Sistema di alimentazione: dispositivo, funzionamento

L'elettricità è attualmente la fonte di energia più richiesta, garantendo la fornitura di imprese industriali, abitazioni private, edifici pubblici e altre strutture. Inoltre, quantità significative di energia elettrica consumano infrastrutture, ingegneria e comunicazioni commerciali, non correlate alle strutture produttive e al settore privato. Allo stesso tempo, il sistema di alimentazione (ESS) può avere un'organizzazione tecnica diversa, a seconda delle condizioni operative e dei requisiti del cliente.

I compiti dei sistemi di alimentazione elettrica

Per il funzionamento di qualsiasi apparecchiatura elettrica è necessario un appropriato fonte di energia. Sebbene oggi si stiano sviluppando tecnologie che ottimizzano i processi di accumulo di altri tipi di energia, l'elettricità è ancora coinvolta nel supportare il lavoro della maggior parte dei consumatori sfruttati. Questi ultimi possono essere elettrodomestici, dispositivi elettronici, unità di produzione, apparecchi di illuminazione, stazioni di ingegneria, strumenti di costruzione, ecc. Il compito principale dell'ESS è proprio quello di fornire elettricità. Tuttavia, gli esperti non considerano questa funzione nel processo di networking.

Durante la progettazione e l'installazione di singoli componenti dell'infrastruttura di alimentazione, il compito principale di alimentazione è suddiviso in più parti o fasi del processo. Prima di tutto, il sistema di alimentazione esegue la generazione dell'energia stessa. Questa è la fase iniziale, durante la quale si forma una carica elettrica. Ulteriormente effettuato trasmissione di potenza secondo la corrispondente infrastruttura di rete, le cui caratteristiche dipendono dal luogo di installazione, dai requisiti di sicurezza, ecc. L'obiettivo finale di questo sistema sarà quello di distribuire l'energia tra diversi consumatori. Alcuni sistemi sono orientati verso un solo consumatore, fornendo il trasporto dal luogo di generazione al punto finale dell'alimentazione, ma questo è raro, soprattutto quando si effettuano interventi di manutenzione su grandi impianti industriali.

I sistemi di alimentazione del dispositivo

Il ciclo completo di realizzazione dell'approvvigionamento energetico coinvolge diversi tipi di strumenti e attrezzature di comunicazione. Questa è un'infrastruttura complessa, che comprende centrali elettriche, reti di trasmissione di energia, quadri elettrici, ecc. Prima di tutto, occorre notare le fonti di energia che lo generano. Queste possono essere centrali elettriche tradizionali, impianti di produzione di energia idrica e termica. A proposito, il principio di elaborare diversi tipi di carburante non significa che le stazioni siano focalizzate sulla fornitura di energia di un tipo diverso. Anche l'energia derivante dalla combustione di combustibili solidi, energia termica e altre fonti viene convertita in energia elettrica. E questa funzione è responsabile di un gruppo separato di sistemi, inclusi convertitori, trasformatori, raddrizzatori, convettori e altri dispositivi. Possono occupare posti diversi nell'infrastruttura generale - sia come parte del generatore di base, sia direttamente di fronte ai consumatori per la correzione delle caratteristiche.

Senza dubbio, il dispositivo del sistema di alimentazione include reti di trasferimento della carica. Per fare ciò, utilizzare le linee elettriche aeree, i condotti per cavi sotterranei e il cablaggio domestico. Dalla sorgente di generazione attraverso il convertitore, l'energia viene inviata alla linea di trasmissione. Il prossimo passo è la distribuzione. La quantità aggregata di elettricità trasportata attraverso apparecchiature di distribuzione aperte o chiuse viene trasportata a diversi consumatori. Qui, a seconda della struttura di distribuzione e consumo, è possibile utilizzare i mezzi di controllo, protezione, diagnostica e controllo dell'energia.

Progettazione di sistemi di alimentazione

Creazione di un progetto SE significa lo sviluppo della documentazione, sulla base della quale gli artisti realizzeranno in pratica una infrastruttura che fornisce servizi energetici ai consumatori. La documentazione stessa può essere presentata sotto forma di diagrammi, descrizioni, grafici, tabelle e disegni. Di norma, il design implica la scomposizione iniziale dell'intero complesso in più sottosistemi. Grazie a questo approccio, il sistema di alimentazione è ottimizzato in base ai requisiti specifici per ciascun segmento di infrastruttura.

