อธิบายส่วนประกอบของหม้อแปลงและสถานีย่อย

คุณเคยเห็นพวกเขามาตลอดชีวิต: กระป๋องทรงกระบอกสีเทาที่วางอยู่บนเสาไฟฟ้าในละแวกบ้านของคุณ ธรรมดามากจนเราแทบจะไม่สนใจพวกเขา แต่พวกเขาทำสิ่งมหัศจรรย์ที่ทำให้ชีวิตสมัยใหม่ของเราดำรงอยู่ได้ อุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่าหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นฮีโร่ที่ไม่ได้กล่าวถึงซึ่งรับมือกับความท้าทายครั้งใหญ่ที่สุดในการส่งกระแสไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้าไปที่บ้านของคุณ

ไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ผ่านสายไฟจะคล้ายกับน้ำที่เคลื่อนที่ผ่านท่อ ในการเคลื่อนย้ายพลังงานจำนวนมากเป็นระยะทางหลายไมล์ บริษัทสาธารณูปโภคจะใช้ "แรงดัน" หรือแรงดันไฟฟ้าทางไฟฟ้าที่แรงมาก การพยายามส่งแรงดันต่ำ-แรงดันที่ปลอดภัยในครัวเรือนก็เหมือนกับการจ่ายน้ำทั่วประเทศผ่านสายยางในสวน พลังงานส่วนใหญ่จะสูญเสียไปเนื่องจากการเสียดสีและความร้อน ตามข้อมูลทางอุตสาหกรรม ถ้าเราเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่า เราสามารถลดการสูญเสียพลังงานเหล่านี้ได้ 75% นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมหม้อแปลงจึงต้องเย็นลง การจัดการกับพลังงานประเภทนี้ถือเป็นงานที่ร้อนแรง

และนี่คือเหตุผลว่าทำไมฟังก์ชันของหม้อแปลงแบบก้าวขึ้นและลงจึงมีความสำคัญ ที่โรงไฟฟ้า หม้อแปลงไฟฟ้าแบบ "สเต็ปอัพ" ขนาดใหญ่-จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าไปที่ระดับทางหลวงเพื่อให้สามารถไปได้ไกล แต่กระแสไฟฟ้าแรงดันสูง-นั้นจะทำให้ทีวีของคุณระเบิดทันทีที่แกะออกจากกล่อง เมื่อไฟฟ้าเข้ามาใกล้คุณ หม้อแปลง "ขั้น-ลง" จำนวนมากที่สถานีย่อยจะเริ่มลดแรงดันลงเพื่อให้สามารถส่งไปยังพื้นที่ของคุณได้ และกระป๋องสีเทาอันสุดท้ายบนเสาด้านนอกหน้าต่างของคุณถือเป็นขั้นตอนสุดท้ายที่สำคัญที่สุด ภายในคอนเทนเนอร์นี้มีคอยล์และน้ำมันหล่อเย็นซึ่งจัดการกับสิ่งที่อยู่ภายในหม้อแปลงไฟฟ้า โดยดำเนินการ "ขั้นตอนสุดท้าย"- ใช้แรงดันไฟฟ้าระดับ-ในพื้นที่ใกล้เคียงและลดระดับลงสู่ระดับที่ปลอดภัยและใช้งานได้ ซึ่งจะจ่ายไฟและชาร์จโทรศัพท์ของคุณ เติมเต็มการเดินทางอันน่าทึ่งของกระแสไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์แบบ

หม้อแปลงไฟฟ้าเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของสถานีไฟฟ้าย่อย แต่จุดประสงค์ที่แท้จริงของสิ่งอำนวยความสะดวกนี้ยิ่งใหญ่กว่านั้นมาก หากหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นแบบเปลี่ยนเกียร์ สถานีย่อยจะเป็นทางแยกการจราจรทั้งหมด ลองนึกภาพว่ามันเป็นสถานี Grand Central ของระบบส่งไฟฟ้า ซึ่งเป็นสถานที่ที่มีผู้คนพลุกพล่านซึ่งไฟฟ้าไม่เพียงแต่ถูกสับเปลี่ยนไปมาเท่านั้น แต่ยังได้รับการคัดแยก เปลี่ยนเส้นทาง และส่งไปยังสถานที่ต่างๆ ทุกประเภท และนี่คือจุดที่ความมหัศจรรย์ที่แท้จริงของการใช้งานระบบจำหน่ายโครงข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่เช่นนี้เกิดขึ้น

