niihin liittyvistä eristeistä, suojavaipaista, valaistuslaitteista, tuki- tai tukirakenteista;

4) sähköjohdot - joukko johtoja ja kaapeleita niihin liittyvillä kiinnikkeillä, tukirakenteilla ja osilla.

Sähköviemärilaitteiden johtimien poikkileikkaukset valitaan: a) lämmittämällä (ottaen huomioon normaalit, hätätilanteen jälkeiset korjaustilat) maksimivirralla puolen tunnin ajan; b) taloudellinen virrantiheys; c) dynaamisen toiminnan ja lämmityksen olosuhteiden mukaan oikosulun aikana.

PUE määrittää lämmityksen normalisoidun arvon ja taloudellisen virrantiheyden j eq. Taloudellisen virrantiheyden mukaan he eivät valitse: teollisuusyritysten verkkoja ja rakenteita enintään 1 kV T max jopa 4000-5000; haarautuu yksittäisiin sähkövastaanottimiin ja liitäntälaitteisiin, joiden jännite on enintään 1 kV; teollisuusyritysten, asuin- ja julkisten rakennusten valaistusverkot; ulkokojeiston kiskot ja kiskot sekä 3RU kaikista jännitteistä; tilapäisten rakenteiden verkot sekä laitteet, joiden käyttöikä on 3-5 vuotta.

Yli 1 kV:n sähköasennuksissa oikosulkutilassa tulee tarkistaa: a) kaapelit ja muut johtimet, johtimet sekä niiden tuki- ja tukirakenteet; b) ilmajohdot, joiden iskun oikosulkuvirta on vähintään 50 kA, jotta estetään johtojen tarttuminen oikosulkuvirtojen dynaamisen vaikutuksen alaisena, alle 1 kV:n sähköasennuksissa - vain virtajohtimet, kytkintaulut ja tehokaapit. Oikosulkuvirtoja kestäviä ovat ne sähkönsiirron elementit, jotka suunnitteluolosuhteissa kestävät näiden virtojen vaikutukset ilman sähköisiä ja mekaanisia vaurioita tai muodonmuutoksia.

Oikosulkutilan mukaan yli 1 kV:n jännitteellä elementtejä ei tarkisteta:

suojattu sulakkeilla, joissa on sisäosat (sähködynaamisen resistanssin suhteen - sisäosien nimellisvirralle enintään 60 A ja siitä riippumatta - lämpöstabiilisuuden suhteen),

piireissä yksittäisiin vastaanottimiin, mukaan lukien myymälämuuntajat, joiden kokonaisteho on enintään 2,5 MVA ja korkeampi jännite enintään 20 kV [jos seuraavat ehdot täyttyvät samanaikaisesti: näistä vastaanottimista ei aiheuta häiriöitä teknologisessa prosessissa, b ) johtimen vaurioituminen oikosulun aikana ei voi aiheuttaa räjähdystä tai tulipaloa, c) johdin on mahdollista vaihtaa ilman merkittäviä vaikeuksia];

vastuuttomien yksittäisten vastaanottimien johtimet,

johdot VL;

virta- ja jännitemuuntajia tietyissä olosuhteissa

Oikosulun aikana johtimien lämmityslämpötila ei saa ylittää seuraavia enimmäisarvoja, ° С

kupari 300

alumiini 200

Eristetyt kaapelit:

paperi jännitteelle 10 kV 200 asti

PVC kumi 150

polyeteeni 120

fysiikassa

aiheesta "Sähkön tuotanto, siirto ja käyttö"

11 luokan A oppilaat

MOU-koulu numero 85

Catherine.

Abstrakti suunnitelma.

Johdanto.

1. Sähkön tuotanto.

1. voimalaitostyypit.

2. vaihtoehtoiset energialähteet.

2. Sähkön siirto.

muuntajat.

3. Sähkön käyttö.

Johdanto.

Energia syntyi useita miljoonia vuosia sitten, kun ihmiset oppivat käyttämään tulta. Tuli antoi heille lämpöä ja valoa, oli inspiraation ja optimismin lähde, ase vihollisia ja villieläimiä vastaan, parannuskeino, maatalousapulainen, säilöntäaine, teknologinen työkalu jne.

Kaunis myytti Prometheuksesta, joka antoi ihmisille tulta, ilmestyi Muinainen Kreikka paljon myöhemmin kuin monissa osissa maailmaa menetelmiä melko pitkälle kehittyneeksi tulen käsittelyyn, sen tuottamiseen ja sammuttamiseen, tulen säilyttämiseen ja järkevää käyttöä polttoainetta.

Tulipaloa ylläpidettiin useiden vuosien ajan polttamalla kasvienergian lähteitä (puu, pensaat, ruoko, ruoho, kuivat levät jne.), ja sitten havaittiin, että tulipalon ylläpitämiseen oli mahdollista käyttää fossiilisia aineita: hiiltä, ​​öljyä. , liuske, turve.

Nykyään energia on edelleen ihmisen elämän pääkomponentti. Se mahdollistaa erilaisten materiaalien luomisen ja on yksi tärkeimmistä tekijöistä uusien teknologioiden kehittämisessä. Yksinkertaisesti sanottuna ilman masterointia monenlaisia energiaa, ihminen ei pysty olemaan täysin olemassa.

Sähköntuotanto.

Voimalaitostyypit.

Lämpövoimalaitos (TPP), voimalaitos, joka tuottaa sähköä fossiilisten polttoaineiden palamisen aikana vapautuvan lämpöenergian muuntamisen tuloksena. Ensimmäiset lämpövoimalat ilmestyivät 1800-luvun lopulla ja yleistyivät. 1970-luvun puolivälissä lämpövoimalaitokset olivat voimalaitosten päätyyppi.

Lämpövoimalaitoksissa polttoaineen kemiallinen energia muunnetaan ensin mekaaniseksi ja sitten sähköenergiaksi. Tällaisen voimalaitoksen polttoaineena voi olla hiili, turve, kaasu, öljyliuske, polttoöljy.

Lämpövoimalaitokset on jaettu tiivistyminen(IES), joka on suunniteltu tuottamaan vain sähköenergiaa, ja sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksia(CHP), joka tuottaa sähkön lisäksi lämpöenergiaa mm kuuma vesi ja pari. Suuria piirimerkityksisiä IES:itä kutsutaan osavaltion piirivoimalaitoksiksi (GRES).

Yksinkertaisin kaavio kivihiilikäyttöisestä IES:stä on esitetty kuvassa. Hiili syötetään polttoainebunkkeriin 1 ja siitä murskauslaitokseen 2, jossa se muuttuu pölyksi. Hiilipöly tulee höyrygeneraattorin (höyrykattilan) 3 uuniin, jossa on putkijärjestelmä, jossa kiertää kemiallisesti puhdistettua vettä, jota kutsutaan syöttövedeksi. Kattilassa vesi lämpenee, haihtuu ja tuloksena oleva kylläinen höyry saatetaan 400-650 °C:n lämpötilaan ja tulee 3-24 MPa:n paineessa höyryputken kautta höyryturbiiniin 4. Höyry parametrit riippuvat yksiköiden tehosta.

Lauhdevoimaloiden hyötysuhde on alhainen (30-40 %), koska suurin osa energiasta menetetään savukaasujen ja lauhduttimen jäähdytysveden mukana. IES on edullista rakentaa polttoaineenottopaikkojen välittömään läheisyyteen. Samalla sähkön kuluttajat voivat sijaita huomattavan etäisyyden päässä asemasta.

sähkön ja lämmön yhteislaitos eroaa lauhdutusasemasta erityisellä lämpö- ja tehoturbiinilla, johon on asennettu höyrynpoisto. CHP:ssä yksi osa höyrystä käytetään kokonaan turbiinissa sähkön tuottamiseen generaattorissa 5 ja menee sitten lauhduttimeen 6, kun taas toinen osa, jolla on korkea lämpötila ja paine, otetaan höyryn välivaiheesta. turbiini ja käytetään lämmönlähteenä. Lauhdepumppu 7 ilmanpoiston 8 läpi ja sitten syöttöpumppu 9 syötetään höyrynkehittimeen. Otettavan höyryn määrä riippuu yritysten lämpöenergian tarpeista.

CHP:n hyötysuhde on 60-70 %. Tällaiset asemat rakennetaan yleensä lähelle kuluttajia - teollisuusyrityksiä tai asuinalueita. Useimmiten he työskentelevät tuontipolttoaineella.

Lämpövoimalaitokset kaasuturbiini(GTPS), höyry-kaasu(PGES) ja dieselvoimalat.

Kaasua tai nestemäistä polttoainetta poltetaan GTPP-polttokammiossa; palamistuotteet, joiden lämpötila on 750-900 ºС, tulevat kaasuturbiiniin, joka pyörittää sähkögeneraattoria. Tällaisten lämpövoimaloiden hyötysuhde on yleensä 26-28 %, teho on jopa useita satoja MW . GTPP:itä käytetään yleensä kattamaan sähköiset kuormitushuiput. SGPP:n tehokkuus voi olla 42 - 43 %.

Taloudellisimmat ovat suuret lämpöhöyryturbiinivoimalaitokset (lyhyesti TPP). Useimmat maamme lämpövoimalaitokset käyttävät polttoaineena hiilipölyä. Yhden kWh:n sähkön tuottamiseen tarvitaan useita satoja grammoja hiiltä. Höyrykattilassa yli 90 % polttoaineen vapauttamasta energiasta siirtyy höyryksi. Turbiinissa höyrysuihkujen liike-energia siirtyy roottoriin. Turbiinin akseli on liitetty jäykästi generaattorin akseliin.

Nykyaikaiset lämpövoimalaitosten höyryturbiinit ovat erittäin kehittyneitä, nopeita, erittäin taloudellisia koneita, joilla on pitkä käyttöikä. Niiden teho yksiakselisessa versiossa saavuttaa 1 miljoona 200 tuhatta kW, eikä tämä ole raja. Tällaiset koneet ovat aina monivaiheisia, toisin sanoen niissä on yleensä useita kymmeniä levyjä, joissa on työterät, ja sama määrä jokaisen kiekon edessä suutinryhmiä, joiden läpi höyrysuihku virtaa. Höyryn painetta ja lämpötilaa alennetaan vähitellen.