Indipendentemente dalla gerarchia dei sistemi, le installazioni elettriche sono la base del progetto. Lo specialista valuta e forma le connessioni più vantaggiose tra installazioni elettriche, sottostazioni di trasformatori, consumatori e dispositivi elettrici intermedi che formano una rete fino a 1 kV o più di 1 kV. Il concetto di benefici in questo caso è multiforme.

In base ai requisiti delle normative, la progettazione dei sistemi di alimentazione elettrica dovrebbe concentrarsi sull'ottimizzazione delle risorse finanziarie, sull'affidabilità, sulla sicurezza, sulla flessibilità operativa e sulla possibilità di un'ulteriore espansione del sistema. Tuttavia, il gruppo di progettazione prende come base lo sviluppo della parte tecnica i valori specifici e i parametri che riflettono i requisiti del consumatore di elettricità. Sulla base dei calcoli del sistema, i progettisti scelgono già le soluzioni ottimali per l'implementazione fisica del progetto - vengono disegnati diagrammi in cui sono indicate le stazioni, i nodi, le parti e gli elementi dei sistemi e dei sottosistemi.

Varietà di SE

Esistono diverse classificazioni dei sistemi di alimentazione, che differiscono sia nello schema generale dell'organizzazione che nella configurazione dei dispositivi utilizzati. Per cominciare, vale la pena notare che ci sono fonti di energia locali locali e sistemi a ciclo completo. Ad esempio, i sistemi di alimentazione autonomi di un'azienda, una casa o una dacia concentrano nella loro struttura l'intera gamma di compiti di approvvigionamento energetico. La loro autonomia è determinata dall'indipendenza dalla principale fonte di energia, che, tuttavia, è anche condizionata. Tali sistemi includono inverter, generatori di carburante e pacchi batteria. Questo gruppo ha anche una propria classificazione per tipo di fonte di energia accumulata. Ad esempio, le batterie e gli inverter richiedono una ricarica iniziale da una fonte centrale di elettricità. In sostanza, si tratta di drive, la cui risorsa può essere spesa in caso di interruzioni nella rete backbone. I generatori di carburante sono più indipendenti - la loro funzione è fornita da diesel o benzina.

I sistemi a ciclo completo sono già stati discussi sopra. Formano l'infrastruttura in cui la stazione-generatore di energia elettrica, attrezzature per la distribuzione e la conversione. E se i sistemi di alimentazione autonomi sono collegati per funzionare principalmente in caso di emergenza sulle autostrade, allora la potenza centrale viene calcolata sul lavoro in modalità di servizio continuo al cliente. Una classificazione separata influisce sulla classe delle centrali elettriche, che sono le principali fonti di energia.

Tipi di centrali elettriche

L'energia tradizionale è basata su centrali termoelettriche (TES). In Russia, circa il 75% dei consumatori di energia lavora su questa fonte. In questo caso, l'energia viene prodotta nel processo di combustione dei combustibili fossili, che possono essere carbone, gas, torba, ecc. Inoltre, i TPP generano non solo elettricità, ma possono anche fornire ai consumatori calore e vapore. I generatori di vapore combinati servono principalmente impianti industriali. Grandi quantità di energia elettrica consentono di generare e centrali nucleari (Centrale nucleare). La base di tali strutture è costituita da un impianto nucleare in cui i reattori sono utilizzati per generare elettricità. Come nel caso degli impianti termici, le centrali nucleari consentono ai consumatori di fornire energia termica.

Le stazioni idrologiche, geotermiche, del vento e delle maree sono meno popolari. Queste sono già fonti energetiche alternative, ai cui meriti si può attribuire energia praticamente gratuita consumata da fenomeni e risorse naturali. Tuttavia, il processo di organizzazione tecnica rende i sistemi di alimentazione elettrica di questo tipo non redditizi. Le caratteristiche di organizzazione, manutenzione e funzionamento dell'infrastruttura richiedono costi elevati, senza contare che le stesse stazioni eoliche, ad esempio, non sono in grado di fornire un'alimentazione stabile. La direzione più promettente nel campo della fornitura di energia alternativa è l'accumulo di energia solare.

