Bevor der Strom eines Kraftwerks unsere Steckdose erreicht, wird seine Spannung zuerst auf Hunderttausende von Volt erhöht und dann wieder auf 220 V gesenkt. Sie machen solche Transformationen an Umspannwerken.
Das wichtigste Merkmal eines Umspannwerks sind die Spannungspegel an der Ober- und Unterseite. Was im Titel geschrieben steht, bedeutet nur, dass auf der Oberseite 220.000 Volt und auf der Unterseite zwei Spannungspegel von 110 und 20 kV anliegen. Das heißt, dies sind zwei Umspannwerke im selben Gebiet. Und in unserer Steckdose nach der Klassifizierung der Energieingenieure von 0,4 kV ist das der Grund. das zwischen den Phasen ist 400 Volt (bevor es 380 war, aber die Standards haben sich vor langer Zeit geändert).
Das Umspannwerk beginnt
mit einer offenen Schaltanlage mit einer Sicherheitseinweisung, dann gehen wir in einer offenen Schaltanlage - Außenschaltanlage - zur Oberseite des Umspannwerks.
Im Allgemeinen sind Stromleitungen, Trennschalter, gasisolierte Schalter und Portale mit Busabschnitten sichtbar.
Portale sind Metallstrukturen über der gesamten sichtbaren Wirtschaftlichkeit, und der Busabschnitt ist der Teil des Umspannwerks, der durch Schalter und Trennschalter vom Rest des Stromkreises getrennt werden kann. Diese Unterstation kann an beiden Enden der Stromleitung mit Strom versorgt werden und kann auch die Leitung trennen. Ich weiß nichts über diese bestimmte Stromleitung, aber im Gegensatz zum Netzkabel Ihres PCs, bei dem der Strom immer aus der Steckdose kommt, sind Hochspannungsleitungen größtenteils in einem einzigen Stromnetz enthalten, und Energie aus solchen Leitungen kann aus verschiedenen Quellen (aus verschiedenen Quellen) fließen Seiten der Linie) an verschiedene Verbraucher zu unterschiedlichen Zeiten. Zu diesem Zweck arbeiten alle in einem einzigen Netzwerk enthaltenen Generatoren streng synchron.
Das Schalten der 220-kV-Leitung erfolgt über gasisolierte Schalter.
SF6-Gas oder Schwefelhexafluorid wird zur besseren Lichtbogenlöschung in die Leistungsschalter gepumpt, wenn die Kontakte getrennt werden. Jeder bemerkte einen Funken im Hausschalter oder in der Steckdose, als der Stecker ausgeschaltet wurde - dies ist das gleiche Prinzip, aber viele Größenordnungen mehr. Es gibt Vakuum-Ölleistungsschalter, aber SF6 gilt heute als der zuverlässigste für diesen Spannungspegel.
Auf dem Foto habe ich ein Manometer gezeigt, das vom Boden aus sichtbar ist, damit ein Mitarbeiter ein Gasleck diagnostizieren kann. Dieses Leckgas-Leistungsschaltermodell kann unter Last nicht ausgeschaltet werden - es wird zusammenbrechen.
Außerdem sind in russischen Umspannwerken unbedingt Trennschalter vorhanden:
Dies ist im Wesentlichen auch ein Schalter, aber vollständig geöffnet, können Sie den Trennschalter nur ohne Last trennen. Es ist erforderlich, eine „sichtbare physische Lücke“ zu schaffen - dies ist eine Voraussetzung für die sichere Ausführung von Arbeiten in Umspannwerken. Das heißt, es reicht nicht aus, den SF6-Leistungsschalter auszuschalten und zu erden. Es ist erforderlich, dass eine physische Unterbrechung sichtbar ist.
Schalter und Trennschalter können sowohl über das Bedienfeld des Umspannwerks als auch manuell über spezielle Griffe gesteuert werden.
