transferul de energie electrică AC/DC

sistemele de distribuție electrică sunt o parte esențială a sistemului de energie electrică. Pentru a transfera energia electrică de la o sursă de curent alternativ (AC) sau de curent continuu (DC) la locul unde va fi utilizată, trebuie utilizat un anumit tip de rețea de distribuție.

metoda utilizată pentru a distribui puterea de unde este produsă până unde este utilizată poate fi destul de simplă. Sunt utilizate sisteme mai complexe de distribuție a energiei, pentru a transfera energia electrică de la centrala electrică la industrii, case și clădiri comerciale.

cuprins:

1. sisteme de distributie in general
2. clasificare
   1. distributie AC
      1. sistem de distributie primara
      2. sistem de distributie secundara
   2. distributie DC
      1. sistem DC cu 2 fire
      2. sistem DC cu 3 fire
   3. cele mai comune aranjamente de distributie
      1. sistem Radial
      3. sisteme de alimentare interconectate
3. calculul căderii de tensiune în sistemul dc
4. cerințele unui sistem de distribuție bun
5. considerații de proiectare

sistemele de distribuție în general

sistemele de distribuție folosesc de obicei echipamente precum transformatoare, întrerupătoare de circuit și dispozitive de protecție. Sistemul original de distribuție electrică dezvoltat de Thomas Edison a fost un curent continuu subteran (DC) sistem.

se compune în general din alimentatoare, distribuitori. Diagrama cu o singură linie a unui sistem tipic de distribuție este prezentată în Figura 1.

practic putem spune că acea parte a sistemului de alimentare care distribuie energie electrică pentru uz local este cunoscută sub numele de sistem de distribuție.

alimentatoare

un alimentator este un conductor care conectează stația (sau stația generatoare localizată) la zona în care urmează să fie distribuită energia. În general, nu se iau tappinguri din alimentator, astfel încât curentul din acesta să rămână același pe tot parcursul (Figura 2).

considerația principală în proiectarea unui alimentator este capacitatea de transport curentă.

distribuitor

un distribuitor este un conductor din care sunt prelevate tappinguri pentru alimentarea consumatorilor. Curentul printr-un distribuitor nu este constant, deoarece tappingurile sunt luate în diferite locuri de-a lungul lungimii sale.

rețea de Service

un maim de service este, în general, un cablu mic care conectează distribuitorul la terminalele consumatorilor.

reveniți la conținut

2. Clasificare

un sistem de distribuție poate fi clasificat în funcție de:

în funcție de natura curentului, sistemul de distribuție poate fi clasificat ca:

• sistem de distribuție cu curent continuu (DC)
• sistem de distribuție cu curent alternativ (AC).

Now-a-days, sistemul AC este universal adoptat pentru distribuția energiei electrice, deoarece este mai simplu și mai economic decât metoda curentului continuu.

conform schemei de conectare, sistemul de distribuție poate fi clasificat ca:

1. sistem Radial
2. sistem principal inel
3. sistem Inter-conectat.

fiecare schemă are propriile avantaje și dezavantaje.

reveniți la conținut

2.1 ac distribuție

Acum-o zi de energie electrică este generată, transmisă și distribuită sub formă de curent alternativ. Un motiv important pentru utilizarea pe scară largă a curentului alternativ în preferința curentului continuu este faptul că tensiunea alternativă poate fi modificată în mod convenabil în mărime prin intermediul unui transformator.

nu există o linie definită între transmisie și distribuție în funcție de tensiune sau capacitate în vrac. Această linie variază, de asemenea, de la o țară la alta.

cu toate acestea, în general, sistemul de distribuție AC este sistemul electric dintre stația de transformare alimentată de sistemul de transport și contoarele consumatorilor (Figura 3).

sistemul de distribuție AC este clasificat în:

1. sistem de distribuție primară și
2. sistem de distribuție secundară.

