विद्युत सबस्टेशन क्या है? विद्युत सबस्टेशन और स्विचगियर

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-09 14:10

इलेक्ट्रिकल इंजीनियर जानते हैं कि बिजली संयंत्र और सबस्टेशन क्या हैं, वे किस लिए हैं और कैसे काम करते हैं। वे अपनी शक्ति और सभी आवश्यक मापदंडों की गणना करना जानते हैं, जैसे कि घुमावों की संख्या, तार का क्रॉस सेक्शन और चुंबकीय सर्किट के आयाम। यह तकनीकी विश्वविद्यालयों और तकनीकी स्कूलों में छात्रों को पढ़ाया जाता है। उदार कला पृष्ठभूमि वाले लोग अनुमान लगाते हैं कि संरचनाएं, अक्सर खिड़की रहित घरों के रूप में अकेले खड़ी होती हैं (भित्तिचित्र प्रेमी उन्हें पेंट करना पसंद करते हैं), घरों और व्यवसायों को बिजली की आपूर्ति करने के लिए आवश्यक हैं, और उन्हें प्रवेश नहीं किया जाना चाहिए, रूप में भयावह प्रतीक खोपड़ी और बिजली के बोल्ट खतरनाक वस्तुओं से जुड़े इस बारे में वाक्पटुता से बोलते हैं। शायद बहुतों को अधिक जानने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन जानकारी कभी भी अतिश्योक्तिपूर्ण नहीं होती है।

थोड़ा सा भौतिकी

बिजली एक ऐसी वस्तु है जिसके लिए आपको कीमत चुकानी पड़ती है, और अगर यह बर्बाद हो जाती है तो यह शर्म की बात है। और यह, किसी भी उत्पादन की तरह, अपरिहार्य है, कार्य केवल अनावश्यक नुकसान को कम करना है। ऊर्जा समय से गुणा की गई शक्ति के बराबर है, इसलिए आगे के तर्क में हम इस अवधारणा के साथ काम कर सकते हैं, इसलिएसमय लगातार कैसे बहता है, और इसे वापस मोड़ना असंभव है, जैसा कि गीत कहता है। विद्युत शक्ति, मोटे तौर पर, प्रतिक्रियाशील भार को ध्यान में रखे बिना, वोल्टेज और करंट के उत्पाद के बराबर है। यदि हम इसे और अधिक विस्तार से मानते हैं, तो कोसाइन फाई सूत्र में प्रवेश करेगा, जो सक्रिय नामक इसके उपयोगी घटक के साथ खपत ऊर्जा का अनुपात निर्धारित करता है। लेकिन यह महत्वपूर्ण संकेतक सीधे इस सवाल से संबंधित नहीं है कि सबस्टेशन की आवश्यकता क्यों है। विद्युत शक्ति इस प्रकार ओम और जूल-लेन्ज़ के नियमों, वोल्टेज और करंट के दो मुख्य योगदानकर्ताओं पर निर्भर करती है। छोटा करंट और हाई वोल्टेज इसके विपरीत, हाई करंट और लो वोल्टेज के समान बिजली पैदा कर सकता है। ऐसा लगता है, क्या फर्क पड़ता है? और यह है, और बहुत बड़ा है।

हवा गर्म करें? आग

इसलिए, यदि आप सक्रिय शक्ति सूत्र का उपयोग करते हैं, तो आपको निम्नलिखित मिलते हैं:

P=U x I, जहां:

U वोल्ट में मापा गया वोल्टेज है;

I को एम्प्स में मापा जाता है;P वाट या वोल्ट में मापी गई शक्ति है -एम्प्स।

लेकिन एक और सूत्र है जो पहले से उल्लिखित जूल-लेन्ज़ कानून का वर्णन करता है, जिसके अनुसार वर्तमान के पारित होने के दौरान जारी तापीय शक्ति उसके परिमाण के वर्ग के बराबर होती है, जो कंडक्टर के प्रतिरोध से गुणा होती है। बिजली लाइन के चारों ओर हवा गर्म करने का मतलब है ऊर्जा की बर्बादी। सैद्धांतिक रूप से, इन नुकसानों को दो तरह से कम किया जा सकता है। उनमें से पहले में प्रतिरोध में कमी, यानी तारों का मोटा होना शामिल है। क्रॉस सेक्शन जितना बड़ा होगा, प्रतिरोध उतना ही कम होगा, औरविपरीतता से। लेकिन मैं व्यर्थ में धातु को बर्बाद नहीं करना चाहता, यह महंगा है, तांबा आखिर। इसके अलावा, कंडक्टर सामग्री की दोहरी खपत से न केवल लागत में वृद्धि होगी, बल्कि भारोत्तोलन भी होगा, जो बदले में, ऊंची-ऊंची लाइनों की स्थापना की जटिलता में वृद्धि करेगा। और समर्थनों को और अधिक शक्तिशाली की आवश्यकता होगी। और घाटा आधा ही होगा।