Eines der interessanten Geräte für einen Elektronikingenieur: eine Hochfrequenzfalle
Tatsächlich bilden die Spule und der Kondensator das LC-Filter, das kein Hochfrequenzsignal in das Netzwerk leitet. Ein Hochfrequenzsignal kommt von einem anderen Umspannwerk oder Kraftwerk, seine Frequenz liegt im Bereich von 40 kHz und wird zur Übertragung von Informationen verwendet, hauptsächlich eines Schutz- und Automatisierungssystems. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist sehr niedrig, aber die Zuverlässigkeit des Verfahrens hat sich seit Jahrzehnten bewährt, und diese Art der Kommunikation ist bei der Konstruktion solcher Objekte erforderlich. Die Signalleistung liegt in der Größenordnung von 1 kV und es ist sehr schwierig, sie technisch zu verzerren oder zu dämpfen.
Es ist unmöglich, Ströme und Spannungen in solchen Netzwerken direkt mit Geräten zu messen, daher werden Transformatoren für den Betrieb von Automatisierung und Messungen verwendet. Wir haben auf dem Bild einen Stromwandler mit einem gasisolierten Schalter gesehen, und Spannungswandler sehen folgendermaßen aus:
Nach dem Umbau erhalten wir maximal 100 Volt oder 5 Ampere - alle Schildmessgeräte sowie Relaisschutz- und Automatisierungsgeräte (Relaisschutz und Automatisierung) sind für diese Werte konfiguriert. Im Gegensatz zu den Standard-Industriereglern: 1-10 V und 4-20 mA sind die Pegel von 100 V und 5 A wesentlich störungsresistenter.
Ein weiteres Gerät auf der Oberseite ist der Überspannungsschutz:
Bei einem Blitzschlag fällt der Varistorwiderstand stark ab und leitet überschüssige Energie in den Boden ab. Und ja, es funktioniert mit 190 kV, denn in einer 220-kV-Stromleitung hat jede Phase relativ zur Erde ein Potenzial von weniger als 190 kV.
Und hier ist das Herzstück des Umspannwerks - ein Spartransformator mit 250 MVA (Megavoltampere):
Der Transformator verfügt über viele Geräte, um seinen Betrieb und Schutz zu gewährleisten. Im Brandfall wird es mit Wasser gelöscht, obwohl Öl nicht mit Wasser gelöscht wird. Wenn jedoch kein Geld zum Schäumen vorhanden ist und Sie es wirklich wollen, können Sie es mit Wasser tun. Es wird ein Sprühsystem verwendet, bei dessen Betrieb sich um den Transformator eine Dampf- und Wasserwolke bildet, die den Zugang von Sauerstoff blockiert und das Feuer stoppt.
Es wird als Spartransformator bezeichnet, da es wie bei LATR eine Verbindung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung aufweist - und es wird angenommen, dass sein Wirkungsgrad höher ist als der eines klassischen Transformators.
Dieser Transformator hat zwei Sekundärwicklungen 110 und 10. Eine 10-kV-Wicklung wird nur zur Selbstversorgung verwendet. Wie die Praxis gezeigt hat, werden bei Belastung der 10-kW-Wicklung mit dem Nennwert keine elektromagnetischen Felder und Schrauben gebildet, mit denen der Transformatorboden angeschraubt wird und zu glühen beginnt.
Die Last im Netzwerk ist nicht konstant und dieser Transformator liefert auch eine Spannungsregelung für die Last
Der Griff kann nur während der Reparatur und Einstellung, während der Arbeitszeit gedreht werden - nur der elektrische Antrieb und die Automatisierung.
Auf der ganzen hohen Seite (übrigens nennen sie es hoch vom Spannungspegel, alles befindet sich physikalisch in der gleichen Ebene) sind die Risse der Entladungen ständig zu hören und dies ermüdet schnell.
Nach dem Spartransformator beginnt die niedrige Seite mit einem Spannungspegel von 110
Hier ist alles gleich: offene Schaltanlagen, Schalter, Portale, Busabschnitte ...
Spannungswandler:
Trennschalter und Schalter:
Und der Strom geht an andere Umspannwerke
Es gibt aber auch eine zweite Tiefseite, die nach dem 110/20-Transformator startet
Der Transformator ist kleiner, das Kühlsystem ist passiv, es ist bereits ein klassischer Transformator und kein Spartransformator. Aber auch alle Systeme zur Entwässerung von Öl und Luft, Schutz sind vorhanden. Auf der Seite 110 herrscht Stille, es gibt überhaupt keine Kabeljauentladungen.