reveniți la conținut

2.1.1 sistem de distribuție primară

este acea parte a sistemului de distribuție AC care funcționează la tensiuni ceva mai mari decât utilizarea generală și gestionează blocuri mari de energie electrică decât utilizările medii ale consumatorilor de joasă tensiune (Figura 4).

una din considerente economice, distribuția primară se realizează prin 3 faze, sistem cu 3 fire.

energia electrică de la stația de generare este transmisă la tensiune înaltă către stația situată în sau în apropierea orașului. La această stație, tensiunea este redusă la 11 kV cu ajutorul transformatorului pas cu pas.

puterea este furnizată diferitelor stații de distribuție sau consumatorilor mari la această tensiune. Aceasta formează distribuția de înaltă tensiune sau distribuția primară.

du – te înapoi la conținutul

2.1.2 sistemul de distribuție secundar

este acea parte a sistemului de distribuție ac care include gama de tensiuni la care consumatorul final utilizează energia electrică care îi este livrată.

distribuția secundară utilizează 400/230 V, 3 faze, sistem cu 4 fire. Circuitul primar de distribuție furnizează energie diferitelor stații, numite stații de distribuție.

tensiunea dintre oricare două faze este de 400 V, iar între orice fază și neutru este de 230 V (Figura 5).

sarcinile interne monofazate sunt conectate între orice fază și neutru, în timp ce motorul cu 3 faze de 400 V, sarcinile transformatorului de putere sunt conectate direct pe liniile cu 3 faze.

du-te înapoi la conținutul

2.2 distribuție DC

este cunoscut faptul că energia electrică este aproape exclusiv generată, transmisă și distribuită ca AC cu toate acestea, pentru anumite aplicații, alimentarea cu curent continuu este absolut necesară.

de exemplu, alimentarea cu curent continuu este necesară pentru funcționarea mașinilor cu viteză variabilă (adică a motoarelor cu curent continuu), pentru lucrările electrochimice și pentru zonele aglomerate în care sunt necesare rezerve de baterii de stocare.

în acest scop, puterea de curent alternativ este transformată în curent continuu la stație prin utilizarea mașinilor de conversie, de exemplu, redresoare cu arc de mercur, convertoare rotative și grupuri motogeneratoare.stația poate fi obținută sub forma:

• 2 fire sau
• 3 fire pentru distribuție

reveniți la conținut

2.2.1 sistem DC cu 2 fire

după cum sugerează și numele, acest sistem de distribuție este format din două fire (+ și -). Unul este firul de ieșire sau pozitiv, iar celălalt este firul de întoarcere sau negativ. Sarcini, cum ar fi lămpi, motoare etc. sunt conectate în paralel între cele două fire.

acest sistem nu este utilizat niciodată în scopuri de transmisie din cauza eficienței reduse, dar poate fi utilizat pentru distribuția de curent continuu.

reveniți la conținut

2.2.2 sistem DC cu 3 fire

este format din două fire exterioare și una mijlocie sau neutră care sunt împământate la substație (vezi Figura 5). Tensiunea dintre exterior este de două ori tensiunea dintre firul exterior și cel neutru.

avantajul principal al acestui sistem este că pune la dispoziție două tensiuni la bornele consumatorului între orice exterior și neutru și între exterior.

sarcinile care necesită tensiune înaltă (de exemplu, motoare) sunt conectate între exterior, în timp ce lămpile și circuitele de încălzire care necesită o tensiune mai mică sunt conectate între exterior și neutru.

reveniți la conținut

2.3 cele mai comune modalități de distribuție

2.3.1 sistem Radial

în acest sistem, alimentatoarele separate radiază dintr-o singură stație și alimentează distribuitorii doar la un capăt. O diagramă cu o singură linie a unui sistem de distribuție radială este prezentată în Figura 6. Sistemul radial este utilizat la joasă tensiune, iar stația este situată în centrul sarcinii.

acesta este cel mai simplu circuit de distribuție și are cel mai mic cost inițial.

cu toate acestea, suferă de următoarele dezavantaje.

