Μηχανική και Προστασία Υποσταθμίων Ηλεκτρικής Ενέργειας

Ηλεκτρική υποσταθμός

Σήμερα, η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται πολύ γρήγορα. Για να καλύψει αυτές τις μεγάλες απαιτήσεις, ο σύγχρονος κόσμος απαιτεί τη δημιουργία όλο και μεγαλύτερων σταθμών παραγωγής ενέργειας. Αυτοί οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας μπορεί να είναι υδροηλεκτρικοί, θερμοηλεκτρικοί ή πυρηνικοί. Ανάλογα με τη διαθεσιμότητα των πόρων, αυτοί οι σταθμοί κατασκευάζονται σε διαφορετικές περιοχές. Αυτές οι περιοχές μπορεί να μην είναι κοντά στα κέντρα φορτίου όπου λαμβάνει χώρα η πραγματική κατανάλωση ενέργειας.
Είναι, επομένως, απαραίτητο να μεταφέρονται αυτά τα μεγάλα μπλοκ ενέργειας από τους σταθμούς παραγωγής στα κέντρα φορτίου. Χρειάζονται μακρές και υψηλής τάσης δίκτυα μεταφοράς για αυτόν τον σκοπό. Η παραγωγή ενέργειας γίνεται σε σχετικά χαμηλό επίπεδο τάσης. Είναι οικονομικό να μεταφέρεται η ενέργεια σε υψηλό επίπεδο τάσης. Η κατανεμητική μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται σε χαμηλότερα επίπεδα τάσης, όπως καθορίζονται από τους καταναλωτές. Για τη διατήρηση αυτών των επιπέδων τάσης και για την παροχή μεγαλύτερης σταθερότητας, πρέπει να δημιουργηθούν πολλές μετατροπικές και στροφοδιακές σταθμοί μεταξύ των σταθμών παραγωγής και των καταναλωτών. Αυτοί οι μετατροπικοί και στροφοδιακοί σταθμοί είναι γενικά γνωστοί ως ηλεκτρικές υποσταθμοί. Ανάλογα με τους σκοπούς, οι υποσταθμοί μπορούν να ταξινομηθούν ως-

Υποσταθμός αύξησης τάσης

Οι υποσταθμοί αύξησης τάσης συνδέονται με τους σταθμούς παραγωγής. Η παραγωγή ενέργειας περιορίζεται σε χαμηλά επίπεδα τάσης λόγω των περιορισμών των περιστρεφόμενων αλτερνατόρων. Αυτές οι τάσεις παραγωγής πρέπει να αυξηθούν για οικονομική μεταφορά ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Έτσι, πρέπει να υπάρχει ένας υποσταθμός αύξησης τάσης συνδεδεμένος με τον σταθμό παραγωγής.

Υποσταθμός μείωσης τάσης

Οι αυξημένες τάσεις πρέπει να μειωθούν στα κέντρα φορτίου, σε διαφορετικά επίπεδα τάσης για διαφορετικούς σκοπούς. Ανάλογα με αυτούς τους σκοπούς, οι υποσταθμοί μείωσης τάσης ταξινομούνται σε διαφορετικές υποκατηγορίες.

Βασικός υποσταθμός μείωσης τάσης

Οι βασικοί υποσταθμοί μείωσης τάσης δημιουργούνται κοντά στα κέντρα φορτίου κατά μήκος των βασικών γραμμών μεταφοράς. Εδώ, οι τάσεις μεταφοράς βασικής επιπέδου μειώνονται σε διάφορα κατάλληλα επίπεδα τάσης για σκοπούς δευτερεύουσας μεταφοράς.

Δευτερεύουσα υποσταθμός μείωσης τάσης

Κατά μήκος των γραμμών δευτερεύουσας μεταφοράς, στα κέντρα φορτίου, οι τάσεις δευτερεύουσας μεταφοράς μειώνονται περαιτέρω για σκοπούς βασικής κατανεμητικής. Η μείωση των τάσεων δευτερεύουσας μεταφοράς σε επίπεδα βασικής κατανεμητικής γίνεται στη δευτερεύουσα υποσταθμός μείωσης τάσης.

Κατανεμητική υποσταθμός

Οι κατανεμητικές υποσταθμοί βρίσκονται όπου οι τάσεις βασικής κατανεμητικής μειώνονται σε τάσεις εφοδιασμού για την τροφοδοσία των πραγματικών καταναλωτών μέσω ενός δικτύου κατανεμητικής.

Μαζικής παροχής ή βιομηχανική υποσταθμός

Οι μαζικής παροχής ή βιομηχανικές υποσταθμοί είναι γενικά κατανεμητικές υποσταθμοί, αλλά είναι αφιερωμένες μόνο σε έναν καταναλωτή. Ένας βιομηχανικός καταναλωτής μεγάλης ή μεσαίας ομάδας εφοδιασμού μπορεί να οριστεί ως καταναλωτής μαζικής παροχής. Ομάδα μείωσης τάσης αφιερώνεται σε αυτούς τους καταναλωτές.

Υποσταθμός εξόρυξης

Οι υποσταθμοί εξόρυξης είναι πολύ ειδικοί τύποι υποσταθμίων και απαιτούν ειδική σχεδίαση κατασκευής λόγω των επιπλέον προσοχών που απαιτούνται για την ασφάλεια στη λειτουργία της ηλεκτρικής εφοδιασμού.

Κινητή υποσταθμός

Οι κινητές υποσταθμοί είναι επίσης πολύ ειδικοί τύποι υποσταθμίων που απαιτούνται προσωρινά για σκοπούς κατασκευής. Για μεγάλες κατασκευές, αυτή η υποσταθμός καλύπτει την προσωρινή απαίτηση ενέργειας κατά τη διάρκεια της εργασίας κατασκευής.
Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά κατασκευής, οι κατηγορίες των υποσταθμίων μπορούν να χωριστούν στον ακόλουθο τρόπο-

Εξωτερική υποσταθμός

Οι εξωτερικές υποσταθμοί κατασκευάζονται σε ανοιχτό αέρα. Σχεδόν όλες οι 132KV, 220KV, 400KV υποσταθμοί είναι εξωτερικές. Παρ' όλα αυτά, τώρα κατασκευάζονται ειδικές GIS (Gas Insulated Substations) για εξαιρετικά υψηλά επίπεδα τάσης, οι οποίες συνήθως βρίσκονται υπό στέγη.

Εσωτερική υποσταθμός

Οι υποσταθμοί που κατασκευάζονται υπό στέγη ονομάζονται εσωτερικές υποσταθμοί. Γενικά, οι 11 KV και μερικές φορές 33 KV υποσταθμοί είναι αυτού του τύπου.

Υπόγεια υποσταθμός

Οι υποσταθμοί που βρίσκονται υπόγεια ονομάζονται υπόγειες υποσταθμοί. Σε συμπιεσμένες περιοχές όπου είναι δύσκολο να βρεθεί χώρος για την κατασκευή κατανεμητικής υπ