Fysiikan kurssista tiedetään, että lämpökoneiden hyötysuhde kasvaa käyttönesteen alkulämpötilan noustessa. Siksi turbiiniin tuleva höyry saatetaan korkeisiin parametreihin: lämpötila on melkein jopa 550 ° C ja paine jopa 25 MPa. TPP:n hyötysuhde on 40 %. Suurin osa energiaa menetetään kuuman poistohöyryn mukana.

Vesivoimala (HPP), rakenteita ja laitteita sisältävä kokonaisuus, jonka kautta vesivirtauksen energia muunnetaan sähköenergiaksi. HPP koostuu sarjapiiristä hydrauliset rakenteet, veden virtauksen tarvittavan keskittymisen ja paineen luomisen varmistaminen sekä voimalaitteet, jotka muuttavat paineen alaisena liikkuvan veden energian mekaaniseksi pyörimisenergiaksi, joka puolestaan ​​muunnetaan sähköenergiaksi.

Vesivoimalaitoksen kärki syntyy joen putoamisen keskittymisestä padon varrella olevaan käytettyyn osuuteen tai johtaminen, tai pato ja johtaminen yhdessä. HEPP:n päävoimalaitteet sijaitsevat HEPP-rakennuksessa: voimalaitoksen konehuoneessa - hydrauliset yksiköt, apulaitteet, automaattinen valvonta-ja valvontalaitteet; keskusvalvontapisteessä - operaattori-välittäjäkonsoli tai vesivoimalaitoksen operaattori. Tehostaa muuntajan sähköasema sijaitsevat sekä voimalaitosrakennuksen sisällä että erillisissä rakennuksissa tai avoimilla alueilla. Jakelulaitteet sijaitsevat usein avoimella alueella. Voimalaitosrakennus voidaan jakaa osiin, joissa on yksi tai useampi yksikkö ja apulaitteet, jotka on erotettu viereisistä rakennuksen osista. HEPP:n rakennukseen tai sen sisälle luodaan kokoonpanopaikka erilaisten laitteiden kokoonpanoa ja korjausta sekä HEPP:n apuhuoltotoimenpiteitä varten.

Asetetun kapasiteetin mukaan (in MW) tehdä ero vesivoimaloiden välillä voimakas(St. 250), keskikokoinen(jopa 25) ja pieni(jopa 5). Vesivoimalan teho riippuu paineesta (ylä- ja alavirran tasojen ero ), hydrauliturbiineissa käytettävän veden virtausnopeus ja hydrauliyksikön tehokkuus. Useista syistä (esimerkiksi altaiden vedenpinnan kausivaihteluista, voimajärjestelmän kuormituksen vaihtelusta, vesivoimayksiköiden tai hydraulisten rakenteiden korjauksista jne. johtuen) veden nousu ja virtaus ovat jatkuvasti muuttuvat, ja lisäksi virtaus muuttuu HEPP:n tehoa säädettäessä. HPP-toimintatilassa on vuosi-, viikko- ja päiväjaksot.

Käytetyn enimmäispaineen mukaan HEPP:t jaetaan korkeapaine(yli 60 m), keskipaine(25-60 m) Ja alhainen paine(3-25 m). Tasaisilla joilla paine ylittää harvoin 100 astetta m, vuoristoisissa olosuhteissa padon läpi on mahdollista luoda paineita jopa 300 m ja enemmän, ja johtamisen avulla - jopa 1500 m. Vesivoimalaitoksen jako käytetyn paineen mukaan on likimääräinen, ehdollinen.

Vesivarojen käyttökaavion ja paineen keskittymisen mukaan HEPP:t jaetaan yleensä kanava , lähellä patoa , ohjaaminen paineella ja ei-paineen johdolla, seka-, pumppuvarasto Ja vuorovesi- .

Joki- ja padon lähellä olevissa HEPP:issä vedenpaine syntyy padolla, joka tukkii joen ja nostaa vedenkorkeutta yläjuoksussa. Samaan aikaan jotkut tulvat jokilaaksossa ovat väistämättömiä. Run-of-joki- ja lähellä patovesivoimaloita rakennetaan sekä matalalla oleville korkeavetisille joille että vuoristojoille kapeisiin puristettuihin laaksoihin. Run-of-River HPP:lle on ominaista 30-40 korkeus m.

Korkeammissa paineissa osoittautuu epäkäytännölliseksi siirtää hydrostaattista vedenpainetta voimalaitosrakennukseen. Tässä tapauksessa tyyppi pato Vesivoimalaitos, jossa painerintama on koko pituudeltaan patolla tukkeutunut ja vesivoimalan rakennus sijaitsee padon takana, liittyy alavirtaan.

Toisenlainen asettelu lähellä patoa Vesivoimalaitos vastaa vuoristoisia olosuhteita, joissa jokien virtaama on suhteellisen alhainen.

SISÄÄN johdannainen Joen putoamisen vesivoimapitoisuus syntyy johtamisen kautta; joen käytetyn osuuden alussa oleva vesi johdetaan pois jokiväylästä putkella, jonka kaltevuus on huomattavasti pienempi kuin joen keskimääräinen kaltevuus tällä osuudella ja oikaistaan ​​väylän mutkia ja käänteitä. Johdannan loppu tuodaan HE-rakennuksen sijaintiin. Jätevedet joko palautetaan jokeen tai johdetaan seuraavaan kiertovoimalaitokseen. Johtaminen on hyödyllistä, kun joen kaltevuus on korkea.

Erityinen paikka voimalaitosten joukossa on pumppuvoimalat(PSPP) ja vuorovesivoimaloita(PES). Pumppuvoimalaitoksen rakentaminen johtuu suurten energiajärjestelmien kasvavasta huipputehon kysynnästä, joka määrää huippukuormien kattamiseen tarvittavan tuotantokapasiteetin. Pumppuvoimalaitoksen kyky kerätä energiaa perustuu siihen, että sähköjärjestelmässä tietyn ajan vapaana olevaa sähköenergiaa käyttävät pumppuvoimalaitoksen yksiköt, jotka pumppukäytössä pumppaavat. vettä säiliöstä ylempään varastoaltaaseen. Kuormitushuippujen aikana kertynyt energia palautetaan voimajärjestelmään (ylemmän altaan vesi tulee paineputkeen ja pyörittää nykyisessä generaattoritilassa toimivia vesivoimayksiköitä).

PES muuntaa meriveden energian sähköenergiaksi. Vuorovesivoimaloiden sähkövoimaa voidaan joidenkin vuoroveden jaksoittaisuuteen liittyvien ominaisuuksien vuoksi käyttää voimajärjestelmissä vain yhdessä säätelyvoimaloiden energian kanssa, mikä kompensoi vuorovesivoimaloiden sähkökatkoksia vuoroveden aikana. päivä tai kuukausia.

Vesivoimavarojen tärkein ominaisuus verrattuna polttoaine- ja energiavaroihin on niiden jatkuva uusiutuminen. Hevosvoimalaitosten polttoainetarpeen puute määrää HEPP:llä tuotetun sähkön alhaisen hinnan. Siksi vesivoimaloiden rakentaminen merkittävistä erityisistä pääomasijoituksista huolimatta kW asennettu kapasiteetti ja pitkä rakennusaika oli ja on suuri merkitys, varsinkin kun se liittyy sähköintensiivisten teollisuudenalojen sijaintiin.

Ydinvoimala (NPP), voimalaitos, jossa atomi (ydin)energia muunnetaan sähköenergiaksi. Ydinvoimalaitoksen sähkögeneraattori on ydinreaktori. Reaktorissa vapautunut lämpö johtuen ketjureaktio Joidenkin raskaiden alkuaineiden ydinfissio, sitten, aivan kuten tavanomaisissa lämpövoimaloissa (TPP), se muunnetaan sähköksi. Toisin kuin fossiilisilla polttoaineilla toimivat lämpövoimalaitokset, ydinvoimalat toimivat ydinpolttoaine(perustuu 233 U, 235 U, 239 Pu). On todettu, että maailman ydinpolttoaineen (uraani, plutonium jne.) energiavarat ylittävät merkittävästi energiavarat luonnonvarat orgaaninen, polttoaine (öljy, kivihiili, maakaasu jne.). Tämä avaa laajat mahdollisuudet vastata nopeasti kasvavaan polttoaineen kysyntään. Lisäksi on otettava huomioon jatkuvasti kasvava hiilen ja öljyn kulutus maailmantalouden teknologisiin tarkoituksiin. kemianteollisuus, josta on tulossa vakava kilpailija lämpövoimalaitoksille. Huolimatta uusien orgaanisen polttoaineen esiintymien löytämisestä ja sen louhintamenetelmien parantamisesta, maailmassa on taipumus nostaa sen kustannuksia suhteellisesti. Tämä luo vaikeimmat olosuhteet maille, joilla on rajalliset fossiilisten polttoaineiden varat. Ydinenergian nopealle kehitykselle on ilmeinen tarve, sillä ydinenergialla on jo nyt merkittävä paikka useiden maailman teollisuusmaiden energiataseessa.

Kaavakuva ydinvoimalaitoksesta, jossa on vesijäähdytteinen ydinreaktori, on esitetty kuvassa. 2. Sisään syntyvä lämpö ydin reaktori jäähdytysneste, imetään 1. piirin vedellä, joka pumpataan reaktorin läpi kiertopumpulla. Reaktorista lämmitetty vesi menee lämmönvaihtimeen (höyrygeneraattoriin) 3, jossa se siirtää reaktorissa vastaanotetun lämmön 2. piirin veteen. Vesi 2. piiristä haihtuu höyrynkehittimessä ja muodostuu höyryä, joka tulee sitten turbiiniin 4.

