Что такое высокая сторона и низкая в электросетях?
Такая терминология весьма условна.
«Высокой» стороной в электроэнергетике принято назвать напряжение, поступающее на первичную обмотку трансформатора со стороны (например) ЛЭП. Как правило это напряжение более высокое, чем снимаемое со вторичной обмотки трансформатора. Поэтому напряжение со вторичной обмотки условно называют «низкой стороной».
«Высоким » напряжением считается напряжение свыше 1000 в. Все что ниже (включая 999 вольт) — считается «низким напряжением». Есть еще «сверхнизкое напряжение» — напряжение менее 42 вольт.
Низкая сторона — это до 1000 вольт, высокая — свыше 1000 вольт
Речь наверное идет о распределительных подстанциях. Высокая сторона — это высоковольтный ввод — обычно 6 — 10 тысяч вольт и выше. Низкая сторона соответственно вторичная обмотка напряжением 380 вольт и распредустройство, которое к ней подключено и от которого питаются потребители.
Что такое высокая сторона в электрике
Высокая сторона — все, что выше 1000 вольт (1 кВ). Для передачи электроэнергии потребителю от электростанции с наименьшей токовой нагрузкой на провода, используется более высокое напряжение, чем то, которым мы пользуемся в повседневной жизни. Электроэнергия напряжением выше 1000 Вольт поступает на первичную обмотку трансформатора в подстанции. Обычные номиналы напряжения — 6 кВ, 10 кВ и т.п.
Низкая сторона — все, что ниже 1000 Вольт (1 кВ). Электроэнергия, снимаемая со вторичной обмотки трансформатора в подстанции, которая распределяется до конечного потребителя или для оборудования на производствах. Обычно это 380 Вольт в трехфазной сети, 220 Вольт в однофазной. На производствах может использоваться и не привычное нам напряжение 660 или 127 Вольт.
Что такое высокая и низкая сторона в подстанциях?
В распределительных трансформаторных подстанциях высокой стороной называют напряжение, которое поступает на первичную обмотку со стороны ЛЭП или от другого источника. Оно может составлять 1000 В и более. Низкая сторона — это напряжение, которое снимают со вторичной обмотки. Его значение 380-400 В. К низкой стороне подстанции подключают распределительное устройство для питания потребителей.
Особенности стороны высокого напряжения:
- Защита от атмосферных перенапряжений согласно правилам грозозащиты.
- Установка плавких предохранителей для защиты трансформатора или комплектной трансформаторной станции наружной установки.
- Соединение выключателей с устройствами автоматической защиты для быстрого срабатывания при перегрузах и токах короткого замыкания.
- Включение предохранителей в оба провода для защиты подстанции от перенапряжений и повреждений. На низкой стороне подключение производят только в незаземленные кабели с целью защиты от перегрузок, возникающих при неправильном включении измерительных приборов, ошибок в заземлении или при коротком замыкании на подключенной линии нагрузок.
Напряжение на высокой стороне можно определить по показаниям вольтметра, который подключен на выходе из трансформатора. Он показывает низшее напряжение. Высшие параметры рассчитывают по коэффициенту трансформации конкретной установки.
Установка аппаратуры и коммутационных устройств на обеих сторонах подстанции регламентируется требованиями ГОСТ, ПУЭ, других отраслевых стандартов. При монтаже необходимо руководствоваться проектной документацией. Идеальный вариант, когда установкой подстанции, испытанием, подключением сторон высокого и низкого напряжения занимается специализированная фирма или электролаборатория.
Наши услуги
Круглосуточная диспетчерская служба
Экскурсия на подстанцию 220/110/20
Прежде чем электричество с электростанции попадает к нам в розетку, его напряжение сначала увеличивают до сотен тысяч вольт, а потом обратно понижают до 220В. Делают такие преобразования на трансформаторных подстанциях.
Самая главная характеристика подстанции — уровни напряжения по верхней и нижней стороне. То что написано в заголовке как раз и означает что на верхней стороне 220 тысяч вольт, а на нижнем два уровня напряжения 110 и 20 кВ. То есть по сути это две подстанции на одной территории. А в нашей розетке согласно классификации энергетиков 0,4кВ, это потому. что между фазами 400 вольт (раньше было 380 но стандарты давно поменялись).