เช่นเดียวกับที่สถานีรถไฟที่พลุกพล่านต้องจัดการกับรถไฟที่เดินทางมาจากเมืองต่างๆ มากมาย อุปกรณ์ของสถานีย่อยจะดูแลพลังงานที่มาจากสถานที่ต่างๆ อาจเป็นฟาร์มกังหันลมที่อยู่ห่างไกลในสายหนึ่งและ-ใกล้กับโรงไฟฟ้าในอีกสายหนึ่ง ด้วยสวิตช์ขนาดใหญ่จำนวนหนึ่ง มันทำงานเป็นตัวควบคุมการจราจรทางอากาศสำหรับอิเล็กตรอน สามารถส่งพลังงานไปยังพื้นที่ใกล้เคียงที่ต้องการ เปลี่ยนเส้นทางพลังงานไปรอบๆ จุดที่มีปัญหา หรือผสมแหล่งพลังงานเพื่อให้มีพลังงานเพียงพอเสมอเพื่อรองรับความต้องการ ฟังก์ชั่นการเรียงลำดับที่สำคัญนี้คือสาเหตุที่สถานีย่อยถูกวางในตำแหน่งพิเศษเหล่านั้น เป็นจุดเชื่อมต่อระหว่าง "ทางหลวงระหว่างรัฐ" อันกว้างใหญ่และยาว-ของการไฟฟ้า กับ "ถนนในเมือง" สายเล็กๆ ที่ให้บริการในละแวกใกล้เคียงของเรา เป็นทางลาดและทางแยกต่างระดับที่จำเป็น-ที่ทำให้ทุกอย่างทำงานได้ แต่ด้วยพลังทั้งหมดนั้นที่ไหลผ่านที่เดียว จะเกิดอะไรขึ้นถ้ามีอะไรพัง เช่น ต้นไม้ล้มทับเส้นระหว่างเกิดพายุ?

สถานการณ์เฉพาะนั้น เช่น กิ่งไม้ล้ม ฟ้าผ่า หรืออุปกรณ์ขัดข้อง ทำให้เกิดสภาวะที่เป็นอันตรายที่เรียกว่าฟอลต์หรือไฟฟ้าลัดวงจร ลองคิดดูว่าเป็นการรั่วไหลครั้งใหญ่ในระบบไฟฟ้าในทันที แทนที่จะไปตามเส้นทางที่ตั้งใจไว้ พลังอันมหาศาลพยายามที่จะใช้ทางลัด สร้างอันตรายและทำลายล้างทุกสิ่งที่เกี่ยวข้อง เพื่อป้องกันภัยพิบัตินี้ สถานีย่อยจึงมีระบบป้องกันของตัวเอง: เบรกเกอร์

แตกต่างจากสวิตช์เล็กๆ ในกล่องเบรกเกอร์ของบ้านคุณ สิ่งเหล่านี้เป็นอุปกรณ์รักษาความปลอดภัยขนาดใหญ่-ที่รวดเร็วเป็นพิเศษ เมื่อพบข้อผิดพลาด เบรกเกอร์ของสถานีย่อยจะเดินทางเกือบจะพร้อมกัน และหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้าด้วยมือ ทำหน้าที่เป็นวาล์วฉุกเฉินอัตโนมัติที่จะตัดส่วนที่เสียหายของสายไฟออกจากส่วนที่เหลือของเครือข่ายทันที งานหลักของเซอร์กิตเบรกเกอร์ในสถานีย่อยคือการแยกตัวป้องกันที่รวดเร็ว