Ydinvoimalaitoksissa käytetään useimmiten 4 tyyppistä lämpöneutronireaktoria:

1) vesi-vesi kanssa pelkkä vesi moderaattorina ja jäähdytysnesteenä;

2) grafiitti-vesi vesijäähdytteellä ja grafiitin hidastimella;

3) raskas vesi jäähdytysnesteellä ja raskas vesi moderaattorina;

4) graffito - kaasu kaasujäähdytysnesteellä ja grafiittihidastimella.

Pääasiassa käytetyn reaktorityypin valinta määräytyy pääasiassa kantoreaktorista kertyneen kokemuksen sekä tarvittavien teollisuuslaitteiden, raaka-aineiden jne. saatavuuden perusteella.

Reaktori ja sen tukijärjestelmät sisältävät: itse reaktorin biologisella suojauksella , lämmönvaihtimet, pumput tai kaasunpuhalluslaitteistot, jotka kierrättävät jäähdytysnestettä, putket ja liittimet piirin kiertoa varten, laitteet ydinpolttoaineen uudelleenlataukseen, erityisilmanvaihtojärjestelmät, hätäjäähdytys jne.

Ydinvoimalaitoksen henkilöstön suojelemiseksi säteilyaltistukselta reaktoria ympäröi biologinen suoja, jonka päämateriaalina ovat betoni, vesi, kiemurteleva hiekka. Reaktoripiirin laitteet on suljettava kokonaan. Jäähdytysnesteen mahdollisten vuotojen paikkojen valvontaan on järjestetty järjestelmä, toteutetaan toimenpiteitä, jotta vuotojen ja katkosten ilmaantuminen piirissä ei johda radioaktiivisiin päästöihin ja ydinvoimalaitoksen tilojen ja ympäristön saastumiseen. Radioaktiivinen ilma ja pieni määrä jäähdytysnestehöyryjä piirin vuotojen vuoksi poistetaan vartioimattomista ydinvoimalan tiloista erityisellä ilmanvaihtojärjestelmällä, jossa on puhdistussuodattimet ja pitokaasupidikkeet ilmansaasteiden mahdollisuuden poissulkemiseksi. . Dosimetrinen valvontapalvelu valvoo ydinvoimalaitoksen henkilöstön säteilyturvallisuusmääräysten noudattamista.

Biologisen suojan, erityisten ilmanvaihto- ja hätäjäähdytysjärjestelmien sekä dosimetrisen valvontapalvelun saatavuus mahdollistaa ydinvoimalaitoksen huoltohenkilöstön täydellisen suojaamisen radioaktiivisen altistuksen haitallisilta vaikutuksilta.

ydinvoimaloita, jotka ovat eniten moderni ilme voimalaitoksilla on useita merkittäviä etuja muihin voimalaitoksiin verrattuna: normaaleissa käyttöolosuhteissa ne eivät saastuta ympäristöön, eivät vaadi sitoutumista raaka-aineiden lähteeseen ja vastaavasti voidaan sijoittaa melkein minne tahansa. Uusien voimalaitosten kapasiteetti on lähes yhtä suuri kuin keskimääräisen vesivoimalaitoksen, mutta ydinvoimalaitosten asennettu kapasiteetin käyttöaste (80 %) ylittää merkittävästi vesi- tai lämpövoimalaitosten.

Ydinvoimalaitoksilla ei käytännössä ole merkittäviä haittoja normaaleissa käyttöolosuhteissa. Ydinvoimalaitosten vaaraa ei kuitenkaan voi olla huomaamatta mahdollisissa ylivoimaisissa esteissä: maanjäristykset, hurrikaanit jne. - tässä vanhat voimayksiköiden mallit aiheuttavat alueiden mahdollisen säteilysaastumisen vaaran reaktorin hallitsemattoman ylikuumenemisen vuoksi.

Vaihtoehtoiset energialähteet.

Auringon energia.

SISÄÄN Viime aikoina kiinnostusta käyttöongelmaan aurinkoenergia lisääntyi jyrkästi, koska suoran auringonsäteilyn käyttöön perustuva energiapotentiaali on erittäin korkea.

Yksinkertaisin auringonsäteilyn kerääjä on tummunut metallilevy (yleensä alumiinilevy), jonka sisällä on putkia, joissa kiertää nestettä. Keräimen absorboima aurinkoenergia lämmittää nestettä suoraan käyttöön.

Aurinkoenergia on yksi materiaaliintensiivisimmistä energiantuotannon muodoista. Aurinkoenergian laajamittainen käyttö lisää materiaalien ja siten myös työvoimaresurssien tarvetta raaka-aineiden louhintaan, niiden rikastamiseen, materiaalien tuotantoon, heliostaattien, kerääjien, muiden laitteiden valmistukseen, ja niiden kuljetuksesta.

Toistaiseksi auringonsäteiden tuottama sähköenergia on paljon kalliimpaa kuin vastaanotettu sähköenergia perinteisillä tavoilla. Tiedemiehet toivovat, että kokeet, joita he suorittavat koelaitoksissa ja asemilla, auttavat ratkaisemaan paitsi teknisiä myös taloudellisia ongelmia.

tuulivoima.

Liikkuvien ilmamassojen energia on valtava. Tuulivoimavarat ovat yli sata kertaa suuremmat kuin planeetan kaikkien jokien vesivoimavarannot. Tuulet puhaltavat jatkuvasti ja kaikkialla maan päällä. Ilmasto-olosuhteet mahdollistavat tuulienergian kehittämisen laajalla alueella.

Mutta nykyään tuulivoimalla toimivat moottorit kattavat vain tuhannesosan maailman energiantarpeesta. Siksi tuulipyörän, minkä tahansa tuulivoimalan sydämen, suunnittelussa ovat mukana lentokoneiden rakentajat, jotka voivat valita sopivimman siipiprofiilin ja tutkia sitä tuulitunnelissa. Tiedemiesten ja insinöörien ponnisteluilla on luotu laaja valikoima moderneja tuulivoimaloita.

Maan energia.

Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat tienneet syvyyksissä piilevän jättimäisen energian elementaarisista ilmenemismuodoista maapallo. Ihmiskunnan muistissa on legendoja tuhoisista tulivuorenpurkauksista, jotka vaativat miljoonia ihmishenkiä, muutti tunnistamattomasti monien paikkojen kasvot maapallolla. Jopa suhteellisen pienen tulivuoren purkauksen voima on valtava, se ylittää monta kertaa suurimpien ihmiskäden luomien voimalaitosten tehon. Totta, tulivuorenpurkausten energian suorasta käytöstä ei tarvitse puhua, toistaiseksi ihmisillä ei ole mahdollisuutta hillitä tätä vastahakoista elementtiä.

Maan energia ei sovellu vain tilojen lämmitykseen, kuten Islannissa, vaan myös sähkön tuottamiseen. Kuumia maanalaisia ​​lähteitä käyttävät voimalaitokset ovat olleet toiminnassa jo pitkään. Ensimmäinen tällainen, vielä melko pienitehoinen voimalaitos rakennettiin vuonna 1904 pieneen italialaisen Larderellon kaupunkiin. Vähitellen voimalaitoksen kapasiteetti kasvoi, yhä enemmän uusia yksiköitä otettiin käyttöön, uusia kuuman veden lähteitä käytettiin, ja tänään aseman teho on jo saavuttanut vaikuttavan 360 tuhannen kilowatin arvon.

Sähkön siirto.

Muuntajat.

Olet ostanut ZIL-jääkaapin. Myyjä varoitti, että jääkaappi on suunniteltu 220 V verkkojännitteelle. Ja teidän talossanne verkkojännite on 127 V. Patti? Ei lainkaan. Sinun tarvitsee vain maksaa lisähinta ja ostaa muuntaja.

Muuntaja- erittäin yksinkertainen laite, jonka avulla voit sekä lisätä että vähentää jännitettä. Vaihtovirtamuunnos suoritetaan muuntajilla. Ensimmäistä kertaa venäläinen tiedemies P.N. Yablochkov käytti muuntajia vuonna 1878 kehittämäänsä "sähkökynttilä", joka oli tuolloin uusi valonlähde. P. N. Yablochkovin idean kehitti Moskovan yliopiston työntekijä I. F. Usagin, joka suunnitteli parannettuja muuntajia.

Muuntaja koostuu suljetusta rautasydämestä, johon on asetettu kaksi (joskus enemmän) käämiä lankakäämityksellä (kuva 1). Yksi käämeistä, nimeltään ensiö, on kytketty AC-jännitelähteeseen. Toista käämiä, johon "kuorma" on kytketty, eli sähköä kuluttavat laitteet ja laitteet, kutsutaan toissijaiseksi.

Muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön. Kun vaihtovirta kulkee ensiökäämin läpi, rautasydämeen ilmestyy vaihtuva magneettivuo, joka herättää induktio-EMF:n jokaisessa käämissä. Lisäksi induktion emf:n hetkellinen arvo e V primääri- tai toisiokäämin kaikki käännökset Faradayn lain mukaan määritetään kaavalla:

e = - Δ F/ Δ t

Jos F= Ф 0 сosωt, siis

e = ω Ф 0 synti ω t , tai

e = E 0 synti ω t ,

Missä E 0 \u003d ω Ф 0 - EMF:n amplitudi yhdessä kierrossa.

Ensiökäämissä, jossa on p 1 kierrokset, kokonaisinduktio emf e 1 on yhtä suuri kuin n 1 e.

Toisiokäämissä on täydellinen EMF. e 2 on yhtä suuri kuin n 2 e, Missä p 2 on tämän käämin kierrosten lukumäärä.

Tästä seuraa siis

e 1 e 2 \u003d n 1 n 2 . (1)

Jännitteen summa u 1 , sovelletaan ensiökäämiin ja EMF:ään e 1 tulee olla yhtä suuri kuin ensiökäämin jännitehäviö:

u 1 + e 1 = i 1 R 1 , Missä R 1 on käämin aktiivinen vastus, ja i 1 onko siinä virtaa. Tämä yhtälö seuraa suoraan yleisestä yhtälöstä. Yleensä käämin aktiivinen vastus on pieni ja jäsen i 1 R 1 voidaan jättää huomiotta. Siksi

u 1 ≈ -e 1 . (2)

Kun muuntajan toisiokäämi on auki, virta ei kulje siinä ja suhde tapahtuu:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Koska emf:n hetkelliset arvot e 1 Ja e 2 vaiheen muutos, niin niiden suhde kaavassa (1) voidaan korvata tehollisten arvojen suhteella E 1 Ja E 2 nämä EMF:t tai yhtäläisyydet (2) ja (3) huomioon ottaen tehollisten jännitearvojen U suhde 1 ja sinä 2 .

