Què és una subestació? Funcions clau, nivells de tensió i equips essencials

 

 

El sistema d’energia consisteix en centrals elèctriques, subestacions, línies i usuaris. La subestació és l’enllaç intermedi entre centrals elèctriques i usuaris. S'utilitza principalment per convertir l'electricitat de tensió alta - en electricitat de tensió baixa -. Al mateix temps, controla, protegeix, mesures, monitoritza i processa l’electricitat per satisfer la transmissió d’energia, la distribució, el subministrament i altres necessitats relacionades.

 

Funcions principals de les subestacions

 

1. Conversió i regulació de tensió
Les subestacions converteixen l’electricitat d’un nivell de tensió a un altre - o bé augmentant -lo per a la transmissió de distància de llarg - o es va reduir per a la distribució local. A més, les subestacions poden regular la tensió mitjançant TAP - Transformadors i dispositius de potència reactiva com ara bancs i reactors condensadors.

2. Funcions de control i protecció
Les subestacions també poden controlar i protegir l’electricitat. Per exemple, les subestacions poden assegurar el funcionament segur del sistema d’alimentació a través de dispositius com ara interruptors de circuits, desconnectors i interruptors de posada a terra. Si un sistema d’alimentació falla, la subestació pot tallar la font d’alimentació a temps per evitar accidents.

3. Funcions de mesurament i control
Les subestacions també poden mesurar i controlar l’electricitat. Per exemple, les subestacions poden supervisar paràmetres com la tensió, el corrent i la potència de l’electricitat i registrar dades rellevants. Aquestes dades es poden utilitzar per a la gestió d’operacions i l’optimització del sistema d’alimentació.

4. Funció de distribució
Les subestacions també poden distribuir electricitat. Per exemple, les subestacions poden distribuir electricitat a diferents àrees i equips d’energia per satisfer diverses necessitats d’energia.

 

Per nivell de tensió

 

Subsió de tensió baixa -: Operant per sota d'1 kV, generalment situat a prop dels usuaris finals.

 

Medium - subestació de tensió: Operació entre 1 kV i 10 kV, comú a les ciutats i zones industrials.

 

Subsió de tensió alta -: Operant des de 10 kV fins a menys de 330 kV, formant la columna vertebral de les reixes regionals.

 

Extra - High - subestació de tensió: Funcionant a 330 kV i superior, s'utilitza per a la transmissió de distància de Long - i el sistema - Interconnexions de nivell.

 

Per paper en el sistema d’energia

 

Subestació del centre: Situat en nodes crítics de la xarxa elèctrica, normalment operant a 330-500 kV o més. Connecten diverses fonts de potència i subsistemes. Una fallada en una estació pot provocar un sistema - interrupcions o apagaments amples.

 

Substitució intermèdia: S'utilitza principalment per a l'intercanvi de potència i la seccions de línies de transmissió llargues. Sovint tenen rols de transmissió i distribució, normalment operant a 220-500 kV.

 

Subestació regional: Centrat en el subministrament d’electricitat a una ciutat o regió específica, normalment en 110-220 kV. Una interrupció aquí només afecta l’àrea de distribució local.

 

Subestació terminal: Situat a prop de centres de càrrega al final de les línies de transmissió, normalment operant a 110 kV, subministrant electricitat directament als usuaris. Les interrupcions afecten principalment els usuaris finals connectats.

 

Components de subestació

 

Una subestació es compon de diversos sistemes integrats:

 

 Equips elèctrics: La part principal és responsable de la conversió, la transmissió i la protecció de potència.

 

 Infraestructures civils i estructures d’acer: Inclosos fonaments, edificis de control i marcs de suport.

 

 Sistema d’alimentació d’alimentació: Com ara els sistemes de potència de corrent continu, garantint una potència ininterrompuda per a equips de control i protecció.

 

 Sistema de comunicació i automatització: Admet intercanvi de dades, control remot i funcionament intel·ligent.

 

 SISTEMA DE VERIFICACIÓ I SEGURETAT: Assegura la seguretat del personal i dels equips.

 

Sistema de protecció i terra de llamps: dirigeix ​​amb seguretat els corrents de falles i llamps a terra.

