چه تفاوتهایی بین زیرстанسیونها، ایستگاههای تغییر دهنده و اتاقهای توزیع وجود دارد
زیرстанسیونها، ایستگاههای تغییر دهنده و اتاقهای توزیع چه تفاوتهایی دارند؟
زیرستانسیون یک زیرساخت در سیستم برق است که سطح ولتاژ را تغییر میدهد، انرژی الکتریکی را دریافت و توزیع میکند، جهت جریان برق را کنترل میکند و ولتاژ را تنظیم میکند. این ایستگاهها با استفاده از ترانسفورماتورهای خود شبکههای برق با سطوح مختلف ولتاژ را به هم متصل میکنند. در برخی کاربردهای خاص—مانند کابلهای قدرت زیردریایی یا انتقال بلند مسافت—برخی سیستمها از انتقال مستقیم جریان مستقیم (HVDC) استفاده میکنند. HVDC ضایعات واکنش ظرفیتی ذاتی در انتقال جریان متناوب را غلبه میکند و مزایای صرفهجویی در انرژی را فراهم میکند.
زیرستانسیونها عمدتاً ولتاژ بالا را به ولتاژ متوسط یا ولتاژ کمی پایینتر از ولتاژ بالا تبدیل میکنند. آنها مساحت نسبتاً بزرگی را اشغال میکنند و نیاز به زمین متناسب با سطح ولتاژ و ظرفیت است. بنابراین، بعضی افراد آنها را "ایستگاههای ترانسفورماتور" مینامند.
وظیفه:
زیرستانسیون به عنوان یک تسهیلات میانی بین نیروگاهها و مصرفکنندگان نهایی عمل میکند. چون نیروگاهها غالباً دور از شهرها و کارخانجات قرار دارند و ولتاژ تولید شده توسط نیروگاهها نسبتاً پایین است، جریان بالا که ناشی از این ولتاژ پایین است، طبق قانون جول، ضایعات حرارتی قابل توجهی در خطوط انتقال ایجاد میکند. این میتواند خطوط را آسیب ببیند و تبدیل انرژی الکتریکی به حرارت نشاندهنده یک عدم کارایی اساسی است. بنابراین، زیرستانسیونها برای افزایش ولتاژ از نیروگاه برای انتقال موثر در مسافتهای بلند به مناطق شهری و صنعتی استفاده میشوند. پس از رسیدن، زیرستانسیونهای محلی ولتاژ را به سطوح مورد نیاز کاهش میدهند که از طریق شبکههای توزیع برای ارائه ولتاژ استاندارد ۲۲۰ وولت برای استفاده روزمره توزیع میشود.
مکان:
از لحاظ اقتصادی، زیرستانسیونها باید نزدیک به مراکز بار قرار گیرند. از لحاظ عملیاتی، آنها نباید در فعالیتهای تولید یا حمل و نقل داخلی تسهیلات مداخله کنند و دسترسی برای تحویل تجهیزات باید راحت باشد. از لحاظ ایمنی، زیرستانسیونها باید از مناطق قابل اشتعال یا انفجاری پرهیز کنند. به طور کلی، زیرستانسیونها باید در سمت بالاریختهای از محل قرار گیرند، دور از مناطقی که غبار و الیاف در آنجا تجمع مییابد و نباید در مناطق پرجمعیت قرار گیرند. موقعیتیابی و ساخت زیرستانسیونها باید شامل مهار آتشسوزی، مقاومت در برابر فرسایش، کنترل آلودگی، مقاومت در برابر آب، باران و برف، مقاومت در برابر زلزله و جلوگیری از ورود حیوانات کوچک باشد.