निर्णय

पावर ट्रांसमिशन के दौरान तारों के ताप को कम करने के लिए, पासिंग करंट की मात्रा को कम करना आवश्यक है। यह बिल्कुल स्पष्ट है, क्योंकि इसे आधा करने से घाटे में चार गुना कमी आएगी। क्या होगा अगर दस बार? निर्भरता द्विघात है, जिसका अर्थ है कि नुकसान सौ गुना कम होगा! लेकिन बिजली "स्विंग" वही होनी चाहिए, जिसकी जरूरत बिजली पारेषण लाइन के दूसरे छोर पर, कभी-कभी बिजली संयंत्र से सैकड़ों किलोमीटर की दूरी पर इंतजार कर रहे उपभोक्ताओं को होती है। निष्कर्ष से ही पता चलता है कि वोल्टेज को उसी मात्रा में बढ़ाना आवश्यक है जैसे करंट कम होता है। ट्रांसमिशन लाइन की शुरुआत में ट्रांसफार्मर सबस्टेशन इसी के लिए बनाया गया है। दसियों किलोवोल्ट में मापे गए बहुत उच्च वोल्टेज के तहत इसमें से तार निकलते हैं। थर्मल पावर प्लांट, हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन या परमाणु ऊर्जा संयंत्र को उस इलाके से अलग करने वाली दूरी के दौरान जहां इसे संबोधित किया जाता है, ऊर्जा एक छोटी (अपेक्षाकृत) धारा के साथ यात्रा करती है। दूसरी ओर, उपभोक्ता को दिए गए मानक मापदंडों के साथ बिजली प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, जो हमारे देश में 220 वोल्ट (या 380 वी इंटरफेज़) के अनुरूप है। अब हमें पावर लाइन के इनपुट की तरह स्टेप-अप की नहीं, बल्कि स्टेप-डाउन सबस्टेशन की जरूरत है। वितरण उपकरणों को विद्युत ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है ताकि घरों में रोशनी हो, औरकारखानों में मशीन के रोटर घूम रहे थे।

बूथ में क्या है?

उपरोक्त से, यह स्पष्ट है कि एक सबस्टेशन में सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा एक ट्रांसफार्मर है, और आमतौर पर एक तीन-चरण वाला होता है। कई हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, तीन-चरण ट्रांसफार्मर को तीन एकल-चरण वाले से बदला जा सकता है। अधिक बिजली की खपत के कारण बड़ी संख्या हो सकती है। इस डिवाइस का डिज़ाइन अलग है, लेकिन किसी भी मामले में, इसके प्रभावशाली आयाम हैं। उपभोक्ता को जितनी अधिक शक्ति दी जाती है, संरचना उतनी ही गंभीर दिखती है। एक विद्युत सबस्टेशन का उपकरण, हालांकि, अधिक जटिल है, और इसमें केवल एक ट्रांसफॉर्मर से अधिक शामिल है। एक महंगी इकाई को स्विच करने और उसकी सुरक्षा करने के लिए और अक्सर इसके शीतलन के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरण भी हैं। स्टेशनों और सबस्टेशनों के विद्युत भाग में नियंत्रण और माप उपकरणों से लैस स्विचबोर्ड भी होते हैं।

ट्रांसफार्मर

इस संरचना का मुख्य कार्य उपभोक्ता तक ऊर्जा पहुंचाना है। भेजने से पहले, वोल्टेज बढ़ाया जाना चाहिए, और इसे प्राप्त करने के बाद, मानक स्तर तक कम किया जाना चाहिए।

इस तथ्य के साथ कि विद्युत सबस्टेशन के सर्किट में कई तत्व शामिल हैं, मुख्य अभी भी एक ट्रांसफार्मर है। घरेलू उपकरण की पारंपरिक बिजली आपूर्ति और उच्च शक्ति वाले औद्योगिक डिजाइनों में इस उत्पाद के उपकरण के बीच कोई मौलिक अंतर नहीं है। ट्रांसफार्मर में वाइंडिंग (प्राथमिक और द्वितीयक) और फेरोमैग्नेट से बना एक चुंबकीय सर्किट होता है, जो कि एक सामग्री (धातु) होता है जो चुंबकीय क्षेत्र को बढ़ाता है। गणनाएक तकनीकी विश्वविद्यालय के छात्र के लिए यह उपकरण काफी मानक शैक्षिक कार्य है। सबस्टेशन ट्रांसफार्मर और उसके कम शक्तिशाली समकक्षों के बीच मुख्य अंतर, जो विशिष्ट है, आकार के अलावा, एक शीतलन प्रणाली की उपस्थिति है, जो गर्म हवाओं को घेरने वाली तेल पाइपलाइनों का एक सेट है। हालांकि, विद्युत सबस्टेशनों को डिजाइन करना कोई आसान काम नहीं है, क्योंकि जलवायु परिस्थितियों से लेकर भार की प्रकृति तक कई कारकों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

