Τι Παρακμάχουν τα Υποσταθμία Ενέργειας Από τις Σταθμοί Συνδιαφορικών και τα Δωμάτια Διανομής;
Ποιες είναι οι Διαφορές Μεταξύ Υποσταθμών, Σταθμών Διακοπής και Διανομής;
Ένας υποσταθμός είναι μια εγκατάσταση παραγωγής ενέργειας στο ηλεκτρικό σύστημα που μετασχηματίζει τα επίπεδα τάσης, δέχεται και διανέμει ηλεκτρική ενέργεια, ελέγχει την κατεύθυνση της ροής ισχύος και ρυθμίζει την τάση. Συνδέει δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας διαφορετικών επιπέδων τάσης μέσω των μετασχηματιστών του. Σε συγκεκριμένες εφαρμογές—όπως υποθαλάσσια ηλεκτρικά καλώδια ή μεταφορά μεγάλων αποστάσεων—ορισμένα συστήματα χρησιμοποιούν μεταφορά υψηλής τάσης συνεχούς ρεύματος (HVDC). Το HVDC ξεπερνά τις απώλειες λόγω χωρητικής αντίδρασης που είναι ενδεμικές στη μεταφορά AC και προσφέρει οφέλη στην εξοικονόμηση ενέργειας.
Οι υποσταθμοί κυρίως μειώνουν την υψηλή τάση σε μέση τάση ή μειώνουν την υψηλή τάση σε ελαφρώς χαμηλότερο επίπεδο υψηλής τάσης. Καταλαμβάνουν σχετικά μεγάλες εκτάσεις, με τις απαιτήσεις γης να ποικίλλουν ανάλογα με το επίπεδο τάσης και την ισχύ. Γι’ αυτό, ορισμένοι τους αναφέρονται ως «σταθμοί μετασχηματιστών».
Λειτουργία:
Ένας υποσταθμός λειτουργεί ως ενδιάμεση εγκατάσταση μεταξύ των εργοστασίων παραγωγής ενέργειας και των τελικών χρηστών. Εφόσον τα εργοστάσια παραγωγής βρίσκονται συχνά μακριά από τις πόλεις και τα εργοστάσια, και η τάση που παράγεται από τα εργοστάσια είναι σχετικά χαμηλή, το αποτέλεσμα είναι μεγάλο ρεύμα που θα προκαλέσει σημαντικές απώλειες θερμότητας στις γραμμές μεταφοράς σύμφωνα με το νόμο του Joule. Αυτό θα μπορούσε να καταστρέψει τις γραμμές, και η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμότητα αντιπροσωπεύει μια σημαντική αναποτελεσματικότητα. Ως εκ τούτου, οι υποσταθμοί χρησιμοποιούνται για να αυξήσουν την τάση από το εργοστάσιο παραγωγής για αποτελεσματική μεταφορά μεγάλων αποστάσεων σε αστικές και βιομηχανικές περιοχές. Με την άφιξη, οι τοπικοί υποσταθμοί στη συνέχεια μειώνουν την τάση στα απαιτούμενα επίπεδα, τα οποία διανέμονται περαιτέρω μέσω δικτύων διανομής για να παρέχουν τυπική τάση 220 V για καθημερινή χρήση.
Τοποθεσία:
Από οικονομική άποψη, οι υποσταθμοί θα πρέπει να βρίσκονται κοντά στα κέντρα φορτίου. Από λειτουργική άποψη, δεν θα πρέπει να επηρεάζουν τις παραγωγικές δραστηριότητες ή την εσωτερική μεταφορά μέσα σε μια εγκατάσταση, και η πρόσβαση για την παράδοση εξοπλισμού πρέπει να είναι βολική. Για λόγους ασφαλείας, οι υποσταθμοί θα πρέπει να αποφεύγουν εύφλεκτες ή εκρηκτικές περιοχές. Γενικά, οι υποσταθμοί θα πρέπει να βρίσκονται στην ανεμοδοτούμενη πλευρά μιας τοποθεσίας, μακριά από περιοχές όπου τείνουν να συσσωρεύονται σκόνη και ίνες, και δεν θα πρέπει να τοποθετούνται σε πυκνοκατοικημένες ζώνες. Η τοποθέτηση και η κατασκευή υποσταθμών πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη την καταπολέμηση της πυρκαγιάς, την αντοχή στη διάβρωση, τον έλεγχο της ρύπανσης, την αδιάβροχη προστασία, την προστασία από βροχή και χιόνι, την αντοχή στους σεισμούς και την πρόληψη εισβολής μικρών ζώων.