زیرستانسیون توزیع
تعریف:
زیرستانسیون توزیع نیز یک تسهیلات برای تغییر سطح ولتاژ است. این یک مکان در سیستم برق است که ولتاژ و جریان تغییر میکنند، متمرکز و توزیع میشوند. برای تضمین کیفیت برق و ایمنی تجهیزات، تنظیم ولتاژ، کنترل جریان و محافظت از خطوط انتقال/توزیع و تجهیزات الکتریکی مهم نیز در اینجا انجام میشود. زیرستانسیونها میتوانند بر اساس کاربرد به زیرستانسیونهای توزیع برق و زیرستانسیونهای تحریک (که برای راهآهنهای الکتریکی و تراموا استفاده میشوند) تقسیمبندی شوند. بر اساس استاندارد ملی چین GB50053-94 "کد طراحی زیرستانسیونهای ۱۰ کیلووات و زیر"، زیرستانسیون به عنوان "یک تسهیلات که در آن برق متناوب با ولتاژ ۱۰ کیلووات یا کمتر توسط ترانسفورماتور قدرت کاهش یافته و به بارهای الکتریکی تأمین میشود" تعریف شده است. هر تسهیلاتی که این تعریف را برآورده میکند به عنوان یک زیرستانسیون شناخته میشود.
وظیفه:
نقش زیرستانسیون دریافت برق از نیروگاهها است، معمولاً با ولتاژی که بالاتر از ۱–۲ کیلووات نیست. انتقال مستقیم در مسافتهای بلند با چنین ولتاژ پایینی باعث جریان بسیار بالا در خطوط میشود که منجر به ضایعات برق زیاد و کارایی انتقال پایین میشود. بنابراین، از ترانسفورماتورها برای افزایش ولتاژ به دهها یا حتی صدها کیلووات (به تبعیض مسافت و نیاز به برق) برای کاهش جریان خط استفاده میشود. برای اتصال خطوط برق با فواصل و ظرفیتهای مختلف به یک شبکه واحد و افزایش کلی قابلیت اطمینان سیستم، نیاز به چندین زیرستانسیون برای تطبیق و اتصال سطوح مختلف ولتاژ است. به همین ترتیب، پس از رسیدن برق با ولتاژ بالا به مقصد، باید آن را به سطوحی مانند ۱۰.۵ کیلووات، ۶.۳ کیلووات یا ۴۰۰ وولت (یعنی ۳۸۰/۲۲۰ وولت) کاهش داد تا نیازهای متنوع کاربران را برآورده کند. بنابراین، در عمل نیاز به تعداد زیادی زیرستانسیون است. معمولاً، زیرستانسیون اصلی به معنای زیرستانسیون اصلی است، با زیرستانسیونهای ثانویه پاییندست. زیرستانسیون اصلی با کنترل و توزیع ولتاژ بالا کار میکند اما خود تغییر ولتاژ را انجام نمیدهد.
اتاق توزیع (یا اتاق تجهیزات)
تعریف:
اتاق توزیع نیز به عنوان زیرستانسیون توزیع شناخته میشود. بر اساس استانداردهای ملی، اتاق توزیع به عنوان "یک تسهیلات که فقط شامل تجهیزات تغییر دهنده ولتاژ برای باز و بستن مدار و توزیع برق است، بدون ترانسفورماتور قدرت اصلی روی بار" تعریف شده است. اتاقهای توزیع در سطوح ولتاژ کمتر از ۳۵ کیلووات عمل میکنند و تجهیزاتی مانند برشکنها، ترانسفورماتورهای ابزاری، خازنهای خازنی و دستگاههای محافظ و اندازهگیری مربوطه را در خود جای میدهند. به طور ساده، این یک ساختمان است که شامل کابینهای تجهیزات تغییر دهنده ولتاژ با ولتاژ بالا، پنلهای خطوط ورودی/خروجی و غیره است—این تشکیلدهنده یک اتاق توزیع (یا کمره) است. تسهیلات بزرگتر ممکن است شامل چندین کابین تجهیزات تغییر دهنده ولتاژ با ولتاژ بالا و پایین برای انجام تغییر ولتاژ و توزیع برق باشند.
