Saugos ir kontrolės pagrindas: skirstomųjų įrenginių naudojimas elektrinėje

Sudėtingoje jėgainės ekosistemoje – ar tai šiluminė, branduolinė, vandens ar saulės energija – elektros gamyba yra tik pusė mūšio. Pagaminus elektros energiją, ji turi būti kontroliuojama, apsaugota ir paskirstoma į tinklą arba pagalbines sistemas pačioje gamykloje. Ši svarbi funkcija tenka skirstomiesiems įrenginiams.

Skirstomieji įrenginiai yra elektros atjungimo jungiklių, saugiklių, grandinės pertraukiklių ir susijusios valdymo įrangos rinkinys, naudojamas elektros įrangai izoliuoti, apsaugoti ir reguliuoti. Be skirstomųjų įrenginių elektrinė negalėtų saugiai ar patikimai veikti. Jis tarnauja kaip centrinė nervų sistema ir pagrindinis gamyklos elektros infrastruktūros saugos mechanizmas.

Čia pateikiami pagrindiniai skirstomųjų įrenginių naudojimo būdai elektrinėje.

1. Grandinės apsauga (izoliacija)

Svarbiausias skirstomųjų įrenginių vaidmuo yra apsaugoti gamyklos turtą nuo žalos, kurią sukelia elektros gedimai. Elektrinės veikia esant didžiulėms įtampoms ir srovėms. Jei įvyksta gedimas, pvz., trumpasis jungimas, perkrova ar įžeminimo gedimas, susidaręs elektros lankas gali katastrofiškai sugadinti generatorius, transformatorius ir kabelius per milisekundes.

Skirstytuvuose yra automatiniai jungikliai, skirti aptikti šias neįprastas sroves ir beveik akimirksniu nutraukti elektros srautą. Atskirdami sugedusią tinklo ar gamyklos pagalbinės sistemos dalį, skirstomieji įrenginiai apsaugo nuo pakopinių gedimų, kurie gali sunaikinti milijonus dolerių vertės įrangą arba visiškai nustoti elektrinę.

2. Veiklos valdymas ir perjungimas

Elektrinės neveikia pastovios būsenos; jie turi pakilti, nusileisti ir perkonfigūruoti savo elektros išdėstymą, kad atitiktų techninės priežiūros ar kintančius tinklo poreikius.

Skirstomieji įrenginiai suteikia apkrovos mažinimo ir perjungimo priemones. Operatoriai naudoja skirstomuosius įrenginius:

Prijunkite generatorius prie pakopinio transformatoriaus, kad jie būtų perduodami į tinklą.

Atjunkite generatorius techninei priežiūrai arba degalų papildymui.

Perkelkite pagalbines maitinimo apkrovas iš pagrindinio generatoriaus į atsarginį šaltinį (pvz., paleidimo transformatorių arba dyzelinį generatorių) paleidimo arba išjungimo procedūrų metu.

Ši galimybė perkonfigūruoti elektros tinklą užtikrina, kad gamykla gali veikti net dalinių gedimų ar įprastinės priežiūros metu.

3. Techninės priežiūros saugos izoliacija

Elektrinės reikalauja nuolatinės priežiūros, kad būtų užtikrintas patikimumas. Kad techninės priežiūros brigadai dirbtų su aukštos įtampos įrenginiais, jie turi būti tikri, kad įranga yra išjungta ir negali būti netyčia vėl įjungta.

Skirstomieji įrenginiai palengvina saugią izoliaciją naudojant tokias funkcijas kaip įžeminimo jungikliai ir matomi pertraukimo kontaktai. Išjungus (atjungus) grandinės pertraukiklį ir uždarius įžeminimo jungiklį, jis įžemina grandinę, užtikrindamas, kad bet kokios sukeltos srovės ar atsitiktinis pakartotinis uždarymas nepakenktų su įranga dirbantiems darbuotojams. Ši funkcija yra labai svarbi norint laikytis griežtų darbo saugos standartų.

4. Sinchronizavimas

Elektrinėje prieš prijungiant generatorių reikia tiksliai sinchronizuoti su tinklu. Jei generatorius yra nefaziškai prijungtas prie tinklo, tai sukelia stiprų mechaninį smūgį, kuris gali nulaužti turbinos velenus ir sugadinti generatorių.

Perjungimo įrenginių skydai dažnai apima sinchronizavimo įrangą arba yra su ja sąsaja. Skirstomieji įrenginiai suteikia mechanizmą (jungtuvą), kuris užsidaro tik tada, kai generatoriaus įtampa, dažnis ir fazės kampas puikiai atitinka tinklą. Tai užtikrina sklandų ryšį be mechaninio ar elektrinio įtempimo.

5. Pagalbinis energijos paskirstymas

Pati elektrinė yra didžiulis elektros vartotojas. Jam reikia maitinimo katilų tiekimo siurbliams, aušinimo vandens sistemoms, ventiliatoriams, apšvietimo ir valdymo sistemoms valdyti. Tai žinoma kaip pagalbinė apkrova.

Paprastai gamyklos skirstomieji įrenginiai skirstomi į dvi kategorijas:

Generatoriaus skirstomieji įrenginiai: valdo aukštos įtampos išėjimą iš generatoriaus į perdavimo sistemą.

Pagalbiniai skirstomieji įrenginiai: paskirsto vidutinės įtampos galią (paprastai nuo 3,3 kV iki 13,8 kV) gamyklos vidaus varikliams ir didelei įrangai.

Juodojo paleidimo scenarijaus metu (įrenginio paleidimas iš naujo be išorinio tinklo maitinimo) skirstomieji įrenginiai valdo galios paskirstymą iš atsarginių dyzelinių generatorių į esminius pagalbinius įrenginius, reikalingus pagrindinei turbinai ir katilui iš naujo paleisti.

6. Tinklo stabilumo didinimas

Šiuolaikiniuose skirstomuosiuose įrenginiuose įrengtos sudėtingos apsaugos relės. Šios relės iš esmės yra kompiuteriai, kurie stebi srovę, įtampą ir dažnį realiuoju laiku. Jei tinkle atsiranda trikdžių (pvz., nukrenta dažnis), skirstomieji įrenginiai gali automatiškai išjungti generatorių, kad apsaugotų jį nuo pažeidimų, arba, atvirkščiai, išjungti neesmines apkrovas, kad įrenginys būtų prijungtas prie tinklo.

Reaguodami greičiau, nei galėtų bet kuris operatorius, skirstomieji įrenginiai prisideda prie platesnio elektros tinklo stabilumo ir neleidžia vietiniams gedimams virsti plačiai paplitusiais elektros energijos tiekimo sutrikimais.

Elektrinėse naudojamų skirstomųjų įrenginių tipai

Konkretus skirstomųjų įrenginių naudojimas priklauso nuo įtampos lygio:

Žemos įtampos (LV) skirstomieji įrenginiai: naudojami apšvietimui, mažiems varikliams ir galiai valdyti (paprastai mažesnė nei 1000 V).

Vidutinės įtampos (MV) skirstomieji įrenginiai: gamyklos darbinis arkliukas, naudojamas dideliems varikliams (siurbliams, ventiliatoriams) ir pagalbiniams transformatoriams. Čia dažnai atsiranda pati svarbiausia apsauga.

Aukštos įtampos (HV) skirstomieji įrenginiai: yra skirstykloje, jungiantys įrenginį prie perdavimo tinklo. Dėl savo kompaktiško dydžio ir patikimumo atšiaurioje aplinkoje tai dažnai yra dujų izoliuotas skirstomasis įrenginys (GIS).