U 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k . (4)

Arvo k kutsutaan muunnossuhteeksi. Jos k>1, sitten muuntaja on porrastettu alas, kanssa k <1 - kasvaa.

Kun toisiokäämin piiri on suljettu, siinä virtaa virta. Sitten suhde u 2 ≈ - e 2 ei ole enää täysin tyytyväinen, ja vastaavasti U:n välinen yhteys 1 ja sinä 2 muuttuu monimutkaisemmaksi kuin yhtälössä (4).

Energian säilymislain mukaan ensiöpiirin tehon on oltava yhtä suuri kuin toisiopiirin teho:

U 1 minä 1 = U 2 minä 2, (5)

Missä minä 1 Ja minä 2 - voiman teholliset arvot ensiö- ja toisiokäämeissä.

Tästä seuraa siis

U 1 /U 2 = minä 1 / minä 2 . (6)

Tämä tarkoittaa, että lisäämällä jännitettä useita kertoja muuntajan avulla vähennämme virtaa saman verran (ja päinvastoin).

Johtuen väistämättömistä energiahäviöistä lämmöntuotannossa käämeissä ja rautasydämessä yhtälöt (5) ja (6) toteutuvat suunnilleen. Nykyaikaisissa suuritehoisissa muuntajissa kokonaishäviöt eivät kuitenkaan ylitä 2-3%.

Jokapäiväisessä käytännössä joudut usein käsittelemään muuntajia. Niiden muuntajien lisäksi, joita käytämme, tahtomattaan, johtuen siitä, että teollisuuslaitteet on suunniteltu yhdelle jännitteelle ja toista käytetään kaupunkiverkossa - niiden lisäksi joudumme käsittelemään auton keloja. Puola on porrasmuuntaja. Työseoksen sytyttävän kipinän synnyttämiseen tarvitaan korkea jännite, jonka saamme auton akusta, kun akun tasavirta on ensin muutettu vaihtovirraksi katkaisijalla. On helppo nähdä, että muuntajan lämmittämiseen käytetyn energian häviön asti jännitteen kasvaessa virta pienenee ja päinvastoin.

Hitsauskoneet vaativat alennusmuuntajia. Hitsaus vaatii erittäin suuria virtoja, ja hitsauskoneen muuntajassa on vain yksi lähtökierros.

Olet luultavasti huomannut, että muuntajan ydin on valmistettu ohuista teräslevyistä. Tämä tehdään, jotta energiaa ei menetetä jännitteen muuntamisen aikana. Levymateriaalissa pyörrevirroilla on pienempi rooli kuin kiinteässä materiaalissa.

Kotona olet tekemisissä pienten muuntajien kanssa. Mitä tulee tehokkaisiin muuntajiin, ne ovat valtavia rakenteita. Näissä tapauksissa käämitetty ydin sijoitetaan jäähdytysöljyllä täytettyyn säiliöön.

Sähkön siirto

Sähkönkuluttajia on kaikkialla. Sitä tuotetaan suhteellisen harvoissa paikoissa lähellä polttoaine- ja vesivaroja. Siksi on välttämätöntä siirtää sähköä joskus satojen kilometrien etäisyyksille.

Mutta sähkön siirto pitkiä matkoja liittyy merkittäviin häviöihin. Tosiasia on, että sähkölinjojen läpi virtaava virta lämmittää niitä. Joule-Lenzin lain mukaan linjan johtojen lämmittämiseen käytetty energia määräytyy kaavalla

missä R on linjavastus. Pitkällä linjalla voimansiirrosta voi tulla yleisesti epätaloudellista. Häviöiden vähentämiseksi voit tietysti seurata linjan vastuksen R pienentämispolkua lisäämällä johtojen poikkileikkausalaa. Mutta R:n pienentämiseksi esimerkiksi kertoimella 100, langan massaa on myös lisättävä kertoimella 100. On selvää, että näin suuria kalliiden ei-rautametallien kulutusta ei voida sallia, puhumattakaan vaikeuksista kiinnittää raskaita johtoja korkeisiin mastoihin jne. Siksi linjan energiahäviöitä vähennetään toisella tavalla: pienentämällä virtaa rivissä. Esimerkiksi virran pienentäminen kertoimella 10 vähentää johtimissa vapautuvan lämmön määrää 100-kertaisesti, eli saavutetaan sama vaikutus kuin langan satakertaisella painotuksella.

Koska virtateho on verrannollinen virran voimakkuuden ja jännitteen tuloon, siirretyn tehon ylläpitämiseksi on välttämätöntä nostaa siirtojohdon jännitettä. Lisäksi mitä pidempi siirtojohto on, sitä kannattavampaa on käyttää korkeampaa jännitettä. Joten esimerkiksi suurjännitesiirtolinjassa Volzhskaya HPP - Moskova käytetään 500 kV jännitettä. Samaan aikaan vaihtovirtageneraattoreita rakennetaan enintään 16-20 kV jännitteille, koska korkeampi jännite edellyttäisi monimutkaisempien erikoistoimenpiteiden käyttöönottoa generaattoreiden käämien ja muiden osien eristämiseksi.

Siksi suuriin voimalaitoksiin asennetaan nostomuuntajia. Muuntaja lisää johdon jännitettä yhtä paljon kuin vähentää virtaa. Tehohäviö on tässä tapauksessa pieni.

Sähkön suoraa käyttöä varten työstökoneiden sähkökäytön moottoreissa, valaistusverkossa ja muihin tarkoituksiin johdon päissä olevaa jännitettä on alennettava. Tämä saavutetaan alennusmuuntajilla. Lisäksi yleensä jännitteen lasku ja vastaavasti virran voimakkuuden kasvu tapahtuu useissa vaiheissa. Jokaisessa vaiheessa jännite pienenee ja sähköverkon peittoalue laajenee. Sähkön siirron ja jakelun kaavio on esitetty kuvassa.

Useilla maan alueilla voimalaitokset on yhdistetty suurjännitesiirtolinjoilla, mikä muodostaa yhteisen sähköverkon, johon kuluttajat on kytketty. Tällaista yhdistystä kutsutaan sähköjärjestelmäksi. Sähköjärjestelmä varmistaa kuluttajien keskeytymättömän energiansaannin heidän sijainnistaan ​​riippumatta.

Sähkön käyttö.

Sähkövoiman käyttö eri tieteenaloilla.

1900-luvulta on tullut vuosisata, jolloin tiede valtaa kaikki yhteiskunnan osa-alueet: talouden, politiikan, kulttuurin, koulutuksen jne. Luonnollisesti tiede vaikuttaa suoraan energian kehitykseen ja sähkön laajuuteen. Toisaalta tiede myötävaikuttaa sähköenergian kattavuuden laajentamiseen ja sitä kautta lisää sen kulutusta, mutta toisaalta aikakaudella, jolloin uusiutumattomien energiavarojen rajoittamaton käyttö on vaarana tuleville sukupolville, kehitys energiaa säästävien teknologioiden ja niiden toteuttamisesta elämässä tulee tieteen ajankohtaisia ​​tehtäviä.

Tarkastellaan näitä kysymyksiä erityisillä esimerkeillä. Noin 80 % BKT:n kasvusta (bruttokansantuote) kehittyneissä maissa saavutetaan teknisillä innovaatioilla, joista suurin osa liittyy sähkön käyttöön. Kaikki uusi teollisuudessa, maataloudessa ja arjessa tulee meille eri tieteenalojen uusien kehityskulkujen ansiosta.

Suurin osa tieteellisestä kehityksestä alkaa teoreettisilla laskelmilla. Mutta jos 1800-luvulla nämä laskelmat tehtiin kynällä ja paperilla, niin tieteellisen ja teknologisen vallankumouksen (tieteellisen ja teknologisen vallankumouksen) aikakaudella kaikki teoreettiset laskelmat, tieteellisen tiedon valinta ja analysointi sekä jopa kirjallisten teosten kielellinen analyysi tehdään tietokoneilla (elektronisilla tietokoneilla), jotka toimivat sähköenergialla, mikä on kätevintä sen siirtämiseen etäisyyden yli ja käyttöön. Mutta jos alun perin tietokoneita käytettiin tieteellisiin laskelmiin, nyt tietokoneet ovat heränneet henkiin tieteestä.

Nyt niitä käytetään kaikilla ihmisen toiminnan osa-alueilla: tiedon tallentamiseen ja tallentamiseen, arkistojen luomiseen, tekstien valmisteluun ja muokkaamiseen, piirustus- ja graafisten töiden suorittamiseen, tuotannon ja maatalouden automatisointiin. Tuotannon elektronisointi ja automatisointi ovat "toisen teollisen" tai "mikroelektronisen" vallankumouksen tärkeimmät seuraukset kehittyneiden maiden talouksissa. Integroidun automaation kehitys liittyy suoraan myös mikroelektroniikkaan, jonka laadullisesti uusi vaihe alkoi vuonna 1971 keksityn mikroprosessorin - eri laitteisiin sisäänrakennetun mikroelektronisen logiikkalaitteen niiden toimintaa ohjaamiseksi - keksimisen jälkeen.