Die unterste Seite des Umspannwerks ist 20 kV. dargestellt durch Innenschaltanlage - geschlossene Schaltanlage
Wenn es bei einer Außenschaltanlage mit 220 kV verboten ist, sich näher an stromführende Teile zu nähern, die näher als 4 Meter sind, können Sie bei einer Innenschaltanlage mit 20 kV das Gerät sicher berühren
Alles ist geschlossen, markiert, ferngesteuert oder manuell, es ist unmöglich, eine Zelle einfach so zu öffnen - alles wird durch die Automatisierung blockiert.
Zur Reparatur werden die Zellen auf folgenden Wagen ausgerollt:
Für die Steuerung und Verwaltung werden inländische Steuerungen verwendet:
Als nächstes wird eine Spannung von 20 kV über Erdkabel an lokale Umspannwerke geliefert. Netze mit einer Spannung von mehr als 0,4 kV sind vom Boden isoliert (nicht ganz 100%, aber in solchen Netzen gibt es keine übliche Null). Im Falle eines Erdschlusses fließt der Strom dennoch, wird jedoch als normaler Verbrauch wahrgenommen, und der Lichtbogen beeinträchtigt gleichzeitig die Kabelisolierung und führt letztendlich zu deren Beschädigung und Kurzschluss zwischen den Phasen. Um dies zu verhindern, haben sie ein spezielles System entwickelt:
Ein Transformator mit einem Mittelpunkt wird an drei Phasen des Kabels angebracht, und bei gleicher Belastung der Phasen ist die Spannung am Mittelpunkt relativ zur Erde Null, und wenn die Erde kurzgeschlossen wird, steigt die Spannung an und ist ein Indikator für das Problem. So identifizieren Sie ein bestimmtes Kabel. Verwenden Sie bei einem Kurzschluss große Widerstände.
Es gibt auch Lichtbogenunterdrückungsspulen, mit denen Sie die Potentialdifferenz ausgleichen, den Lichtbogen löschen und den Berichten zufolge die Isolierung manchmal verzögert und keine Kabelreparatur erforderlich ist.
Unterstation Hauptkonsole:
Auf den Schränken ist ein Diagramm der Unterstation gezeichnet und die Bedienelemente sind in den Stromkreis eingeschrieben - vor dem Eingang wird strikt daran erinnert, dass keine Knöpfe gedreht oder gedrückt werden. Hinter der Konsole befinden sich viele Schränke mit AC- und DC-Stromversorgungssystemen (alle Schutzfunktionen funktionieren in einem vollständig autonomen DC-Netzwerk), Alarmsystemen, Feuerlöschsystemen usw. Alle sind geschlossen.
So sieht ein Hochfrequenz-Kommunikationsgerät aus, genau das, was an eine Hochfrequenzfalle angeschlossen ist und in anderen Umspannwerken mit seiner eigenen Art kommuniziert.
Abschließend durften wir den Telemetrieraum und RPA betreten: Ich hatte etwas Interessantes erwartet, aber der Raum war mit geschlossenen Schränken mit unverständlichen Abkürzungen gefüllt. Es war keine Zeit mehr und es war nicht möglich, nach Details zu fragen.
Hier ist einer der Schränke, in denen etwas sichtbar ist:
Auf dem Foto Universal-Pegelwandler, die 100V 5A in 24V 20mA umwandeln
Ein Teil der Relaisschutz- und Automatisierungsausrüstung ist auf mechanischen Relais montiert, ein Teil auf logischen Steuerungen. Alle Informationen werden auf der Workstation des Dispatchers auf dem PC-Bildschirm angezeigt und können von dort aus gesteuert werden. Alle Informationen gehen auch an die zentrale Zentrale der Netzwerkorganisation.
Auf dieser endete unsere Tour, überreichte die Helme und schaute erneut von der Seite der Außenschaltanlage, begleitet von den Wachen, das Gebiet.
Aus meiner Sicht als IT-Experte sind die Ansätze für Schutz, Blockierung, Verwaltung und Kontrolle auf höchstem Niveau organisiert, man kann sagen „Eisen“ -Ebene - es ist durchaus möglich, beim Aufbau von Informationssystemen Kredite aufzunehmen.