Generatori di energia solare

Tali stazioni operano sui principi dell'energia solare termica, che comporta l'organizzazione del processo di assorbimento della luce solare con ulteriore distribuzione e conversione del calore accumulato. Allo stesso tempo ci sono diversi concetti tecnici per l'implementazione di tali processi. Alcune stazioni si basano sul principio del riscaldamento termico degli elementi attivi, che trasferiscono ulteriormente l'energia immagazzinata ai convertitori. Il tipo di concentrazione più diffuso nel sistema di alimentazione elettrica. In questo caso, l'energia è concentrata con l'aiuto di lenti sui pannelli di accumulo. I pannelli stessi possono anche svolgere la funzione di convertitori, fornendo elettricità pronta per l'uso in uscita. In questo caso, i generatori solari sono principalmente locali, cioè vengono utilizzati quasi nel luogo di consumo. Ad esempio, i tetti di case e imprese, sulle cui superfici sono posati pannelli solari. Tali elementi forniscono direttamente gli oggetti nella costruzione di cui sono introdotti.

Equipaggiamento protettivo

Il funzionamento di qualsiasi sistema di alimentazione richiede la connessione di costose attrezzature e risorse energetiche, che hanno una grande responsabilità. Ciò richiede anche l'introduzione di mezzi adeguati per garantire il funzionamento sicuro dell'infrastruttura. La protezione del relè del sistema di alimentazione, che si basa su dispositivi automatici che, se necessario, assicurano il taglio delle apparecchiature danneggiate o delle sezioni di distribuzione e trasferimento della carica, è obbligatoria. La composizione di tali sistemi include interruttori automatici dispositivi di input per apparecchiature di backup, controller di trasformatori, automazione del controllo di emergenza, ecc.

Distogliere l'attenzione merita e mezzi di protezione attuale. Si tratta di dispositivi differenziali e combinati, i cui compiti, in particolare, comprendono la prevenzione dei guasti a terra. La protezione isolante dei sistemi di alimentazione è una soluzione di progettazione che potrebbe non essere correlata all'automazione dei relè. Tuttavia, i sistemi di controllo sono in grado di risolvere e violazioni di strati e gusci protettivi mediante apparecchiature di misurazione.

Manutenzione tecnica di SE

I requisiti normativi richiedono il monitoraggio e la manutenzione delle reti di alimentazione per eseguire regolarmente la diagnostica e la regolazione tecnica delle apparecchiature affidate. Gli esperti dovrebbero, in conformità con il programma, verificare lo stato dei materiali di consumo e dei componenti. In particolare, è possibile sostituire singoli segmenti di cavi elettrici, parti di generatori, interruttori, prese e lampadine. La revisione del sistema di alimentazione può comportare la sostituzione di componenti di rete critici, comprese le stesse unità di trasformazione, convertitori e quadri. Ma per prendere una tale decisione, dovrebbe essere elaborato un progetto di riparazione. È preceduto dall'ispezione di aree danneggiate su mappe tecnologiche. I dipendenti dell'organizzazione di servizio identificano i guasti mediante strumenti di misura che registrano in modo permanente le caratteristiche di tensione, corrente, resistenza e altri parametri elettrici.

Funzionamento dei sistemi di alimentazione elettrica

Oltre al monitoraggio e alle ispezioni profilattiche, che vengono eseguiti come parte delle ispezioni programmate, il funzionamento dei sistemi di alimentazione elettrica viene costantemente monitorato dai punti di spedizione. Direttamente dalle zone tecnologiche di generazione, conversione e distribuzione di energia alla centrale riceve segnali sullo stato corrente dell'apparecchiatura in una particolare area. L'infrastruttura di interazione è fornita da controllori automatici associati a sensori di misura elettrici. L'elenco delle attività degli operatori comprende la gestione dei sistemi di alimentazione mediante l'immissione di fonti di energia di backup, la chiusura di apparecchiature danneggiate, il passaggio tra modalità operative, operazioni di scarico, ecc. Allo stesso tempo, l'automazione svolge un ruolo importante nei complessi di controllo, che inizialmente prendono decisioni in conformità con programmi.

conclusione

Gli esperti hanno a lungo predetto il graduale fallimento dell'umanità dall'elettricità. Certo, questo non accadrà nei prossimi decenni, ma la tendenza verso una nuova fonte di energia è ovvia. Ciò è dimostrato dai tentativi di introdurre generatori di carburanti alternativi. Tuttavia, la stabilità e l'affidabilità dei sistemi di alimentazione di questo tipo sono ancora inferiori alle stesse installazioni elettriche.

Qual è la ragione del possibile fallimento dell'elettricità? Prima di tutto sono le spese finanziarie. L'organizzazione della fornitura elettrica presenta molti vantaggi anche rispetto alle fonti energetiche tradizionali. Tuttavia, il desiderio di minimizzare i costi spinge i tecnologi a cercare altre opzioni per l'approvvigionamento energetico.