Mikroprosessorit ovat nopeuttaneet robotiikan kasvua. Suurin osa nykyään käytössä olevista roboteista kuuluu niin sanottuun ensimmäiseen sukupolveen, ja niitä käytetään hitsaukseen, leikkaukseen, puristamiseen, pinnoittamiseen jne. Ne korvaavat toisen sukupolven robotit on varustettu ympäristön tunnistavilla laitteilla. Ja robotit - kolmannen sukupolven "intellektuellit" "näkevät", "tunteavat", "kuulevat". Tutkijat ja insinöörit kutsuvat ydinenergiaa, avaruustutkimusta, liikennettä, kauppaa, varastointia, sairaanhoitoa, jätteiden käsittelyä ja merenpohjan rikkauksien kehittämistä robottien soveltamisen painopistealueiksi. Suurin osa roboteista toimii sähköenergialla, mutta robottien sähkönkulutuksen kasvua kompensoi energiakustannusten aleneminen monissa energiaintensiivisissä valmistusprosesseissa ottamalla käyttöön tehokkaampia menetelmiä ja uusia energiaa säästäviä teknologisia prosesseja.

Mutta takaisin tieteeseen. Kaikki uudet teoreettiset kehitystyöt tarkistetaan kokeellisesti tietokonelaskelmien jälkeen. Ja yleensä tässä vaiheessa tutkimusta tehdään fysikaalisilla mittauksilla, kemiallisilla analyyseillä jne. Tieteelliset tutkimusvälineet ovat täällä monipuolisia - lukuisia mittalaitteita, kiihdyttimiä, elektronimikroskooppeja, magneettiresonanssitomografeja jne. Suurin osa näistä kokeellisen tieteen välineistä toimii sähköenergialla.

Viestinnän ja viestinnän alan tiede kehittyy erittäin nopeasti. Satelliittiviestintää ei käytetä vain kansainvälisen viestinnän välineenä, vaan myös jokapäiväisessä elämässä - satelliittiantennit eivät ole harvinaisia ​​kaupungissamme. Uudet viestintävälineet, kuten kuituteknologia, voivat merkittävästi vähentää sähköhäviöitä lähetettäessä signaaleja pitkiä matkoja.

Tiede ja johtamisen ala eivät ohittaneet. Tieteellisen ja teknologisen vallankumouksen kehittyessä, ihmisen toiminnan tuotanto- ja ei-tuotannon piirit laajenevat, johtamisen rooli niiden tehokkuuden parantamisessa alkaa olla yhä tärkeämpi. Eräänlaisesta taiteesta, viime aikoihin asti kokemukseen ja intuitioon perustuen, johtamisesta on tullut tiedettä. Hallintatiedettä, tiedon vastaanottamisen, tallentamisen, siirtämisen ja käsittelyn yleisiä lakeja kutsutaan kybernetiikaksi. Tämä termi tulee kreikan sanoista "ruorimies", "ruorimies". Se löytyy antiikin kreikkalaisten filosofien kirjoituksista. Sen uusi syntymä tapahtui kuitenkin itse asiassa vuonna 1948 amerikkalaisen tiedemiehen Norbert Wienerin kirjan "Cybernetics" julkaisemisen jälkeen.

Ennen "kyberneettisen" vallankumouksen alkua oli vain paperitietotekniikkaa, jonka pääasiallinen havaintoväline oli ihmisaivot ja joka ei käyttänyt sähköä. "Kyberneettinen" vallankumous synnytti pohjimmiltaan erilaisen - koneinformatiikan, joka vastaa jättimäisesti lisääntyneitä tietovirtoja, joiden energialähde on sähkö. Tiedon hankkimiseen, keräämiseen, käsittelyyn ja välittämiseen on luotu täysin uusia keinoja, jotka yhdessä muodostavat monimutkaisen tietorakenteen. Se sisältää automatisoidut ohjausjärjestelmät (automaattiset ohjausjärjestelmät), tietopankit, automatisoidut tietokannat, tietokonekeskukset, videopäätteet, kopiokoneet ja lennätinkoneet, valtakunnalliset tietojärjestelmät, satelliitti- ja nopeat kuituoptiset viestintäjärjestelmät - kaikki tämä on laajentunut rajattomasti sähkön käytön laajuus.

Monet tutkijat uskovat, että tässä tapauksessa puhumme uudesta "tietosivilisaatiosta", joka korvaa teollisen yhteiskunnan perinteisen organisaation. Tälle erikoisalalle on ominaista seuraavat tärkeät ominaisuudet:

· tietotekniikan laaja käyttö materiaalituotannossa ja ei-aineellisessa tuotannossa, tieteen, koulutuksen, terveydenhuollon jne. alalla;

erilaisten tietopankkien laajan verkoston läsnäolo, mukaan lukien julkinen käyttö;

tiedon muuttaminen yhdeksi taloudellisen, kansallisen ja henkilökohtaisen kehityksen tärkeimmistä tekijöistä;

tiedon vapaa liikkuvuus yhteiskunnassa.

Tällainen siirtyminen teollisesta yhteiskunnasta "tietosivilisaatioon" tuli mahdolliseksi suurelta osin energian kehityksen ja kätevän energian siirrossa ja käytössä - sähköenergian - tarjoamisen ansiosta.

Sähkö tuotannossa.

Nykyyhteiskuntaa ei voida kuvitella ilman tuotantotoiminnan sähköistämistä. Jo 1980-luvun lopulla yli 1/3 kaikesta maailman energiankulutuksesta käytettiin sähköenergiana. Ensi vuosisadan alkuun mennessä tämä osuus voi nousta puoleen. Tällainen sähkönkulutuksen kasvu liittyy ensisijaisesti sen kulutuksen kasvuun teollisuudessa. Suurin osa teollisuusyrityksistä työskentelee sähköenergialla. Korkea sähkönkulutus on tyypillistä energiaintensiivisille teollisuudenaloille, kuten metallurgialle, alumiiniteollisuudelle ja konepajateollisuudelle.

Sähkö kotiin.

Sähkö jokapäiväisessä elämässä on olennainen apulainen. Joka päivä käsittelemme sitä, ja luultavasti emme voi enää kuvitella elämäämme ilman sitä. Muista, kun viimeksi sammutit valot, eli talosi ei saanut sähköä, muista kuinka vannoit, että sinulla ei ole aikaa mihinkään ja tarvitset valoa, tarvitsit television, vedenkeittimen ja joukon muita sähkölaitteet. Loppujen lopuksi, jos olemme ikuisesti jännitteettömiä, palaamme yksinkertaisesti niihin muinaisiin aikoihin, jolloin ruokaa kypsennettiin tulella ja elettiin kylmissä wigwameissa.

Sähkön merkitys elämässämme voidaan peittää kokonaisella runolla, se on niin tärkeä elämässämme ja olemme niin tottuneet siihen. Vaikka emme enää huomaa, että hän tulee koteihinsa, mutta kun hän sammutetaan, siitä tulee erittäin epämukavaa.

Arvosta sähköä!

Bibliografia.

1. S.V. Gromovin oppikirja "Fysiikka, luokka 10". Moskova: valaistuminen.

2. Nuoren fyysikon tietosanakirja. Yhdiste. V.A. Chuyanov, Moskova: Pedagogia.

3. Ellion L., Wilkons W.. Physics. Moskova: Nauka.

4. Koltun M. Fysiikan maailma. Moskova.

5. Energialähteet. Faktoja, ongelmia, ratkaisuja. Moskova: Tiede ja teknologia.

6. Ei-perinteiset energialähteet. Moskova: Tieto.

7. Yudasin L.S. Energy: ongelmia ja toiveita. Moskova: valaistuminen.

8. Podgorny A.N. Vetyenergia. Moskova: Nauka.

Ei ole mikään salaisuus, että kotimme sähkö tulee voimalaitoksista, jotka ovat tärkeimmät sähkönlähteet. Meidän (kuluttajien) ja aseman välillä voi kuitenkin olla satoja kilometrejä, ja kaiken tämän pitkän matkan läpi virta täytyy jotenkin siirtää mahdollisimman tehokkaasti. Tässä artikkelissa tarkastelemme itse asiassa, kuinka sähköä siirretään etäältä kuluttajille.

Sähkön kuljetusreitti

Joten, kuten olemme jo sanoneet, lähtökohtana on voimalaitos, joka itse asiassa tuottaa sähköä. Tähän mennessä tärkeimmät voimalaitokset ovat vesi (HPP), lämpö (TPP) ja ydinvoima (NPP). Lisäksi on aurinko-, tuuli- ja geoterminen sähkö. asemat.

Lähteestä kauempana sähköä siirretään kuluttajille, jotka voivat sijaita pitkien etäisyyksien päässä. Sähkönsiirron suorittamiseksi sinun on lisättävä jännitettä porrasmuuntajilla (jännite voidaan nostaa jopa 1150 kV etäisyydestä riippuen).

Miksi sähköä siirretään korkealla jännitteellä? Kaikki on hyvin yksinkertaista. Muista sähkötehon kaava - P = UI, niin jos siirrät energiaa kuluttajalle, niin mitä korkeampi jännite on voimajohdossa - sitä pienempi virta johdoissa, samalla virrankulutuksella. Tämän ansiosta on mahdollista rakentaa korkeajännitteisiä voimalinjoja, mikä vähentää johtojen poikkileikkausta verrattuna matalajännitteisiin voimalinjoihin. Tämä tarkoittaa, että rakennuskustannukset pienenevät - mitä ohuempia johdot ovat, sitä halvempia ne ovat.

Näin ollen sähkö välitetään asemalta porrasmuuntajalle (tarvittaessa), ja sen jälkeen sähköjohtojen avulla siirretään sähkö CRP:lle (keskusjakeluasemat). Jälkimmäiset puolestaan ​​sijaitsevat kaupungeissa tai niiden välittömässä läheisyydessä. CRP:llä jännite putoaa 220 tai 110 kV:iin, josta sähkö siirtyy sähköasemille.

Lisäksi jännitettä lasketaan jälleen (jo 6-10 kV asti) ja sähköenergian jakautuminen tapahtuu muuntajapisteiden, joita kutsutaan myös TP:iksi, kesken. Sähköä voidaan siirtää muuntajapisteille ei voimalinjojen, vaan maanalaisen kaapelilinjan kautta, koska. kaupunkialueilla se on tarkoituksenmukaisempaa. Tosiasia on, että kulkuväylän kustannukset kaupungeissa ovat melko korkeat ja on kannattavampaa kaivaa kaivanto ja laittaa siihen kaapeli kuin viedä tilaa pinnalta.