แตกต่างจากฟิวส์-แบบเก่าที่-ใช้ครั้งเดียวซึ่งจะละลายเพื่อตัดวงจร เบรกเกอร์ขนาดใหญ่เหล่านี้สามารถรีเซ็ตได้ หลังจากที่เจ้าหน้าที่สาธารณูปโภคได้แก้ไขความเสียหายที่เกิดขึ้นจริงแล้ว (เช่น กิ่งต้นไม้ที่ล้มหายไป) จะปลอดภัยที่จะรีเซ็ตเบรกเกอร์และเปิดเครื่องอีกครั้ง ความสามารถในการทำงานเป็นสวิตช์แรงดันไฟฟ้าสูง-ที่รีเซ็ตได้นี้เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของอุปกรณ์ป้องกันหม้อแปลงสมัยใหม่และการจัดการกริด หากไม่มีข้อผิดพลาดเหล่านี้ ข้อผิดพลาดเพียงประการเดียวอาจทำให้เกิดผลกระทบแบบโดมิโนซึ่งนำไปสู่ไฟดับที่ส่งผลกระทบต่อทั้งภูมิภาค แต่ส่วนประกอบสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูงเหล่านี้จะใช้งานได้เฉพาะเมื่อมีบางอย่างผิดปกติเท่านั้น สถานีย่อยจะรักษากระแสไฟฟ้าแรงทั้งหมดนั้นไว้อย่างปลอดภัยในเส้นทางที่กำหนดระหว่างการทำงานปกติได้อย่างไร และนั่นคือสิ่งที่ฮีโร่ที่ไม่ได้ร้องอีกคนหนึ่งที่คุณคงเคยเห็นมาก่อน

ไฟฟ้าก็เหมือนกับน้ำ มันต้องการหาทางที่ง่ายที่สุด สายไฟโลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม เป็นทางหลวงที่สมบูรณ์แบบสำหรับการผลิตไฟฟ้า แต่หอเหล็กขนาดใหญ่ที่รองรับมันก็เป็นตัวนำที่ดีเช่นกัน ทำให้ผู้คนสามารถลงไปที่พื้นได้อย่างง่ายดาย แต่อันตราย หากสายไฟสัมผัสกับหอคอย พลังงานทั้งหมดนั้นจะสูญเปล่าและหอคอยจะเป็นอันตรายเนื่องจากจะถูกไฟฟ้าดูด

เพื่อหยุด "การรั่วไหล" ทางไฟฟ้านี้ จึงมีการวางแผงกั้นพิเศษระหว่างสายไฟกับหอคอย มันเป็นงานของฉนวน คุณเคยเห็นพวกมันเหมือนกองแผ่นเซรามิก แก้ว หรือโพลีเมอร์ที่ห้อยออกจากแขนของหอคอย วัสดุเหล่านี้ถูกเลือกเนื่องจากเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี พวกมันทำงานเหมือนกับผนังหนาของท่อน้ำ เพื่อให้แน่ใจว่าไฟฟ้าอยู่ภายในสายไฟในตำแหน่งที่ควรจะเป็น ฉนวนไฟฟ้ามีอยู่หลายประเภท แต่ทั้งหมดมีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูง แรงดันที่ไฟฟ้าต้องออกไปก็จะมากขึ้น ดังนั้นคุณจึงเห็นจานเหล่านี้จำนวนมากพันกันบนสายส่งขนาดใหญ่ จานมากขึ้นหมายถึงฉนวนที่ดีกว่า ชิ้นส่วนสถานีย่อยที่สำคัญและชิ้นส่วนสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูงเหล่านี้เป็นแนวแรกในการป้องกันไฟฟ้าหลบหนี แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าไฟฟ้าไม่ได้มาจากโรงไฟฟ้า แต่ถูกโจมตีจากด้านบนในรูปแบบของสายฟ้าล่ะ?

ฟ้าผ่าเป็นการฟาดโดยตรงบนโครงข่ายไฟฟ้า ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าหลายล้านโวลต์ในหนึ่งไมโครวินาที เซอร์กิตเบรกเกอร์สามารถจัดการกับปัญหาที่เกิดขึ้นภายในระบบได้ดี แต่ช้าเกินไปที่จะตอบสนองต่อการโจมตีภายนอกที่รวดเร็วเช่นนี้ สำหรับอันตรายนี้โดยเฉพาะ สถานีย่อยจะมีบอดี้การ์ดพิเศษของตัวเอง นั่นคือตัวป้องกันฟ้าผ่า โดยทั่วไปจะเป็นกระบอกพอร์ซเลนทรงสูงที่สามารถพบได้ข้างเครื่องจักรขนาดใหญ่ เพื่อคอยระวังอันตรายที่มาจากด้านบน