Υποσταθμός Διανομής
Ορισμός:
Ένας υποσταθμός διανομής είναι επίσης μια εγκατάσταση για την αλλαγή των επιπέδων τάσης. Είναι μια τοποθεσία στο ηλεκτρικό σύστημα όπου μετασχηματίζονται, εντοπίζονται και διανέμονται η τάση και το ρεύμα. Για να εξασφαλιστεί η ποιότητα της ενέργειας και η ασφάλεια του εξοπλισμού, εδώ επίσης πραγματοποιείται ο έλεγχος τάσης, ο έλεγχος ρεύματος και η προστασία των γραμμών μεταφοράς/διανομής και του κύριου ηλεκτρικού εξοπλισμού. Οι υποσταθμοί μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ανάλογα με την εφαρμογή σε υποσταθμούς διανομής ενέργειας και υποσταθμούς τροφοδοσίας (που χρησιμοποιούνται για ηλεκτρικούς σιδηρόδρομους και τραμ). Σύμφωνα με το εθνικό πρότυπο της Κίνας GB50053-94 "Κώδικας Σχεδιασμού για Υποσταθμούς 10 kV και Κάτω", ένας υποσταθμός ορίζεται ως «μια εγκατάσταση όπου η εναλλασσόμενη τάση σε επίπεδο 10 kV ή κάτω μειώνεται μέσω ενός μετασχηματιστή ισχύος για να τροφοδοτήσει ηλεκτρικά φορτία». Κάθε εγκατάσταση που πληροί αυτόν τον ορισμό είναι υποσταθμός.
Λειτουργία:
Ο ρόλος ενός υποσταθμού είναι να δέχεται ηλεκτρικό ρεύμα από σταθμούς παραγωγής, συνήθως σε τάσεις όχι υψηλότερες από 1–2 kV. Η άμεση μεταφορά μεγάλων αποστάσεων σε τόσο χαμηλές τάσεις θα είχε ως αποτέλεσμα πολύ υψηλά ρεύματα στη γραμμή, προκαλώντας υπερβολικές απώλειες ενέργειας και χαμηλή απόδοση μεταφοράς. Επομένως, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές για να αυξηθεί η τάση σε δεκάδες ή ακόμη και εκατοντάδες kV (ανάλογα με την απόσταση και τη ζήτηση ισχύος) για να μειωθεί το ρεύμα στη γραμμή. Για να συνδεθούν γραμμές μεταφοράς διαφορετικών αποστάσεων και ισχύος σε ένα ενιαίο δίκτυο και να βελτιωθεί η συνολική αξιοπιστία του συστήματος, απαιτούνται πολλοί υποσταθμοί για να ταιριάξουν και να συνδέσουν διαφορετικά επίπεδα τάσης. Ομοίως, όταν η υψηλή τάση φτάσει στον προορισμό της, πρέπει να μειωθεί σε επίπεδα όπως 10,5 kV, 6,3 kV ή 400 V (δηλαδή 380/220 V) για να καλύψει τις διάφορες ανάγκες των χρηστών. Έτσι, απαιτούνται πολλοί υποσταθμοί στην πράξη. Συνήθως, ένας κύριος υποσταθμός αναφέρεται σε έναν πρωτεύοντα υποσταθμό, με δευτερεύοντες υποσταθμούς στην επόμενη βαθμίδα. Ο πρωτεύων υποσταθμός χειρίζεται τη διακοπή και διανομή υψηλής τάσης, αλλά δεν εκτελεί ίδιος το μετασχηματισμό τάσης.
Δωμάτιο Διανομής (ή Δωμάτιο Διακοπτών)
Ορισμός:
Ένα δωμάτιο διανομής ονομάζεται επίσης υποσταθμός διανομής. Σύμφωνα με τα εθνικά πρότυπα, ένα δωμάτιο διανομής ορίζεται ως «μια εγκατάσταση που περιέχει μόνο υψηλής τάσης διακόπτες για το άνοιγμα/κλείσιμο κυκλωμάτων και τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, χωρίς κύριο μετασχηματιστή ισχύος στην μπάρα». Τα δωμάτια διανομής λειτουργούν σε επίπεδα τάσης κάτω από 35 kV και φιλοξενούν εξοπλισμό όπως διακόπτες κυκλώματος, μετασχηματιστές οργάνων, πυκνωτές και σχετικές συσκευές προστασίας και μέτρησης. Με απλά λόγια, είναι ένα κτίριο που φιλοξενεί κονσόλες υψηλής τάσης, πίνακες εισόδου/εξόδου κ.λπ.—αυτό αποτελεί ένα δωμάτιο διανομής (ή θάλαμο). Μεγαλύτερες εγκαταστάσεις μπορεί να περιλαμβάνουν πολλές κονσόλες υψηλής και χαμηλής τάσης για να εκτελέσουν μετασχηματισμό τάσης και διανομή ενέργειας.