Muuntajapisteistä sähköä siirretään kerrostaloihin, yksityisen sektorin rakennuksiin, autotalliosuuskuntiin jne. Kiinnitämme huomiosi siihen, että muuntaja-aseman jännite laskee jälleen, jo tavanomaiseen 0,4 kV:iin (380 voltin verkko).

Jos tarkastellaan lyhyesti sähkön siirtoreittiä lähteestä kuluttajille, se näyttää tältä: voimalaitos (esimerkiksi 10 kV) - tehostetun muuntajan sähköasema (110 - 1150 kV) - voimansiirtolinja - askel -alasmuuntaja - TP (10-0,4 kV) - asuinrakennukset.

Tällä tavalla sähkö siirtyy johtoja pitkin taloomme. Kuten näette, sähkön siirto- ja jakelujärjestelmä kuluttajille ei ole liian monimutkainen, kaikki riippuu siitä, kuinka suuri etäisyys on.

Alla olevasta kuvasta näet selvästi, kuinka sähköenergia saapuu kaupunkeihin ja saavuttaa asuinsektorin:

Asiantuntijat puhuvat tästä aiheesta tarkemmin:

Miten sähkö kulkee lähteestä kuluttajalle?

Mitä muuta on tärkeää tietää?

Halusin myös sanoa muutaman sanan kohdista, jotka leikkaavat tämän asian. Ensinnäkin, on jo pitkään tehty tutkimusta siitä, miten sähkön siirto voidaan toteuttaa ilman johtoja. Ideoita on monia, mutta lupaavin ratkaisu tähän mennessä on langattoman WI-Fi-tekniikan käyttö. Washingtonin yliopiston tutkijat havaitsivat, että tämä menetelmä on melko todellinen, ja alkoivat tutkia asiaa yksityiskohtaisemmin.

Toiseksi voimansiirtolinja lähettää nykyään vaihtovirtaa, ei tasavirtaa. Tämä johtuu siitä, että muuntajalaitteilla, jotka ensin tasasuuntaavat virran tulossa ja sitten taas muuttavat sen lähdössä, on melko korkeat kustannukset, mikä ei ole taloudellisesti kannattavaa. Tasavirtalinjojen läpimenokyky on kuitenkin edelleen 2 kertaa suurempi, mikä saa meidät myös miettimään, kuinka se on kannattavampaa toteuttaa.

Ensimmäisessä menetelmäoppaassa aloittelevalle käyttöhenkilöstölle pohdittiin lämpövoimalaitosten sähköntuotannon periaatetta. Tässä luvussa tarkastellaan laitteiden toiminnan pääprosesseja ja ominaisuuksia sähkön siirron aikana voimalaitokselta kuluttajalle.

Suurimmassa osassa tapauksista generaattorista lähtevä sähkö muunnetaan välittömästi porrasmuuntajalla korkeamman jännitteen sähköksi, ja kuluttajalla se muunnetaan alennusmuuntajalla alemman jännitteen sähköksi. Miksi näin tehdään. Generaattorin jännite useimmilla lämpövoimalaitoksilla on 6-10 kV, suurilla generaattoreilla 15-20 kV. Sähköä, tai yksinkertaisesti, tällaisen jännitteen tehoa pitkiä matkoja, ei ole taloudellisesti kannattavaa siirtää kahdesta syystä:

• 1. Liian suuret häviöt (mitä korkeampi jännite, sitä pienempi sähköhäviö. Tätä käsitellään tarkemmin kohdassa "Sähkötehohäviöt");
• 2. Pienen kaistanleveyden takia.

Jos joku muistaa, jokainen tietyn osan johdin voi läpäistä tietyn määrän sähkövirtaa, ja jos tämä arvo ylittyy, johdin alkaa lämmetä ja sitten yksinkertaisesti sulaa. Jos katsot kaavaa kokonaisteholle S=v3UI (U - jännite, I - virta), on helppo arvata, että samalla lähetetyn tehon määrällä mitä korkeampi linjan jännite on, sitä pienempi on sen läpi kulkeva virta. Siksi siirrettävän tehon siirtämiseksi esimerkiksi yhtä 110 kV johtoa pitkin 10 kV johtoja käyttäen tulee rakentaa 10 kV 10 kV johtoa, jonka poikkileikkaus on sama kuin 110 kV johdolla. Jos voimalaitos sijaitsee lähellä kuluttajaa (esimerkiksi suuri laitos), ei ole mitään järkeä lisätä sähkönsiirron jännitettä ja se syötetään kuluttajalle generaattorijännitteellä, mikä säästää muuntajia. Muuten, mitä eroa on sähköllä ja sähköllä? Ei mitään. Sähköteho on sähköenergian hetkellinen arvo ja se mitataan watteina, kilowatteina, megawatteina (W, kW, MW), ja sähköenergia on aikayksikköä kohti siirretyn sähkötehon määrä ja se mitataan kilowattitunteina (kWh). ,) . Yksikköä, jossa sähkö muunnetaan jännitteestä toiseen, kutsutaan muuntajaksi.

Muuntajan toimintaperiaate ja rakenne

Kuten olemme jo sanoneet, muuntajan tehtävänä on muuntaa yhden jännitteen sähköteho toisen jännitteen sähkötehoksi. Miten tämä tapahtuu? Kolmivaiheinen muuntaja on magneettinen piiri (ydin), joka on valmistettu sähköteräslevyistä ja joka koostuu kolmesta pystysuorasta tangosta, jotka on yhdistetty ylhäältä ja alhaalta samoilla poikittaisilla sauvoilla (niitä kutsutaan ikeiksi). Pien- ja korkeajännitekäämit eristetyn kuparilangan sylinterimäisten kelojen muodossa asetetaan tankoihin. Energia-alalla näitä käämiä kutsutaan korkeaksi ja matalaksi jännitteeksi, jos muuntajassa on kaksi käämiä, eli siinä on vain kaksi jännitettä. Kolmen käämin muuntajassa on myös keskijännitekäämi. Käämit asetetaan tangolle seuraavassa järjestyksessä: ensin pienjännitekäämi (se on lähinnä magneettipiiriä), sitten keskijännitekäämi laitetaan siihen ja sitten korkeajännitekäämi, eli kolme käämiä. laita jokaiseen tankoon, jos muuntajassa on kolme käämiä ja kaksi käämiä, jos muuntajassa on kaksi käämiä. Yksinkertaisuuden vuoksi harkitsemme kahden käämimuuntajan toimintaa. Yhden sauvan käämit muodostavat vaiheen. Linjaliittimet on kytketty kunkin käämin alkuun, jonka kautta sähkö tulee ja poistuu muuntajasta. Käämitystä, johon sähköteho tulee muuntajaan, kutsutaan ensiökäämiksi ja käämiä, josta muunnettu teho lähtee toisiosta. Jos teho lähestyy pienjännitekäämitystä ja poistuu korkeajännitekäämyksestä, niin muuntajaa kutsutaan porrasmuuntajaksi. Ja päinvastoin, jos teho lähestyy korkeamman jännitteen käämitystä ja poistuu pienemmästä jännitteestä, muuntajaa kutsutaan alaspäin. Suunnittelussaan ne eivät eroa toisistaan. Korkea- ja matalajännitekäämien päät on kytketty eri tavalla. Korkeamman jännitteen käämien päät on kytketty yhteen ja muodostavat tähden, sitä kutsutaan myös neutraaliksi (miksi, harkitsemme myöhemmin). Pienjännitekäämien päät on kytketty monimutkaisesti, nimittäin kunkin käämin pää on kytketty toisen alkuun, mikä muodostaa, jos kaaviossa laajennetaan, kolmion, jonka yläosaan on kytketty lineaariset lähdöt. Miksi korkea- ja matalajännitekäämit on kytketty eri tavalla? Puhtaasti taloudellisista syistä. Sähkövirta ja jännite jaetaan vaiheisiin ja lineaarisiin. Vaiheiden A-B, B-C ja C-A välistä jännitettä kutsutaan lineaariseksi, sitä kutsutaan myös välivaiheeksi. Vaihejännite on kunkin (yksittäisen) vaiheen ja maan tai muuntajan tapauksessa muuntajan nollan välinen jännite. Vaihejännite on v3 kertaa (1,73 kertaa) pienempi kuin lineaarijännite. Lineaari- ja vaihevirta on parasta harkita käyttämällä esimerkkiä muuntajan käämikytkennöistä. Linjan kunkin vaiheen läpi kulkevaa virtaa kutsutaan lineaariksi. Muuntajan tai sähkömoottorin kunkin vaiheen käämin läpi kulkevaa virtaa kutsutaan vaihevirraksi. Jos näiden yksiköiden käämitys on kytketty tähteen, niin lineaarivirta sekä linjavaiheessa että tähtivaiheessa on sama (piirrä tähti ja viiva, niin se on heti selvä). Eli kun käämi on kytketty tähteen, lineaarinen virta on yhtä suuri kuin vaihevirta. Jos käämitys on kytketty kolmioon (piirustus), näemme, kuinka virta linjasta, joka lähestyy kolmion yläosaa, poikkeaa kahden käämin läpi. Tässä vaihevirta ei ole yhtä suuri kuin lineaarivirta, se on pienempi kuin se. Vaihevirta, samoin kuin jännite, on v3 kertaa (1,73 kertaa) pienempi kuin lineaarinen. Kun käämi on kytketty tähtiin, sen läpi kulkeva virta on yhtä suuri kuin lineaarivirta ja tämän käämin jännite on yhtä suuri kuin vaihejännite. Ja kun käämi on kytketty kolmioon, sen läpi virtaava virta on yhtä suuri kuin vaihevirta ja kunkin käämin jännite on yhtä suuri kuin lineaarinen jännite. Ja jos esimerkiksi muuntajan käämi, johon syötetään 110 kV jännite, kytketään ensin tähteen ja sitten kolmioon, niin ensimmäisessä tapauksessa (kun tähti) jännite syötetään kunkin vaiheen käämitys on 63 kV ja toisessa tapauksessa (kolmiossa) 110 kV. Siksi, kun käämi kytketään kolmioon, sen eristyksen on oltava suurempi ja siksi kalliimpi. Virtausten kanssa asia on päinvastoin. Kun käämi on kytketty kolmioon, sen läpi kulkeva virta on v3 kertaa pienempi kuin saman käämin läpi kulkeva virta, jos se on kytketty tähdellä. Jos virta on pienempi, käämilangan poikkileikkaus on pienempi ja käämi halvempi. Koska pienjännitepuolen virta on suurempi kuin korkeamman jännitteen puolella (ja siten käämilangan poikkileikkaus on suurempi), pienjännitekäämi on kytketty kolmioon. Mitä korkeampi jännite, sitä kalliimpia eristyskustannukset ovat. Tästä syystä korkeamman jännitteen käämitys on kytketty tähtiin. On myös käsitteitä, kuten nimellisvirta ja nimellisjännite. Nimellisvirta on suurin virta, joka kulkee johtimen läpi pitkän ajan ylikuumentamatta sitä yli sen eristyksen sallitun lämpötilan. Nimellisjännite on suurin jännite suhteessa maahan (vaihejännite) tai tämän laitteen muihin vaiheisiin (lineaarijännite), joka syötetään johtimeen pitkäksi ajaksi (vaikuttaa johtimeen) ilman sen eristyksen vaurioitumisvaaraa. Valmistaja ilmoittaa jokaiselle laitteelle sen johtimien nimellisvirran ja jännitteen.

