Transformers og tengivirki íhlutir útskýrðir

Þú hefur séð þær alla ævi: þessar gráu, sívalu dósir sem sitja ofan á veitustangum í hverfinu þínu. Svo venjulegt að við gefum þeim varla gaum, en þeir gera eitthvað næstum töfrandi sem gerir nútímalífi okkar kleift að vera til. Þessi tæki, þekkt sem spennir, eru ósungnar hetjur sem takast á við stærstu áskorunina við að flytja rafmagn frá raforkuveri heim til þín.

Rafmagn sem fer í gegnum víra er svipað og vatn sem fer í gegnum rör. Til að flytja mikið afl í marga kílómetra, nota veitufyrirtæki mjög sterka rafmagns „ýta“ eða spennu. Að reyna að senda það með lágum,-öruggum þrýstingi á heimilinu væri eins og að þrýsta vatni yfir landið í gegnum garðslöngu – megnið af orkunni myndi tapast fyrir núningi og hita. Reyndar, samkvæmt iðnaðargögnum, ef við tvöföldum spennuna, getum við dregið úr þessu orkutapi um 75%. Þess vegna þarf að kæla spenna niður; meðhöndlun slíkrar orku er heitt starf.

Og hér er ástæðan fyrir því að straumbreytirinn skipta máli. Í raforkuveri hækkar risastór „þrepa upp-spennir spennuna upp á þjóðvegastig svo hún getur farið langt í burtu. En þetta háþrýstingsrafmagn myndi sprengja sjónvarpið þitt beint úr kassanum. Eftir því sem krafturinn kemst nær þér byrjar fullt af „stiga-neðri“ spennum í tengivirkjum að lækka þrýstinginn svo þeir geti sent hann til þíns svæðis. Og þessi síðasta gráa dós á stönginni fyrir utan gluggann þinn er síðasta, mikilvægasta skrefið. Inni í þessum íláti eru nokkrar spólur og einhver kæliolía, sem fjallar um það sem er inni í aflspenni, sem framkvæmir síðasta „skrefið-niður“. Það tekur hverfisspennu-og lækkar hana niður í öruggt, nothæft stig sem knýr ljósin þín og hleður símann þinn, fullkomlega fullkomnar ótrúlega ferð rafmagnsins.

Transformers eru einn mikilvægasti þátturinn í aðveitustöð, en raunverulegur tilgangur þessarar aðstöðu er miklu meiri en það. Ef spenni er gírskipting þá er tengivirkið öll umferðargatnamótin. Ímyndaðu þér það sem Grand Central Station raforkukerfisins: annasamur staður þar sem rafmagni er ekki bara skipt um, heldur einnig raðað út, beint og sent á alls kyns mismunandi staði. Og hér á sér stað hinn raunverulegi galdur við að reka svo risastórt dreifikerfi rafnets.

Rétt eins og annasöm lestarstöð sér um lestir sem koma frá mörgum mismunandi borgum, sér búnaður aðveitustöðvar um rafmagn sem kemur frá ýmsum stöðum – kannski fjarlægri vindorkuveri á einni línu og nærri-virkjun á annarri. Með fullt af risastórum rofum virkar það sem flugumferðarstjóri fyrir rafeindir. Það getur sent orku til tiltekins hverfis sem þarf á því að halda, breytt orku í kringum vandræðastað eða blandað saman uppsprettum svo það sé alltaf nóg framboð til að mæta eftirspurninni. Þessi mikilvæga flokkunaraðgerð er ástæða þess að tengivirkjum er komið fyrir á þessum sérstöku stöðum. Þær eru mótin milli hinna víðáttumiklu, langa- „milliríkjahraðbrauta“ rafmagns og smærri „borgargatna“ sem þjóna hverfum okkar. Þetta eru nauðsynlegir af-afakstursbrautir og tengibrautir sem láta allt virka. En með allan þann kraft sem fer í gegnum aðeins einn stað, hvað ef eitthvað brotnar, segjum að tré detti á línu í stormi?

Sú tiltekna atburðarás - trjágrein sem fellur, eldingu eða bilun í búnaði - veldur hættulegu ástandi sem kallast bilun eða skammhlaup. Hugsaðu um það sem stóran leka í raforkukerfinu allt í einu. Frekar en að fara niður fyrirhugaða leið reynir gríðarmikill kraftur til að taka flýtileið, stofna í hættu og rífa allt sem tengist henni. Til að koma í veg fyrir þessa hörmung hefur aðveitustöðin sína eigin vörn: aflrofann.