Начинается подстанция с открытого распределительного устройства с инструктажа по технике безопасности, затем идем на верхнюю сторону подстанции в открытое распределительное устройство — ОРУ.
На общем плане видна ЛЭП, разъединители, элегазовые выключатели, и порталы с секциями шин.
Порталы это металлические конструкции над всем видимым хозяйством, а секцией шин называют часть схемы подстанции которую можно выключателями и разъединителями от остальной схемы отключить. Данная подстанция способна питаться с любого конца линии электропередач, а также может линию разъединить. Не знаю на счет именно этой ЛЭП, но в отличии от шнура питания вашего ПК, в котором ток всегда поступает из розетки, линии электропередач высокого напряжения по больше части включены в единую энергосистему и энергия по таким линиям может перетекать от разных источников (расположенных с разных сторон линии) к разным потребителям в разное время. Для этого все генераторы включенные в единую сеть работают строго синхронно.
Коммутации линии 220 кВ выполняются элегазовыми выключателями.
Элегаз или гексафторид серы закачивают в выключатели для лучшего гашения дуги при разъединении контактов. Все замечали искру в выключателе дома или в розетке при выключении вилки, — вот тот же принцип, но на много порядков больше. Бывают вакуумные, масляные выключатели, но самыми надежными на сегодня для такого уровня напряжения считаются элегазовые.
На фото я показал манометр, его видно с земли, чтобы работник мог диагностировать утечку газа. Данную модель выключателя при вытекшем газе выключать под нагрузкой нельзя — он разрушится.
Также на Российских подстанциях обязательно присутствуют разъединители:
Это по сути тоже выключатель, но полностью открытый, отключать разъединитель можно только без нагрузки. Нужен он для создания «Видимого физического разрыва» — это обязательное условие безопасного выполнения работ на объектах подстанции. То есть мало отключить элегазовым выключателем и заземлить, нужно чтобы был виден физический разрыв.
Выключатели и разъединители могут управляться как с пульта управления подстанцией, так и в ручную с помощью специальных рукояток.
Одно из интересных для электронщика устройств: высокочастотный заградитель
По сути катушка и конденсатор составляют LC — фильтр, который не пропускает в сеть высокочастотный сигнал. А высокочастотный сигнал идет с другой подстанции или электростанции, его частота в районе 40 кГц, и используется для передачи информации, в основном системой защиты и автоматики. Скорость передачи очень низкая, но надежность способа себя доказала десятилетиями и данный тип связи обязателен при построении подобных объектов. Мощность сигнала порядка 1кВ и его очень сложно технически исказить или заглушить.
Измерить напрямую токи и напряжения в таких сетях приборами невозможно, поэтому для работы автоматики и измерений используются трансформаторы. Трансформатор тока мы видели на картинке с элегазовым включателем, а трансформаторы напряжения выглядят так:
После преобразования получаем максимум 100 вольт или 5 ампер — на эти значения настроены все щитовые измерительные приборы и устройства РЗА (релейной защиты и автоматики). В отличие от стандарта промышленных контроллеров: 1-10В и 4-20мА, уровни в 100В и 5А гораздо устойчивее к помехам.
Еще одно устройство по верхней стороне — защита от перенапряжения:
При ударе молнии сопротивление варистора резко падает и сбрасывает лишнюю энергию в землю. И да срабатывает он на 190кВ, потому как в ЛЭП 220кВ каждая фаза относительно земли имеет потенциал меньше 190кВ.
А вот и сердце подстанции — автотрансформатор 250МВА (мегавольтампер):
Трансформатор имеет множество устройств обеспечения его работы и защиты. При пожаре тушится водой, хотя масло водой и не тушится, но если денег на пенохозяйство нет, и очень хочется то можно и водой. Используется система распылителей при работе которой вокруг трансформатора образуется облако пара и воды, которое перекрывает доступ кислорода и пожар прекращается.
Автотрансформатором он называется потому, что имеет соединение между первичной и вторичной обмотками как в ЛАТРе — и считается, что КПД у него выше чем у классического трансформатора.
Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки 110 и 10. Обмотка 10 кВ используется только для обеспечения собственных нужд. Как показала практика, если обмотку 10Кв нагрузить по номиналу, то образуются не предусмотренные электромагнитные поля и болты, которыми прикручено дно трансформатора начинают светиться.
Нагрузка в сети не постоянная и данный трансформатор обеспечивает еще и регулировку напряжения под нагрузку
Ручку можно крутить только во время ремонта и настройки, в рабочее время — только электропривод и автоматика.
На всей высокой стороне (высокой кстати называют ее по уровню напряжения, физически все в одной плоскости) постоянно слышен треск разрядов и это довольно быстро утомляет.
После автотрансформатора начинается низкая сторона с уровнем напряжения 110
Здесь все тоже самое: открытое распредустройство, выключатели, порталы, секции шин…
Разъединители и выключатели:
И электроэнергия отправляется на другие подстанции
Но есть еще и вторая низкая сторона, начинается после трансформатора 110/20
Трансформатор поменьше, система охлаждения пассивная, это уже классический трансформатор, а не автотрансформатор. Но все системы осушения масла и воздуха, защиты тоже присутствуют. На стороне 110 тишина, треска разрядов совсем нет.
Самая низкая сторона подстанции — 20кВ. представлена ЗРУ — закрытым распределительным устройством
Если на ОРУ 220 кВ ближе 4-х метров к токоведущим частям приближаться запрещено, то в ЗРУ 20кВ можно спокойно прикасаться к оборудованию
Все закрыто, промаркировано, управляется с пульта или вручную, открыть просто так ячейку невозможно — все блокируется автоматикой.
Для ремонта ячейки выкатываются на таких тележках:
Для контроля и управления используются отечественные контроллеры:
Далее напряжение 20кВ поступает в местные подстанции по подземным кабелям. Сети напряжением выше 0,4кВ изолированы от земли (ну не совсем 100% но привычного нуля в таких сетях нет). При пробое на землю ток все-таки течет, но воспринимается как обычное потребление, а дуга при этом портит изоляцию кабеля и в конечном счете приводит к его повреждению и межфазному замыканию. Чтобы это предотвратить придумали специальную систему:
На три фазы кабеля ставят трансформатор со средней точкой, и при равной нагрузке на фазы напряжение в средней точке относительно земли равно нолю, а при замыкании на землю напряжение возрастает и является индикатором проблемы. Для определения конкретного кабеля. в котором произошло замыкание используют большие резисторы.
Также существуют дугогасящие катушки, которые позволяют компенсировать разность потенциалов, погасить дугу, и по рассказам иногда изоляция затягивается и ремонта кабеля не требуется.
Главный пульт подстанции:
на шкафах нарисована схема подстанции и элементы управления вписаны в схему — перед входом строго напомнили никакие ручки не крутить и ничего не нажимать. За пультом куча шкафов с системами питания переменного и постоянного тока (вся защита работает на полностью автономной сети постоянного тока), систем сигнализации, пожаротушения и т.п. Все закрыты.
Вот так выглядит устройство высокочастотной связи, то самое, что подключено до высокочастотного заградителя и общается с себе подобными на других подстанциях.
В заключении нас пустили в зал телеметрии и РЗА: Ожидал чего-то интересного, но зал был заполнен закрытыми шкафами с непонятными аббревиатурами. Времени уже не оставалось и расспросить подробности не удалось.
Вот так выглядит один из шкафов, где что-то видно:
На фото универсальные преобразователи уровней, которые преобразуют 100В 5А в 24В 20мА
Часть РЗА собрано на механических реле, часть на логических контроллерах. Вся информация выводится на рабочее место диспетчера на экране ПК, откуда может и управляться. Также вся информация поступает на центральный диспетчерский пункт сетевой организации.
На этом наша экскурсия закончилась, сдали каски и еще раз со стороны взглянув на ОРУ, в сопровождении охраны покинули территорию.
С точки зрения меня как ИТ-шника, подходы к защите, блокировкам, управлению, контролю организованы на высшем, можно сказать «железном» уровне — вполне можно позаимствовать при построении информационных систем.