1. capătul distribuitorului cel mai apropiat de punctul de alimentare va fi încărcat puternic.
2. consumatorii sunt dependenți de un singur alimentator și un singur distribuitor.
   
   prin urmare, orice defecțiune a alimentatorului sau a distribuitorului întrerupe alimentarea consumatorilor care se află pe partea defecțiunii departe de stație.
3. consumatorii de la capătul îndepărtat al distribuitorului ar fi supuși unor fluctuații grave de tensiune atunci când sarcina distribuitorului se schimbă.

datorită acestor limitări, acest sistem este utilizat numai pentru distanțe scurte. Sistemul radial poate fi extins prin introducerea mai multor laterale și sub-laterale.

reveniți la conținut

2.3.2 sistemul principal de inel

în acest sistem, elementele primare ale transformatoarelor de distribuție formează o buclă. Circuitul de buclă pornește de la stațiile de autobuz, face o buclă prin zona de servit și se întoarce la stație.

diagrama cu o singură linie a sistemului principal inelar este prezentată în Figura 7.

sistemul principal inel are următoarele avantaje:

1. există mai puține fluctuații de tensiune la terminalele consumatorului.
2. sistemul este foarte fiabil, deoarece fiecare distribuitor este alimentat prin intermediul a două alimentatoare. În caz de defecțiune pe orice secțiune a alimentatorului, se menține continuitatea alimentării.

de exemplu, să presupunem că defecțiunea apare în orice secțiune a alimentatorului. Apoi secțiunea defectă alimentatorul poate fi izolat pentru reparații și, în același timp, continuitatea alimentării este menținută tuturor consumatorilor prin intermediul celuilalt alimentator.

reveniți la conținut

2.3.3 sisteme de alimentare interconectate

când inelul de alimentare este alimentat de două sau mai multe surse, se numește sistem interconectat. Diagrama cu o singură linie a sistemului interconectat este prezentată în Figura 8 de mai jos.

sistemul interconectat are următoarele avantaje:

1. crește fiabilitatea serviciului.
2. orice zonă alimentată de la o stație de generare în timpul orelor de vârf de încărcare poate fi alimentată de la cealaltă stație de generare. Acest lucru reduce capacitatea de putere de rezervă și crește eficiența sistemului.

reveniți la conținut

3. Calculul căderii de tensiune în sistemul DC

căderea de tensiune în sistemul de distribuție se calculează urmând Legea Ohm,S. Să luăm în considerare un sistem simplu de distribuție radială do așa cum se arată în Figura 9.

sistemul are sarcină concentrată Ia, Ib, Ic, Id și Ie la punctul de încărcare A,B,C,D și, respectiv, E. Rezistența diferitelor secțiuni a fost prezentată în Figura 5 de mai sus.

alimentatorul este alimentat la punctul O. lăsați tensiunile la diferite noduri să fie Va, Vb, Vc, Vd și Ve, iar alimentatorul este alimentat la tensiunea Vo . Prin urmare, căderea de tensiune este dată de:

VDTotal =VDOA + VDAB +VDBC + VDCD + VDDE

curent care curge în secțiuni:

• curentul care curge în secțiunea ‘OA’ este: Ioa = Ia + Ib + Ic + Id + Ie
• curentul care curge în secțiunea ‘AB’ este: IAB = Ib + Ic + Id + Ie
• curentul care curge în secțiunea ‘secțiunea’ BC ‘ este: Ibc = Ic + Id + Ie
• curentul care curge în secțiunea ‘CD’ este: Icd = Id + Ie
• curentul care curge în secțiunea ‘DE’ este: Ide = Ie

căderea totală de tensiune prin urmare, este dată de:

VDTotal = IoaRoa + IabRab + IbcRbc + IcdRcd + IdeRde

în mod similar, putem determina căderea de tensiune pentru sistemul de distribuție AC. În multe cazuri, sarcina din sistem nu este concentrată, poate fi fie o încărcare uniformă, fie o combinație de încărcare uniformă și concentrată.