Οι όροι «υποσταθμός» και «δωμάτιο διανομής» αναφέρονται συχνά σε δωμάτια μετασχηματιστών και διανομής σε οικιστικά συγκροτήματα ή εμπορικά κτίρια. Το δωμάτιο διανομής είναι ένα σημαντικό συστατικό του συστήματος ηλεκτροδότησης ενός κτιρίου. Ειδικευμένοι ηλεκτρολόγοι παρέχουν 24ωρη παρακολούθηση λειτουργίας. Απαγορεύεται η είσοδος μη εξουσιοδοτημένου προσωπικού χωρίς έγκριση από τον διαχειριστή ακινήτων ή τον υπεύθυνο τμήματος. Οι χειριστές πρέπει να είναι πιστοποιημένοι, να γνωρίζουν τον εξοπλισμό, τις διαδικασίες λειτουργίας και τα πρωτόκολλα ασφαλείας. Πρέπει να παρακολουθούν στενά τις ενδείξεις των βολτομέτρων, αμπερομέτρων και μετρητών συντελεστή ισχύος, και ποτέ δεν πρέπει να επιτρέπουν σε διακόπτες αέρα να λειτουργούν υπό συνθήκες υπερφόρτωσης. Ο δάπεδος και οι επιφάνειες του εξοπλισμού στο δωμάτιο διανομής πρέπει να διατηρούνται συνεχώς καθαρές και χωρίς σκόνη. Οι χειρισμοί διακοπής εκτελούνται από τον υπηρεσία με επιβλέποντα παρόντα· δύο άτομα δεν πρέπει ποτέ να εκτελούν ταυτόχρονα χειρισμούς διακοπής για να αποφευχθούν λάθη.
Σταθμός Διακοπής (ή Σταθμός Διακοπτών)
Ορισμός:
Η σταθμός κύκλωματος αναφέρεται σε έναν υποσταθμό διανομής που δεν εκτελεί μετατροπή τάσης, αλλά χρησιμοποιεί εξοπλισμό κύκλωματος για να ανοίγει ή να κλείνει ηλεκτρικά κύκλωμα. Είναι μια εγκατάσταση ενέργειας που βρίσκεται ένα επίπεδο κάτω από τον υποσταθμό στο σύστημα ενέργειας, διανέμοντας υψηλή τάση σε έναν ή περισσότερους περιοχιακούς καταναλωτές ενέργειας. Το βασικό χαρακτηριστικό της είναι ότι η τάση των εισερχόμενων και εξερχόμενων γραμμών είναι ίδια. Παρόλο που οι περιφερειακοί υποσταθμοί μπορεί να εκτελούν λειτουργίες κύκλωματος, πρέπει να σημειωθεί ότι ο σταθμός κύκλωματος διαφέρει από τον υποσταθμό.
Ο σταθμός κύκλωματος ορίζεται επίσης ως εγκατάσταση εφοδιασμού και διανομής ενέργειας που χρησιμοποιείται για την λήψη και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας. Σε δίκτυα υψηλής τάσης, συνήθως ονομάζεται "σταθμός κύκλωματος" ή "περιβάλλον κύκλωματος". Σε δίκτυα μεσαίας τάσης, οι σταθμοί κύκλωματος χρησιμοποιούνται συνήθως για την λήψη και διανομή ενέργειας 10 kV. Οι σταθμοί αυτοί συνήθως έχουν δύο εισερχόμενες γραμμές και πολλές εξερχόμενες γραμμές (συνήθως 4 έως 6). Σύμφωνα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις, μπορεί να εγκατασταθούν παρακόπτες ή φορτίου στις εισερχόμενες και εξερχόμενες γραμμές. Ο εξοπλισμός είναι συνήθως μια συνολικά μεταλλική συσκευή κύκλωματος, που λειτουργεί εξωτερικά με τάση έως 10 kV. Ένας τυπικός σταθμός κύκλωματος έχει δυνατότητα μεταφοράς περίπου 8.000 kW και εφοδιάζει μεσαία τάση σε τοπικούς μετατροπείς ή διανομικούς χώρους σε μια περιοχή ή ζώνη.
Λειτουργία:
Χωρίζει την εφοδιαστική γραμμή για να περιορίσει το εύρος των παρενεργειών κατά την εμφάνιση σφαλμάτων, ενισχύοντας έτσι την αξιοπιστία και την ευελιξία του εφοδιασμού;
Μειώνει την πολυπλοκότητα των υποσταθμών;
Δεν αλλάζει τα επίπεδα τάσης, αλλά αυξάνει τον αριθμό των γραμμών εφοδιασμού—λειτουργικά ισοδύναμος με έναν υποσταθμό διανομής.
Τοποθέτηση:
Οι σταθμοί κύκλωματος βρίσκονται συνήθως κοντά σε σιδηροδρομικές στασίες, σιδηροδρομικές γαράζες, θεσμούς ηλεκτρικών μηχανών, κεντρικές στασίες ή άλλες τοποθεσίες με μεγάλες συγκεντρωμένες φορτίες.