Þeir eru frábrugðnir litlu rofunum í brotakassanum heima hjá þér; þetta eru risastór, ofur-hröð öryggistæki. Þegar bilun finnst leysir tengivirkisrofinn næstum í einu og stöðvar rafmagnsflæði með handafli. Virkar sem sjálfvirkur neyðarventill sem klippir strax skemmdan hluta raflínunnar frá restinni af netinu. Aðalstarf straumrofa í aðveitustöð er þessi skjóta, verndandi einangrun.

Ólíkt gamaldags öryggi sem er einn-notahlutur sem bráðnar til að brjóta hringrás, þá er hægt að endurstilla þessa risastóru rofar. Eftir að starfsmenn veitustofnana hafa lagað raunverulegan skaða (eins og að taka burt fallna trjágrein), er óhætt að endurstilla rofann og koma rafmagninu á aftur. Þessi hæfileiki til að virka sem endurstillanlegur,-háspennurofi er einn mikilvægasti eiginleiki nútíma spennuvarnartækja og netstjórnunar. Án þeirra gæti ein bilun valdið domino-áhrifum sem leiða til myrkvunar sem hefur áhrif á heilt svæði. En þessir háspennu rofahlutar virka aðeins þegar eitthvað er að. Hvernig heldur tengivirkið öllu því öfluga rafmagni á öruggan hátt á afmörkuðum slóðum við venjulega notkun? Og það gerir önnur ósungin hetja sem þú hefur líklega séð áður.

Rafmagn er eins og vatn, það vill finna auðveldustu leiðina. Rafmagnslínur úr málmi eru frábærir leiðarar, þær eru fullkomnar hraðbrautir fyrir rafmagn. En stóri stálturninn sem styður hann er líka góður leiðari, sem gefur fólki auðvelda en hættulega leið til að komast niður til jarðar. Ef spennuvírinn snertir turninn fer öll sú orka til spillis og turninn verður hættulegur vegna þess að hann verður rafvæddur.

Til að stöðva þennan rafmagnsleka er sérstök hindrun sett á milli raflínunnar og turnsins. Það er verk einangrunarmannsins. Þú hefur séð þá sem stafla af keramik, gleri eða fjölliða diskum sem hanga af handlegg turnsins. Þessi efni eru valin vegna þess að þau eru léleg rafleiðari. Þeir virka alveg eins og þykkir veggir vatnspípu og tryggja að rafmagnið haldist inni í vírnum þar sem það á að vera. Mismunandi gerðir af rafeinangrunartækjum eru til, en þeir eiga allir eitt sameiginlegt. Því hærri sem spennan er, því meiri þrýstingur þarf rafmagnið að fara út, þannig að þú sérð fullt af þessum diskum spennta saman á stórum flutningslínum - fleiri diskar þýða betri einangrun. Þessir mikilvægu aðveitustöðvarhlutar og háspennurofahlutar eru fyrsta varnarlínan gegn því að rafmagn sleppur. En hvað ef rafmagnið kemur ekki frá virkjuninni heldur ræðst að ofan í formi eldinga?

Elding er bein högg á raforkukerfið og sprautar milljónum volta á einni míkrósekúndu. Aflrofar er góður í að takast á við vandamál sem safnast upp inni í kerfinu, en það er of hægt að bregðast við svona snöggum utanaðkomandi árásum. Fyrir þessa tilteknu hættu hafa aðveitustöðvar sinn sérstaka lífvörð - eldingavarann. Þeir eru yfirleitt háir postulínshólkar sem má finna við hlið stórra véla og vaka yfir hættu sem stafar að ofan.

Hugsaðu um handfangið sem neyðarútgang fyrir rafmagn. Undir venjulegum kringumstæðum gerir það ekki neitt; þetta er bara eins og lokaður vegur. En þegar þessi mikli spennubroddur frá eldingu kemur, breytist straumbúnaðurinn í opið hlið. Bylgjuleiðsla, þetta ferli beinir hættulegri orku til að hafa einfalda leið út með því að fylgja leiðinni beint í jörðu og forðast dýra spennubreyta. Það stýrir eyðileggingarkraftinum á öruggan hátt frá aðalaflflæðinu, sem gerir það í grundvallaratriðum frábrugðið aflrofa. Rofi er rofi sem opnast til að stöðva allt flæði. Það gerir það að einu mikilvægasta spennivarnarbúnaðinum. Meginhlutverk eldingavarnarmanna er að taka á móti þessum stóru stökkum, svo þeir valdi ekki milljóna dollara tjóni á helstu hlutum tengivirkisins. Nú þegar við vitum hvernig aðveitustöðvar eru verndaðar fyrir utanaðkomandi hættum, hvað gerist með allan þann kraft eftir að hann hefur verið fluttur inn á öruggan hátt?