dacă sarcina este uniformă, atunci căderea de tensiune este calculată pentru o lungime foarte mică a alimentatorului, cum ar fi dx, și apoi se integrează pe întreaga lungime.

reveniți la conținut

4. Cerințele unui sistem de distribuție bun

este necesar un efort considerabil pentru a menține o sursă de energie electrică în cadrul cerințelor diferitelor tipuri de consumatori. Unele dintre cerințele unui sistem de distribuție bun sunt:

• tensiune adecvată,
• disponibilitatea puterii la cerere și
• fiabilitate.

tensiunea corectă

o cerință importantă a unui sistem de distribuție este ca variațiile de tensiune la bornele consumatorului să fie cât mai scăzute posibil. Modificările de tensiune sunt în general cauzate de variația sarcinii pe sistem. Tensiunea joasă determină pierderea veniturilor, iluminarea ineficientă și posibila ardere a motorului.

tensiunea înaltă determină arderea permanentă a lămpilor și poate cauza defectarea altor aparate.

prin urmare, un sistem de distribuție bun ar trebui să asigure că variațiile de tensiune la bornele consumatorului se încadrează în limitele admise. Limita legală a variațiilor de tensiune este de 5% din valoarea nominală la terminalele consumatorului.

astfel, dacă tensiunea declarată este de 230 V, atunci cea mai mare tensiune a consumatorului nu trebuie să depășească 242 V, în timp ce cea mai mică tensiune a consumatorului nu trebuie să fie mai mică de 218 V.

disponibilitatea puterii la cerere

puterea trebuie să fie disponibilă consumatorilor în orice cantitate pe care o pot solicita din când în când. De exemplu, motoarele pot fi pornite sau oprite, luminile pot fi aprinse sau stinse, fără avertisment prealabil către compania de furnizare a energiei electrice. Deoarece energia electrică nu poate fi stocată, prin urmare, sistemul de distribuție poate fi cel mai capabil să satisfacă cerințele de sarcină ale consumatorilor.

Acest lucru necesită ca personalul de Operare să studieze continuu modelele de încărcare pentru a anticipa în avans acele schimbări majore de încărcare care urmează programărilor cunoscute.

fiabilitate

industria modernă este aproape dependentă de energie electrică pentru funcționarea sa. Casele și clădirile de birouri sunt iluminate, încălzite, răcite și ventilate cu energie electrică. Acest lucru necesită un serviciu fiabil.din păcate, energia electrică, ca orice altceva creat de om, nu poate fi niciodată absolut și 100% fiabilă.

cu toate acestea, fiabilitatea poate fi îmbunătățită într-o măsură considerabilă prin:

1. sistem interconectat
2. sistem fiabil de control automat
3. oferind facilități suplimentare de rezervă.

reveniți la conținut

5. Considerații de proiectare

reglarea bună a tensiunii unei rețele de distribuție este probabil cel mai important factor responsabil pentru furnizarea unui serviciu bun consumatorilor. În acest scop, proiectarea alimentatoarelor și distribuitorilor necesită o analiză atentă.

alimentatoare

un alimentator este proiectat din punct de vedere al capacității sale de transport curent în timp ce luarea în considerare cădere de tensiune este relativ lipsit de importanță. Aceasta se datorează faptului că căderea de tensiune într-un alimentator poate fi compensată prin intermediul echipamentelor de reglare a tensiunii la stație.

distribuitori

un distribuitor este proiectat din punctul de vedere al căderii de tensiune în el. Acest lucru se datorează faptului că un distribuitor furnizează energie consumatorilor și există o limită legală a variațiilor de tensiune la bornele consumatorului (6% din valoarea nominală).

dimensiunea și lungimea distribuitorului trebuie să fie astfel încât tensiunea la bornele consumatorului să se încadreze în limitele admise.

reveniți la conținut