Niin. Kun muuntajan ensiökäämiin syötetään sähköä, sen läpi (käämin läpi) kulkeva virta luo magneettipiiriin, johon käämit on puettu, vaihtomagneettivuon, joka puolestaan ​​indusoi toisiokäämitykseen ns. kutsutaan sähkömotoriseksi voimaksi (emf ). E.m.f on sama kuin teho. Tällä tavalla sähkömagneettisen kytkennän avulla teho siirretään muuntajan kautta. Älä sekoita sähköviestintään. Sähköliitäntä (jota kutsutaan myös metalliksi) on silloin, kun virta siirretään johtimen kautta ilman ilmarakoja. Ensiö- ja toisiojännitteen välinen suhde sekä käämien kierrosten lukumäärä määritetään kaavalla:

U1 / U2 = w1 / w2

missä U1 ja w1 ovat ensiökäämin jännite ja kierrosten lukumäärä, ja U2 ja w2 ovat vastaavasti toisiokäämiä. Tästä seuraa, että valitsemalla ensiö- ja toisiokäämien kierrosten lukumäärä voidaan saada haluttu toisiojännite. Suuremman jännitteen suhdetta pienempään jännitteeseen tai korkeamman jännitteen käämin kierrosten lukumäärän suhdetta pienempään jännitteeseen (joka on sama) kutsutaan muuntajan muunnossuhteeksi. Muunnossuhde on aina suurempi kuin yksi (tämä voidaan joka tapauksessa arvata). Muuntajat, joita käytetään muuntamaan yhden jännitteen sähköteho toisen jännitteen tehoksi, kutsutaan tehoksi. Siellä on myös virta- ja jännitemuuntajia. Näitä muuntajia kutsutaan mittauksiksi, koska. ne on tarkoitettu virran- ja jännitteenmittauslaitteisiin, mutta niistä kerrotaan tarkemmin osiossa Releen suojaus, automaatio ja mittaukset. Tehomuuntajan läpi kulkevan tehon määrä ei muutu (jos jätämme pois merkityksettömät häviöt muunnoksen aikana), vain virran ja jännitteen arvot muuttuvat. Kun muistaa tehokaava, S=v3UI, ei ole vaikea arvata, että kuinka monta kertaa jännite muuttuu muunnoksen aikana, virta muuttuu saman verran, vain vastakkaiseen suuntaan, eli jos jännite muuntajan jälkeen nousi 10 kertaa , sitten virta pieneni 10 kertaa . Sitä varten (virran määrän vähentämiseksi) ja voimalaitosten jännitteen lisäämiseksi sen siirtämiseksi pitkiä matkoja. Muuntajat ovat kuivia ja öljyisiä. Kuivamuuntajat (TC-sarja) ovat ilmajäähdytteisiä muuntajia suljettuihin tiloihin. Suunnittelu on yksinkertaisin, käämitetty magneettipiiri seisoo eristimillä huoneen lattialla ja on peitetty metalliverkkokotelolla. Ympäröivä ilma poistaa syntyneen lämmön. Kuivamuuntajia valmistetaan 10 kV jännitteelle ja niitä käytetään pääasiassa voimalaitosten omiin tarpeisiin. Teollisuudessa käytetään pääasiassa öljymuuntajia (sarjat TM, TD, TDC, TC. Kirjaimet M, D, DC ja C tarkoittavat öljyn jäähdytys- ja kierrätysmenetelmää). Öljytäytteisessä muuntajassa magneettipiiri käämityksellä sijoitetaan tiiviiseen koteloon, joka on täytetty muuntajaöljyllä, joka jäähdyttää ja samalla eristää magneettipiiriä ja käämityksiä. Kotelon yläosassa on paisuntasäiliö, joka syöttää koteloa ja vastaanottaa öljyä kotelosta lämpötilan muutoksilla muuntajan kotelon sisällä olevan öljyn tilavuudessa. Öljymuuntajan kotelon sivuilla on öljynjäähdyttimet, jotka jäähdyttävät öljyä. Öljy kiertää kotelon sisällä ja jäähdyttimen ulkopuolella olevan lämpötilaeron vaikutuksesta jatkuvasti jäähdyttimien läpi ulkoilman jäähdyttäen. Tätä kutsutaan luonnolliseksi jäähdytykseksi ja luonnolliseksi öljykierroksi (M-jäähdytysjärjestelmä). Tällaista jäähdytysjärjestelmää käytetään muuntajissa, joiden teho on enintään 10 MW. Yli 10 MW:n muuntajissa öljynjäähdyttimiin puhalletaan puhaltimet jäähdytystehokkuuden parantamiseksi. Tämä jäähdytysjärjestelmä D on luonnollisella kierrolla ja pakkovedolla. Öljyn vielä tehokkaampaa jäähdytystä varten sitä kierrätetään pumpuilla, kun taas patterit puhalletaan puhaltimilla. Tämä jäähdytysjärjestelmä kuuluu DC-tyyppiin - pakotetulla öljykierrolla ja pakotetulla puhalluksella ja sitä käytetään muuntajissa, joiden teho on yli 100 MW. Tehokkain järjestelmä nykyään on C-järjestelmä – pakotetulla öljynkierrolla ja vesijäähdytteisillä öljynjäähdyttimillä. Sitä sovelletaan muuntajiin, joiden teho on 500 MW ja enemmän.

Teknisestä kirjallisuudesta löytyy usein vielä yksi muuntajan ominaisuus - tämä on Uk%, joka tarkoittaa oikosulkujännitettä prosentteina. Jännite Uk% on muuntajan yhteen käämiin kohdistettu jännite, jolla nimellisvirta kulkee toisen oikosuljetun käämin läpi (muuten, nimellisvirta kulkee tällä hetkellä myös ensimmäisen käämin läpi). Uк % kuvaa muuntajan käämien impedanssia ja sitä käytetään muuntajan takana olevien virtojen laskemiseen verkon eri toimintatiloissa.

Tehomuuntajia valmistetaan pääasiassa kolmivaiheisena versiona. Tehokkaita muuntajia (500 MVA ja enemmän) valmistetaan yksivaiheversiona siitä yksinkertaisesta syystä, että tällaisen tehon kolmivaiheinen muuntaja on mitoiltaan sellainen, että sitä ei voida toimittaa asennuspaikalle. Muuntajat ovat kaksikäämiä (HV, LV), kolmikäämiä (HV, SN, LV) ja jaettuja käämejä. Jaetulla käämimuuntajalla on kaksi identtistä pienjännitekäämiä. Mitä varten se on? Jaetuilla käämeillä varustetuilla muuntajilla on kohonnut Uk % (käämivastus), joten niitä on tarkoituksenmukaisempaa käyttää suuren kytkentämäärän kytkinlaitteiden tehonsyöttöön. Kojeistoa ei ole tehty kahdesta osasta (yksi muuntaja kumpaankin), vaan neljästä osasta. Yksi muuntaja syöttää kahta osaa (jokainen käämi syöttää erillistä osaa). Näin ollen vähennämme oikosulkuvirtaa osissa puoleen verrattuna siihen, jos osioita olisi kaksi ja jokaista saa virtansa kahdesta käämimuuntajasta.

Muuntajan jännitteen säätö

Kuten olemme jo sanoneet, muuntajan toisiokäämin jännitearvoa voidaan muuttaa muuttamalla ensiö- tai toisiokäämien kierrosten lukumäärää. Tehomuuntajissa tarjotaan muutos korkeamman jännitteen käämin kierrosten lukumäärässä. Tätä varten joissakin korkeamman jännitteen käämin kierroksissa on säätöhaaroja, joilla voit joko lisätä tai vähentää korkeamman jännitteen käämin kierroksia. Pienentämällä korkeamman jännitteen käämin kierrosten määrää, kun se on ensiökäämi (asennusmuuntaja), käämin vastus pienenee, jolloin virta ja magneettivuo muuntajan sydämessä kasvavat, mikä tarkoittaa, että jännite pienjännitekäämi, joka tässä tapauksessa on toissijainen, kasvaa. Ja päinvastoin. Lisäämällä korkeamman jännitteen käämin kierrosten lukumäärää käämin resistanssi kasvaa, minkä vuoksi virta ja magneettivuo muuntajan sydämessä pienenevät ja siten matalajännitekäämin jännite pienenee.

Kun kyseessä on porrasmuuntaja, kun pienjännitekäämi on ensisijainen ja korkeajännitekäämi toisiokäämi, toisiokäämin jännitteen nousu ei tapahdu magneettivuon lisääntymisen vuoksi, vaan lisäys toisiokäämin kierrosten lukumäärässä, eli korkeamman jännitteen käämin.