 

Comprendre els equips primaris i secundaris a les subestacions

 

Podeu pensar en una subestació com a "fàbrica d'electricitat".

Els equips primaris són com la maquinària pesada del pis de la fàbrica - fent directament el treball de manipulació de tensions altes i grans corrents.

Els equips secundaris actuen com el cervell i el sistema nerviós de la sala de control - monitorització, comandament i alerta per assegurar que tot el sistema funcioni de manera segura, de manera intel·ligent i eficaç.

 

 

Transformadors de potència

S'utilitza per canviar els nivells de tensió entre diferents parts del sistema d'alimentació.

Un transformador de potència és un dispositiu elèctric estàtic (és a dir, una màquina rotativa no - que transfereix energia elèctrica d’un circuit a un altre mitjançant la inducció electromagnètica. Porta la tensió cap amunt o cap avall per complir els requisits de transmissió i distribució. L’energia es transfereix de l’enrotllament primari a l’enrotllament secundari, permetent una transmissió de distància llarg - eficient i distribució d’energia fiable.

 

 Circuit Breakers

Incorpeu els circuits elèctrics encesa o desactivat durant les condicions normals de funcionament o de falles, protegint els equips i assegurant la seguretat.

Els interruptors de circuits es troben entre els components més crítics i complexos d’un sistema d’alimentació. Equipats amb Arc avançat - Dispositius de desnivell i mecanismes de velocitat alts -, poden interrompre els corrents de tensió alts - en condicions normals i de falla. Permeten canviar les configuracions, aïllar les falles ràpidament i mantenir la fiabilitat i la seguretat de tota la xarxa.

 

Els tipus habituals d'interruptors de circuit inclouen:

Sf₆ (gas - aïllat) interruptors de circuit

Interruptors de circuit de buit

Interruptors de circuit d'aire

Interruptors de circuit d’oli

Cada tipus està seleccionat en funció del nivell de tensió, l’entorn i les necessitats d’aplicació.

 

 Desconnecteu els interruptors (aïllants)

Proporcioneu un punt de desconnexió visible i fiable per al manteniment i la commutació operativa.

Els commutadors desconnectats no són - càrrega - Els dispositius trencadors utilitzats per aïllar equips durant el manteniment. Creen un buit obert clarament visible quan es desvincula, garantint la separació segura dels equips dels circuits vius. Tot i que no poden trencar els corrents de càrrega ni de falla, tenen un paper crucial en:

Assegurant l'aïllament- Proporcionar una clara desconnexió per a la inspecció i el manteniment.

Habilitar les operacions de commutació- Coordinar -se amb els interruptors de circuits per permetre la seccions o les transferències de la barra de bus.

Canviar petits corrents- És capaç d’apagar corrents limitats, com ara corrents d’excitació de transformadors descarregats o corrents de càrrega del condensador.

 

 Transformadors d’instruments

 

 Arrestors de sobretensió

Protegiu els equips de subestació de sobretensions transitòries causades per cops de llamps o operacions de commutació.

Els arrestants de sobretensió actuen com a barreres de protecció, desviant les sobretensions de forma segura a terra abans que puguin danyar els transformadors, commutador o altres components vitals. Són essencials per mantenir la longevitat dels equips i prevenir les interrupcions elèctriques.

 

 Barres d’autobús

Barres conductores que recullen i distribueixen energia a diferents circuits dins de la subestació.

Les barres de bus són tires o barres metàl·liques, normalment fetes de coure o alumini, utilitzades per consolidar energia elèctrica i distribuir -la de manera eficient a través de diversos circuits sortints. Permeten commutació flexible, fàcil accés al manteniment i admeten la capacitat de transport de corrent elevat - amb una pèrdua d’energia mínima.

 

 Cables i línies generals

Conductors que porten energia elèctrica cap a i des de la subestació.

Aquests són els suports de transmissió que connecten subestacions a altres parts de la xarxa o directament per acabar - usuaris. Les línies de sobrecàrrega són habituals per a la transmissió de distància llarga -, mentre que els cables subterranis s'utilitzen a les zones restringides urbanes o a l'espai - per raons estètiques i de seguretat.