اصطلاحات "زیرستانسیون" و "اتاق توزیع" معمولاً به اتاقهای ترانسفورماتور و توزیع در مجتمعهای مسکونی یا ساختمانهای تجاری اشاره دارند. اتاق توزیع یک مؤلفه کلیدی در سیستم تأمین برق یک ساختمان است. برقکاران اختصاصی ۲۴ ساعته مراقب عملیات هستند. ورود افراد غیرمجاز بدون مجوز مدیر یا رئیس بخش ممنوع است. اپراتورها باید مجوز داشته باشند، با تجهیزات، روشهای عملیاتی و پروتکلهای ایمنی آشنا باشند. آنها باید خواندنیهای ولتسنج، آمپرسنج و دستگاههای ضریب توان را به دقت مراقبت کنند و هرگز اجازه ندهند که برشکنهای هوایی تحت شرایط بار بیش از حد عمل کنند. کف و سطح تجهیزات در اتاق توزیع باید همیشه تمیز و بدون غبار باشند. عملیات تغییر دهنده توسط افراد واجد شرایط با حضور یک ناظر انجام میشود؛ دو نفر هرگز نباید همزمان عملیات تغییر دهنده را انجام دهند تا از اشتباهات جلوگیری شود.
ایستگاه تغییر دهنده (یا ایستگاه تجهیزات)
تعریف:
ایستگاه جابجایی به معنای زیر ایستگاه توزیع است که تبدیل ولتاژ را انجام نمیدهد، بلکه از تجهیزات جابجایی برای باز و بستن مدارهای الکتریکی استفاده میکند. این یک سازه انرژی است که در سطح پایینتر از یک زیر ایستگاه در سیستم برق قرار دارد و برق با ولتاژ بالا را به یک یا چند مصرفکننده برق اطراف توزیع میکند. ویژگی مهم آن این است که ولتاژ خطوط ورودی و خروجی یکسان است. در حالی که زیر ایستگاههای منطقهای نیز ممکن است عملیات جابجایی را انجام دهند، باید به وضوح ذکر شود که ایستگاه جابجایی متفاوت از یک زیر ایستگاه است.
ایستگاه جابجایی همچنین به عنوان تأسیسات تأمین و توزیع برق برای دریافت و توزیع انرژی الکتریکی تعریف میشود. در شبکههای انتقال برق با ولتاژ بالا، معمولاً به آن "ایستگاه جابجایی" یا "فضای جابجایی" میگویند. در شبکههای توزیع برق با ولتاژ متوسط، ایستگاههای جابجایی معمولاً برای دریافت و توزیع برق ۱۰ کیلوولت استفاده میشوند. این ایستگاهها معمولاً دارای دو خط ورودی و چند خط خروجی (معمولاً ۴ تا ۶) هستند. بر اساس نیازهای خاص، میتوان مداربرهای حفاظ یا کلیدهای باربر روی خطوط ورودی و خروجی نصب کرد. تجهیزات معمولاً مجموعهای از کلیدهای جابجایی فلزی تمامبسته هستند که برای عملکرد در محیط بیرونی و ولتاژهای تا ۱۰ کیلوولت طراحی شدهاند. یک ایستگاه جابجایی معمولی ظرفیت انتقال حدود ۸۰۰۰ کیلووات دارد و برق با ولتاژ متوسط را به اتاقهای ترانسفورماتور یا توزیع محلی در یک منطقه یا ناحیه تأمین میکند.
عملکرد:
تقسیم خطوط تغذیه برق برای محدود کردن محدوده خرابی در مواقع عیب، بدین ترتیب اطمینان و انعطافپذیری تأمین برق را افزایش میدهد؛
پیچیدگی زیر ایستگاهها را کاهش میدهد؛
سطح ولتاژ را تغییر نمیدهد اما تعداد مدارهای تغذیه را افزایش میدهد—از نظر عملکرد معادل یک زیر ایستگاه توزیع است.
مکان:
ایستگاههای جابجایی معمولاً در نزدیکی ایستگاههای راهآهن، محوطههای باری، ورشکسترهای لوکوموتیو برقی، ایستگاههای مرکزی یا مکانهای دیگر با بارهای متمرکز زیاد قرار دارند.