คิดว่าตัวจับกุมเป็นทางออกฉุกเฉินสำหรับการไฟฟ้า ภายใต้สถานการณ์ปกติ มันไม่ทำอะไรเลย มันเหมือนกับถนนปิด แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าพุ่งสูงขึ้นจากสายฟ้า อุปกรณ์ป้องกันจะกลายเป็นประตูที่เปิดอยู่ การผันกระแสไฟกระชาก กระบวนการนี้กำหนดให้พลังงานที่เป็นอันตรายมีทางออกง่ายๆ โดยเดินตามเส้นทางลงสู่พื้นดินโดยตรง และหลีกเลี่ยงหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีราคาแพง โดยจะนำทางแรงทำลายล้างออกจากกระแสไฟหลักได้อย่างปลอดภัย ซึ่งทำให้มีความแตกต่างจากเซอร์กิตเบรกเกอร์โดยพื้นฐาน เบรกเกอร์เป็นสวิตช์ที่เปิดเพื่อหยุดการไหลทั้งหมด Arrester เป็นวาล์วนิรภัยที่เปลี่ยนเส้นทางไฟกระชากที่เป็นอันตรายโดยไม่รบกวนกำลังไฟฟ้า ทำให้เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ป้องกันหม้อแปลงที่สำคัญที่สุด หน้าที่หลักของตัวป้องกันฟ้าผ่าคือการรับแรงกระแทกครั้งใหญ่ เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายมูลค่าหลายล้านดอลลาร์ต่อส่วนหลักของสถานีย่อย ตอนนี้เรารู้แล้วว่าสถานีไฟฟ้าย่อยได้รับการปกป้องจากอันตรายภายนอกอย่างไร จะเกิดอะไรขึ้นกับพลังงานทั้งหมดนั้นหลังจากที่ถูกนำเข้าไปอย่างปลอดภัยแล้ว?

หลังจากที่ไฟฟ้าได้รับการจัดเก็บไว้อย่างปลอดภัยภายในสถานีย่อยแล้ว จะต้องมีการจัดระเบียบและกำกับดูแล ลองนึกภาพสถานีย่อยเป็นสนามบินที่มีผู้คนพลุกพล่าน คุณไม่ต้องการให้เครื่องบินทุกลำพยายามลงจอดบนรันเวย์เดียวกันในคราวเดียว นั่นคือสิ่งที่บัสบาร์มีไว้เพื่อ บัสบาร์เป็นเพียงสายไฟขนาดใหญ่-สำหรับงานหนัก ซึ่งเป็นโลหะชิ้นใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็นจุดนัดพบ สายไฟฟ้าแรงสูงที่เข้ามาทุกสายไปที่นั่น สายขาออกทั้งหมดมาจากที่นั่น เป็นสระไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่สม่ำเสมอ การรวมศูนย์พลังงานนี้เป็นแนวคิดหลักเบื้องหลังวิธีที่สถานีย่อยจัดเรียงบัสบาร์

แน่นอนว่าเราจำเป็นต้องควบคุมกระแสนี้ เราจะทำอย่างไรเมื่ออุปกรณ์ชิ้นหนึ่งต้องทำงานบางอย่างให้เสร็จ? เราไม่สามารถปิดไฟทั้งหมดได้ นี่คือสิ่งที่สวิตช์ตัดการเชื่อมต่อทำ ส่วนประกอบสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูงเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นสะพานชักขนาดใหญ่สำหรับการผลิตไฟฟ้า เมื่อเปิดสวิตช์ จะมีพื้นที่อากาศขนาดใหญ่และชัดเจนซึ่งไฟฟ้าไม่สามารถกระโดดข้ามได้ ดังนั้นส่วนหนึ่งของสถานีย่อยจึงถูกแยกออกไปและปลอดภัยสำหรับผู้ปฏิบัติงานในการซ่อมแซม ปิดหมายความว่า "สะพาน" หยุดทำงาน และไฟฟ้าไหลอย่างอิสระ

เมื่อเรารวมแนวคิดทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน เราจะเข้าใจถึงความยืดหยุ่นของสถานีย่อย ผู้ปฏิบัติงานโครงข่ายสามารถเปลี่ยนเส้นทางไฟฟ้าได้โดยใช้สวิตช์เพื่อเชื่อมต่อหรือตัดการเชื่อมต่อสายไฟต่างๆ จากบัสบาร์ส่วนกลาง พวกเขาสามารถเปลี่ยนไฟฟ้าได้ทันทีโดยใช้สวิตช์ ดังนั้นพวกเขาสามารถถอดสายไฟหนึ่งเส้นเพื่อซ่อมแซม และปล่อยให้สายไฟที่เหลือทำงานต่อไป ซึ่งจะทำให้ทุกคนไม่มีไฟฟ้าใช้ เป็นการผสมผสานระหว่างการกระจายส่วนกลาง (บัสบาร์) และการควบคุมที่แม่นยำ (สวิตช์) ที่ทำให้สถานีย่อยดีมาก ครั้งถัดไปที่คุณผ่านสถานีย่อย คุณอาจสังเกตเห็นว่าชิ้นส่วนเหล่านี้ถูกเปิดเผยออกไปภายนอกในลักษณะที่เรียกว่า-การออกแบบที่เป็นฉนวนอากาศ แต่ในเมืองใหญ่ ทุกอย่างสามารถใส่ไว้ในอาคารในสถานีไฟฟ้าย่อยที่มีฉนวนแก๊สขนาดเล็ก-ได้ ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าใครคือผู้เล่นหลัก คุณสามารถเริ่มมองเห็นกริดไม่ใช่เป็นเรื่องลึกลับ แต่เป็นระบบที่คุณมีความเข้าใจ

ก่อนหน้านี้โครงข่ายไฟฟ้าอาจดูเหมือนเป็นเครือข่ายที่ไม่รู้จักและไม่สามารถเข้าถึงได้ เสียงอึกทึกครึกโครมและมีรั้วกั้น-นอกสนามริมทางหลวงนั้นเป็นเพียงโครงสร้างโลหะที่ยุ่งเหยิงจำนวนหนึ่ง แต่ตอนนี้คุณคงเห็นแล้วว่าแท้จริงแล้วคือกลุ่มคนที่ประสานงานกัน-ซึ่งทำงานอย่างหนักเพื่อผลิตไฟฟ้าให้กับคุณ เมื่อรู้จักผู้เล่นคนสำคัญ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานของสถานีไฟฟ้าย่อย

ส่วนหลักของสถานีไฟฟ้าย่อยล้วนมีงานที่สำคัญ:

หม้อแปลงไฟฟ้า: ตัวเปลี่ยนเกียร์สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่ขึ้นหรือลง

เซอร์กิตเบรกเกอร์: มันคือ "สวิตช์นิรภัย" ที่จะหยุดยั้งสิ่งต่างๆ ไม่ให้ผิดพลาด

ฉนวน: 'ตัวป้องกัน' ที่ช่วยรักษากระแสไฟฟ้าแรงไว้บนเส้นทาง

Lightning Arrester: บอดี้การ์ดป้องกันฟ้าผ่า

บัสบาร์และสวิตช์: 'ผู้อำนวยการจราจร' สำหรับควบคุมการไหลเวียนของพลังงาน ครั้งต่อไปที่คุณขับรถผ่านสถานีย่อยหรือมองขึ้นไปที่เสาไฟฟ้า คุณจะจำมันได้ ไม่ใช่แค่ปริศนา แต่เป็นทีมที่เงียบและทรงพลังที่ทำงานร่วมกัน และคุณจะเห็นคันเกียร์ สวิตช์นิรภัย ผู้พิทักษ์ต่างก็ทำหน้าที่ของตนเอง ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าหม้อแปลงและส่วนประกอบของสถานีไฟฟ้าย่อยทำหน้าที่อะไร และการเดินทางของพลังงานที่มองไม่เห็นจะปรากฏให้เห็นตรงหน้าคุณได้อย่างไร..

ติดต่อได้เลย