कर्षण शक्ति

सिर्फ घरों और व्यवसायों में बिजली की खपत नहीं होती है। यहां सब कुछ स्पष्ट है, आपको तटस्थ बस के सापेक्ष 220 वोल्ट एसी या 50 हर्ट्ज की आवृत्ति पर चरणों के बीच 380 वी लागू करने की आवश्यकता है। लेकिन शहरी विद्युत परिवहन भी है। ट्राम और ट्रॉलीबसों को एक वोल्टेज की आवश्यकता होती है जो वैकल्पिक नहीं, बल्कि स्थिर होती है। और अलग। ट्राम के संपर्क तार (जमीन के सापेक्ष, यानी रेल) पर 750 वोल्ट होना चाहिए, और ट्रॉलीबस को एक कंडक्टर पर शून्य और दूसरे पर 600 वोल्ट डीसी की आवश्यकता होती है, रबर व्हील रक्षक इन्सुलेटर होते हैं। इसका मतलब है कि एक अलग बहुत शक्तिशाली सबस्टेशन की जरूरत है। इस पर विद्युत ऊर्जा का रूपांतरण होता है, अर्थात इसे सुधारा जाता है। इसकी शक्ति बहुत अधिक होती है, परिपथ में धारा हजारों एम्पीयर में मापी जाती है। ऐसे उपकरण को ड्राफ्ट डिवाइस कहा जाता है।

सबस्टेशन सुरक्षा

ट्रांसफार्मर और शक्तिशाली रेक्टिफायर (कर्षण बिजली आपूर्ति के मामले में) दोनों महंगे हैं। अगर वहाँ हैएक आपातकालीन स्थिति, अर्थात् शॉर्ट सर्किट, द्वितीयक घुमावदार सर्किट (और, परिणामस्वरूप, प्राथमिक एक) में एक करंट दिखाई देगा। इसका मतलब है कि कंडक्टरों के क्रॉस सेक्शन की गणना नहीं की जाती है। प्रतिरोधक ताप उत्पन्न होने के कारण विद्युत ट्रांसफार्मर सबस्टेशन गर्म होना शुरू हो जाएगा। यदि इस तरह के परिदृश्य की भविष्यवाणी नहीं की जाती है, तो किसी भी परिधीय रेखा में शॉर्ट सर्किट के परिणामस्वरूप, घुमावदार तार पिघल जाएगा या जल जाएगा। ऐसा होने से रोकने के लिए, विभिन्न तरीकों का इस्तेमाल किया जाता है। ये डिफरेंशियल, गैस और ओवरक्रैक प्रोटेक्शन हैं।

डिफरेंशियल सर्किट में करंट वैल्यू और सेकेंडरी वाइंडिंग की तुलना करता है। जब हवा में इन्सुलेशन, तेल आदि के दहन उत्पाद दिखाई देते हैं तो गैस सुरक्षा सक्रिय हो जाती है। जब करंट अधिकतम निर्धारित मान से अधिक हो जाता है तो करंट प्रोटेक्शन ट्रांसफॉर्मर को बंद कर देता है।

बिजली गिरने की स्थिति में ट्रांसफार्मर सबस्टेशन अपने आप बंद हो जाना चाहिए।

सबस्टेशन के प्रकार

वे शक्ति, उद्देश्य और युक्ति में भिन्न हैं। उनमें से जो केवल वोल्टेज को बढ़ाने या घटाने का काम करते हैं उन्हें ट्रांसफार्मर कहा जाता है। यदि अन्य मापदंडों में बदलाव की भी आवश्यकता है (सुधार या आवृत्ति स्थिरीकरण), तो सबस्टेशन को ट्रांसफॉर्मिंग सबस्टेशन कहा जाता है।