Miksi jännitteensäätö suoritetaan juuri korkeamman jännitteen käämissä, selviää käämikytkimen suunnittelun jälkeen. Öljymuuntajissa käytetään kahden tyyppisiä käämikytkimiä - PBV ja OLTC. PBV-kytkin tarkoittaa kytkentää ilman viritystä eli irrotettuun muuntajaan ja on järjestelmä kiinteistä koskettimista, jotka on kytketty käämihaaroihin ja liikkuvista koskettimista, jotka on kytketty pääkäämiin. Liikkuvat koskettimet sijaitsevat laitteessa rummun muodossa, jota kääntämällä muuntajan kannessa olevalla käyttökahvalla muutetaan korkeamman jännitteen käämin kierroslukua. Koska jännitteen säätäminen tällä tavalla on usein hankalaa muuntajan sammuttamisen vuoksi, niin PBV-kytkimien avulla suoritetaan pääasiassa kausiluonteista jännitteensäätöä, kun viereisen verkon kuormat muuttuvat, eli talvella. ja kesällä (talvella kuormia on enemmän, mikä tarkoittaa enemmän jännitehäviötä verkossa ja jännitettä on lisättävä).

Toistuvia jännitteensäätöjä varten muuntajiin asennetaan käämikytkimet, mikä tarkoittaa säätöä kuormituksen alaisena. OLTC-tyypin käämikytkimen avulla voit säätää jännitettä sammuttamatta muuntajaa tai edes poistamatta kuormaa siitä, joten sen rakenne on monimutkaisempi kuin PBV-kytkimen. Sen varmistamiseksi, että käämitysvirtapiirissä ei tapahdu katkosta siirrettävän koskettimen kytkennän aikana haarasta toiseen, käämikytkimessä on kaksi liikkuvaa kosketinta kutakin vaihetta (pää- ja shuntti) kohti ja kytkentä yhdestä. haara toiseen tapahtuu kahdessa vaiheessa - ensin pääkosketin kytketään uuteen haaraan ja sitten shuntti. Ja jotta sillä hetkellä, kun pääkosketin on jo uudessa haarassa ja vaihtokytkentä on edelleen vanhassa, näiden koskettimien väliset käännökset eivät oikosulje, shuntin kosketinpiiriin asennetaan erityinen vastus ja virta ei kulje pää- ja shunttikoskettimien muodostaman oikosulun läpi. Käämikytkin ei asenneta muuntajan yhteiseen säiliöön, jossa magneettipiiri käämeineen sijaitsee, vaan erilliseen osastoon, josta korkeamman jännitteen käämien haarat tuodaan ulos. Tämä johtuu siitä, että vaihdettaessa kuormituksen alaisena koskettimien välillä syntyy sähkökaari, vaikkakin merkityksetön, joka hajottaa öljyn vedyn vapautuessa. Ja jos käämikytkin oli yhteisessä säiliössä, niin vetyä kerääntyisi jatkuvasti muuntajan kaasureleeseen aiheuttaen siten tarpeettomia kaasusuojan laukaisuja (tätä käsitellään tarkemmin luvussa Releen suojaus ja automaatio). Käämikytkin voidaan kytkeä sekä etänä ohjausavaimella että AVR:n (automaattinen jännitteensäätö) avulla, joka reagoi toisiokäämin jännitteen muutoksiin.

Kuivamuuntajissa ei ole välikytkimiä ja kierrosten lukumäärän muutos tapahtuu kytkemällä erityinen metallilevy kunkin vaiheen käämiin, yhdistämällä käämin pääosa lisäkierroksilla.

Automaattiset muuntajat

Automaattisia muuntajia käytetään kytkemään eri jännitteisiä kojeistoja. Automaattinen muuntaja eroaa kolmikäämitysmuuntajasta siinä, että siinä ei ole keskijännitekäämiä. Keskimääräinen jännite otetaan korkeamman jännitteen käämin osasta. Todellakin, tähteen kytketyssä muuntajan käämissä jännite käämin alussa olevasta maksimista laskee jokaisella kierroksella kohti nollaa, kunnes se putoaa kokonaan nollaan nollassa viimeisen kierroksen jälkeen. Tämän periaatteen perusteella tehdään automaattimuuntajan keskijännitekäämi. Esimerkiksi automaattimuuntajassa, jonka jännite on 220/110/10 kV jossain korkeajännitekäämin (220 kV) keskellä, on haaroja, jotka vastaavat 110 kV jännitettä, tämä on keskijännitekäämi yhdistettynä korkeamman jännitteen käämiin. (tai pikemminkin olla osa sitä). Siksi automaattimuuntaja on kooltaan pienempi ja halvempi kuin kolme samantehoista käämimuuntajaa. Korkeamman jännitteen käämeissä (kuten muuntajassa) on useita haaroja jännitteen säätelyä varten käämikytkimellä.

PTE:stä löydät sellaisen asian kuin muuntajan käämin tietyn haaran sallittu jännite. Miten tämä ymmärretään ja mistä saa nämä sallitut jännitteet? Kuten tämän jakson alussa totesimme, tähtikytkentäisten muuntajien käämeissä jännite laskee jokaisella käännöksellä kohti nollaa. Tässä suhteessa eristys pienenee myös jokaisella käännöksellä tai pikemminkin jokaisella haaralla neutraalia kohti (rahan säästämiseksi). Siksi jokaisella haaralla on oma sallittu jännite. Ja tämä jännite näkyy muuntajakansien taulukossa, tehdasohjeissa, pahimmillaan muuntajaan kiinnitetyllä levyllä.

Sähkö- ja lämpöenergian tuotanto (tuotanto), jakelu ja kulutus: voimalaitos tuottaa (tai tuottaa) sähköenergiaa ja sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos sähkö- ja lämpöenergiaa. Sähkö- tai lämpöenergiaksi muunnettavan primäärienergialähteen tyypin mukaan voimalaitokset jaetaan lämpö- (TPP), ydinvoimalaitokset (NPP) ja hydrauliset (HPP). Lämpövoimalaitoksilla ensisijainen energianlähde on orgaaninen polttoaine (hiili, kaasu, öljy), ydinvoimalaitoksissa - uraanirikaste, vesivoimalaitoksissa - vesi (vesivarat). TPP:t jaetaan lauhdelämpövoimalaitoksiin (lauhdutusvoimalaitokset - IES tai osavaltion aluevoimalaitokset - GRES), jotka tuottavat vain sähköä, ja lämpö- ja voimalaitoksiin (CHP), jotka tuottavat sekä sähköä että lämpöä.

Lämpövoimalaitosten, ydinvoimaloiden ja vesivoimaloiden lisäksi on olemassa muun tyyppisiä voimalaitoksia (pumppuvarastointi-, diesel-, aurinko-, maalämpö-, vuorovesi- ja tuulivoimalat). Niiden teho on kuitenkin pieni.

Voimalaitoksen sähköosaan kuuluu erilaisia ​​pää- ja apulaitteita. Sähkön tuotantoon ja jakeluun tarkoitettuja päälaitteita ovat: synkroniset generaattorit, jotka tuottavat sähköä (voimalaitoksissa - turbogeneraattorit); kiskot, jotka on suunniteltu vastaanottamaan sähköä generaattoreista ja jakamaan sitä kuluttajille; kytkinlaitteet - kytkimet, jotka on suunniteltu kytkemään virtapiirejä päälle ja pois päältä normaaleissa ja hätätilanteissa, ja erottimet, jotka on suunniteltu poistamaan jännitettä sähkölaitteistojen jännitteettömästä osasta ja luomaan näkyvä katkos piiriin (erottimet eivät yleensä ole suunniteltuja katkaista laitteiston käyttövirta); ylimääräiset sähkövastaanottimet (pumput, puhaltimet, hätäsähkövalaistus jne.). Apulaitteet on suunniteltu suorittamaan mittaus-, signalointi-, suojaus- ja automaatiotoimintoja jne.

Energiajärjestelmä (sähköjärjestelmä) koostuu voimalaitoksista, sähköverkoista ja sähkön kuluttajista, jotka on yhdistetty ja yhdistetty yhteisellä tavalla jatkuvassa sähkö- ja lämpöenergian tuotanto-, jakelu- ja kulutusprosessissa tämän tilan yleisen hallinnan kanssa.

Sähköinen (sähkö)järjestelmä- tämä on joukko voimalaitosten, sähköverkkojen ja sähkön kuluttajien sähköosia, joita yhdistää järjestelmän yhtenäisyys ja sähkön tuotanto-, jakelu- ja kulutusprosessin jatkuvuus. Sähköjärjestelmä on osa sähköjärjestelmää, lukuun ottamatta lämpöverkkoja ja lämmönkuluttajia. Sähköverkko on sähköasemista, kojeistoista, ilma- ja kaapelivoimalinjoista koostuva sähköasennuksien kokonaisuus sähköenergian jakelua varten. Sähkön jakelu voimalaitoksilta kuluttajille tapahtuu sähköverkon kautta. Sähköjohto (ilman tai kaapeli) - sähköasennus, joka on suunniteltu siirtämään sähköä.

Maassamme käytetään kolmivaiheisen virran, jonka taajuus on 50 Hz, tavanomaisia ​​nimellisjännitteitä (interfaasi) alueella 6-1150 kV, samoin kuin jännitteitä 0,66; 0,38 (0,22) kV.

Voimalaitosten sähkön siirto voimalinjojen kautta tapahtuu 110-1150 kV jännitteillä eli huomattavasti generaattoreiden jännitteen ylittävillä. Sähköasemia käytetään muuntamaan yhden jännitteen sähkö toisen jännitteen sähköksi. Sähköasema on sähköasennus, joka on suunniteltu muuntamaan ja jakamaan sähköenergiaa. Sähköasemat koostuvat muuntajista, kiskoista ja kytkinlaitteista sekä apulaitteistoista: rele-suoja- ja automaatiolaitteista, mittalaitteista. Sähköasemat on suunniteltu yhdistämään generaattoreita ja kuluttajia voimalinjoihin (nousu- ja laskusähköasemat P1 ja P2) sekä kytkemään sähköjärjestelmän yksittäisiä osia.