Eftir að rafmagnið hefur verið geymt á öruggan hátt í tengivirkinu þarf að skipuleggja það og stýra því. Ímyndaðu þér að tengivirkið sé upptekinn flugvöllur; þú myndir ekki vilja að allar flugvélar reyndu að lenda á sömu flugbrautinni í einu. Til þess er rúllustangur. Busbar er bara risastór og þung-rafsnúra – stór málmbútur sem þjónar sem fundarstaður. Þangað fara allar aðkomandi háspennulínur, þaðan koma allar útleiðarlínur, ein stór og stöðug raforkulaug. Þessi miðstýring orku er meginhugmyndin að baki því hvernig tengivirki raða saman rásrunum sínum.

Auðvitað þurfum við að hafa stjórn á þessu flæði. Hvað gerum við þegar búnaður þarf að vinna á honum? Við getum ekki bara slökkt á öllu rafmagni. Þetta er það sem aftengingarrofar gera. Þessir háspennurofahlutar virka sem stórar dráttarbrýr fyrir rafmagn. Þegar rofi er opinn er stórt, augljóst loftrými sem rafmagnið getur ekki hoppað yfir, þannig að hluti aðveitustöðvarinnar verður einangraður og öruggur fyrir fólk að laga. Lokað þýðir að „brúin“ er niðri og krafturinn flæðir frjálslega.

Þegar við setjum þessar tvær hugmyndir saman fáum við hversu sveigjanlegt tengivirkið er. Netfyrirtæki geta breytt raforku með því að nota rofa til að tengja eða aftengja ýmsar línur frá miðlægu rásinni. Þeir geta skipt um rafmagn á flugu með því að nota rofa. Þannig að þeir geta tekið eina raflínu af til viðgerðar og haldið restinni í gangi, sem kemur í veg fyrir að allir fái rafmagnslaust. Það er þessi sambland af miðlægri dreifingu (samgöngustöng) og nákvæmri stýringu (rofa) sem gerir tengivirkið svo gott. Næst þegar þú ferð framhjá tengivirki gætirðu tekið eftir því að þessir hlutar verða fyrir utan í einhverju sem kallast loft-einangruð hönnun. En í stórborg gæti þetta allt passað inni í byggingu í minni gas-einangruðu tengivirki. Nú þegar þú veist hverjir eru aðalspilararnir geturðu byrjað að sjá ristina ekki sem einhvers konar leyndardóm, heldur sem kerfi sem þú hefur skilning á.

Áður gæti rafmagnsnetið hafa birst sem óþekkt, óaðgengilegt net. Þessi suðandi, afgirti garður meðfram þjóðveginum var bara haugur af torkennilegum málmmannvirkjum. En nú geturðu séð það eins og það er í raun og veru – vel-samstilltur hópur fólks sem vinnur hörðum höndum að því að koma rafmagni til þín. Með því að þekkja mikilvægu leikmennina geturðu lært um hvernig rafstöðvar virka.

Helstu hlutar aðveitustöðvar hafa allir mikilvæg störf:

Transformer: Gírskiptir fyrir spennu sem hækkar eða lækkar.

Hringrásarrofi: Það er „öryggisrofinn“ sem kemur í veg fyrir að hlutir fari úrskeiðis.

Einangrunarefni: „Varinn“ sem heldur sterku rafmagni á leið sinni.

Lightning Arrester: Lífvörðurinn gegn eldingum.

Rútur og rofar: „umferðarstjórar“ til að stýra orkuflæði. Næst þegar þú keyrir fram hjá tengivirki eða lítur upp á veitustaur muntu kannast við það. Ekki bara þraut, heldur þögult, öflugt lið sem vinnur saman. Og þú munt sjá gírskiptin, öryggisrofann, forráðamenn sem allir gera hlutina sína. Þú veist núna hvað spennar og aðveitustöðvar gera og hvernig ósýnilega ferð orkunnar verður sýnileg beint fyrir framan þig.

Hafðu samband núna