उनके वास्तुशिल्प डिजाइन के अनुसार, सबस्टेशन संलग्न किए जा सकते हैं, बिल्ट-इन (मुख्य सुविधा से सटे), इंट्राशॉप (उत्पादन सुविधा के अंदर स्थित) या एक अलग सहायक भवन का प्रतिनिधित्व करते हैं। कुछ मामलों में, जब उच्च शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है (बिजली आपूर्ति का आयोजन करते समयछोटी बस्तियों), सबस्टेशनों की मस्तूल संरचना का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी ट्रांसफॉर्मर लगाने के लिए पावर ट्रांसमिशन टावरों का उपयोग किया जाता है, जिस पर सभी आवश्यक उपकरण लगे होते हैं (फ़्यूज़, अरेस्टर, डिस्कनेक्टर्स, आदि)।

विद्युत नेटवर्क और सबस्टेशन को वोल्टेज (1000 kV या अधिक तक, यानी उच्च वोल्टेज) और पावर (उदाहरण के लिए, 150 VA से 16 हजार kVA तक) द्वारा वर्गीकृत किया जाता है।

बाहरी कनेक्शन के योजनाबद्ध संकेत के अनुसार, सबस्टेशनों को नोडल, डेड-एंड, थ्रू और ब्रांच में विभाजित किया गया है।

सेल के अंदर

सबस्टेशन के अंदर की जगह, जिसमें ट्रांसफॉर्मर, बसबार और उपकरण जो पूरे उपकरण के संचालन को सुनिश्चित करते हैं, चेंबर कहलाते हैं। इसे बाड़ या बंद किया जा सकता है। इसे आसपास के स्थान से अलग करने के तरीकों के बीच का अंतर छोटा है। बंद कक्ष एक पूरी तरह से अलग कमरा है, और गढ़ा हुआ एक गैर-ठोस (जाल या जाली) दीवारों के पीछे स्थित है। वे, एक नियम के रूप में, औद्योगिक उद्यमों द्वारा मानक डिजाइनों के अनुसार बनाए जाते हैं। बिजली आपूर्ति प्रणालियों का रखरखाव प्रशिक्षित कर्मियों द्वारा अनुमति और आवश्यक योग्यता के साथ किया जाता है, जिसकी पुष्टि एक आधिकारिक दस्तावेज द्वारा उच्च वोल्टेज लाइनों पर काम करने की अनुमति पर की जाती है। सबस्टेशन के संचालन का संचालन पर्यवेक्षण मुख्य स्विचबोर्ड के पास स्थित एक इलेक्ट्रीशियन या पावर इंजीनियर द्वारा किया जाता है, जो सबस्टेशन से दूर स्थित हो सकता है।

वितरण

एक और महत्वपूर्ण कार्य है जो बिजली सबस्टेशन करता है। विद्युत ऊर्जा के बीच वितरित की जाती हैउपभोक्ताओं को उनके मानकों के अनुसार, और इसके अलावा, तीन चरणों का भार यथासंभव समान होना चाहिए। इस कार्य को सफलतापूर्वक हल करने के लिए, वितरण उपकरण हैं। स्विचगियर एक ही वोल्टेज पर काम करता है और इसमें ऐसे उपकरण होते हैं जो स्विचिंग करते हैं और लाइनों को ओवरलोड से बचाते हैं। स्विचगियर ट्रांसफार्मर से फ़्यूज़ और ब्रेकर (एकल-पोल, प्रत्येक चरण के लिए एक) द्वारा जुड़ा हुआ है। स्थान के अनुसार वितरण उपकरण खुले (खुली हवा में स्थित) और बंद (घर के अंदर स्थित) में विभाजित हैं।

सुरक्षा

विद्युत सबस्टेशन में किए गए सभी कार्यों को विशेष रूप से जोखिम भरा के रूप में वर्गीकृत किया गया है, इसलिए, श्रम सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए आपातकालीन उपायों की आवश्यकता होती है। मूल रूप से, मरम्मत और रखरखाव पूर्ण या आंशिक ब्लैकआउट के साथ किया जाता है। वोल्टेज के डिस्कनेक्ट होने के बाद (इलेक्ट्रीशियन कहते हैं "हटा दिया गया"), बशर्ते कि सभी आवश्यक सहनशीलताएं हों, आकस्मिक सक्रियण को रोकने के लिए वर्तमान-वाहक सलाखों को आधार बनाया गया है। चेतावनी के संकेत "लोग काम कर रहे हैं" और "चालू न करें!" भी इसके लिए अभिप्रेत हैं। उच्च वोल्टेज सबस्टेशन की सेवा करने वाले कर्मियों को व्यवस्थित रूप से प्रशिक्षित किया जाता है, और कौशल और अर्जित ज्ञान की समय-समय पर निगरानी की जाती है। टॉलरेंस नंबर 4 1 kV से अधिक के विद्युत प्रतिष्ठानों पर काम करने का अधिकार देता है।