 

 Equip de terra

Dirigeix ​​els corrents de falles de forma segura al terra, protegint tant de personal com de dispositius elèctrics.

La posada a terra correcta garanteix que qualsevol corrent no desitjat - a causa de la fallada de l'aïllament, el llamp o la falla de l'equip - té una ruta de resistència baixa - a la Terra. D’aquesta manera es minimitza el risc de xoc elèctric, danys de l’equip o incendi i és un aspecte fonamental del disseny de seguretat de la subestació.

 

 Relays de protecció

Detecta falles al sistema d’alimentació i envia senyals de viatge als interruptors de circuit per aïllar la secció defectuosa.

Els relés de protecció serveixen com a "sistema nerviós" d'una subestació, supervisant constantment els paràmetres com el corrent, la tensió, la freqüència i l'angle de fase. Quan es produeix una falla com ara un curtcircuit, una sobrecàrrega o una falla de terra, els relés analitzen de forma instantània les dades i emeten ordres de viatge als interruptors de circuit - prevenir danys dels equips i assegurar l'estabilitat del sistema. Els relés moderns sovint són programables i admeten múltiples funcions de protecció en un sol dispositiu.

 

 Dispositius d'automatització

Incloeu els relés digitals, els sistemes de reclosació automàtics - i dispositius electrònics intel·ligents (IEDs) que permeten un control intel·ligent i autònom.

Els dispositius d’automatització són essencials per realitzar un funcionament de subestació intel·ligent. Realitzen una varietat de funcions com ara el diagnòstic de falles, l'equilibri de càrrega, la commutació remota i la recuperació de self - mitjançant Auto - reclosant. Aquests dispositius redueixen la necessitat d’intervenció manual, escurcen la durada d’interrupció i milloren l’eficiència operativa global. La integració amb els estàndards IEC 61850 permet compartir dades perfectes i coordinació del sistema.

 

 Instruments de mesura

S'utilitza per a la supervisió contínua de paràmetres elèctrics com la tensió, el corrent, la freqüència i la potència.

Instruments de mesura - inclosos voltmeters, ammèters, comptadors de potència i comptadors de freqüència - Proporcionar dades de temps reals - tant als operadors com als sistemes automatitzats. D’aquesta manera es garanteix una avaluació precisa del sistema, la previsió de càrrega i la gestió d’energia. La precisió i la fiabilitat són crítics, sobretot en els entorns de tensió -.

 

 Sistemes de control (per exemple, SCADA)

Els sistemes de control de supervisió i adquisició de dades (SCADA) permeten el control remot, el control, la gestió de les alarmes i el registre de dades històriques.

Els sistemes SCADA serveixen com a interfície digital entre equips de camp i sales de control. Els operadors poden supervisar l'estat de la subestació, operar dispositius, analitzar les alarmes i revisar les tendències històriques - totes des d'una ubicació centralitzada. SCADA millora el temps de resposta, la seguretat operativa i les capacitats de diagnòstic, alhora que permet la visibilitat real - a tota la xarxa.

 

 Equips de comunicació

Admet un intercanvi de dades perfecte dins de la subestació i entre subestacions i centres de control centrals.

Els equips de comunicació inclouen fibra - enllaços òptics, commutadors, encaminadors i processadors de comunicació. Aquests sistemes asseguren una transmissió ràpida, segura i fiable d’ordres, mesures i informes d’estat de control. Formen la columna vertebral de la infraestructura de la xarxa intel·ligent i són vitals per al funcionament coordinat i els diagnòstics remots.

 

 Sistemes d’alimentació d’alimentació (per exemple, panells de corrent continu, unitats UPS)

Proporcioneu una potència contínua i estable per controlar, protecció i dispositius de comunicació - fins i tot durant els pertorbacions de la xarxa.

A les subestacions, els dispositius crítics han de romandre alimentats independentment de les condicions de potència externes. DC Power Systems - que inclou bateries, rectificadors i panells de distribució - ofereixen una còpia de seguretat fiable durant les interrupcions. Les fonts d’alimentació ininterrompudes (SAI) també s’utilitzen per mantenir la qualitat de la potència i la continuïtat, garantint que les operacions vitals no s’interrompin mai.