Класификация на електрическите мрежи

Електрическите мрежи се класифицират според редица показатели, които характеризират както мрежата като цяло, така и отделните преносни линии (PTL).

По естеството на течението

По ток се разграничават AC и DC мрежи.

Трифазният променлив ток 50 Hz има няколко предимства пред постоянния ток:

• способността да се трансформира от едно напрежение в друго в широк диапазон;

• способността да се предават големи мощности на дълги разстояния, което се постига. Това се постига чрез трансформиране на напрежението на генераторите в по -високо напрежение за предаване на електричество по линията и обратно преобразуване на високото напрежение в ниско напрежение в точката на приемане. При този метод на предаване на мощността загубите в линията намаляват, тъй като те зависят от тока в линията, а токът при същата мощност е по -малък, колкото по -високо е напрежението;

• с трифазен променлив ток, конструкцията на асинхронните електродвигатели е проста и надеждна (без колектор). Конструкцията на синхронен алтернатор също е по -проста от генератор на постоянен ток (няма колектор и т.н.);

Недостатъците на AC са:

• необходимостта от генериране на реактивна мощност, която е необходима главно за създаване на магнитни полета на трансформатори и електродвигатели. Горивото (в ТЕЦ) и водата (в ВЕЦ) не се консумират за генериране на реактивна енергия, но реактивният ток (намагнитващ ток), протичащ през линиите и намотките на трансформаторите, е безполезен (в смисъл използване на линии за предаване на активна енергия) ги претоварва, причинява загуби на активна мощност в тях и ограничава предаваната активна мощност. Съотношението на реактивна мощност към активна мощност характеризира фактора на мощността на инсталацията (колкото по -нисък е коефициентът на мощност, толкова по -лошо се използват електрическите мрежи);

• за увеличаване на коефициента на мощност често се използват кондензаторни банки или синхронни компенсатори, което оскъпява AC инсталациите;

• предаването на много големи мощности на дълги разстояния е ограничено от стабилността на паралелната работа на електроенергийните системи, между които се предава мощност.

Предимствата на постоянния ток включват:

• отсъствие на реактивен токов компонент (възможно е пълно използване на линии);

• удобно и плавно регулиране в широк диапазон от броя на оборотите на DC двигатели;

• голям начален въртящ момент в серийни двигатели, които са намерили широко приложение в електрическата тяга и крановете;

• възможността за електролиза и др.

Основните недостатъци на DC са:

• невъзможност за преобразуване с прости средства на постоянен ток на едно напрежение в друго;

• невъзможността за създаване на генератори с постоянен ток с високо напрежение (HV) за предаване на мощност на относително големи разстояния;

• трудността при получаване на постоянен ток HV: за тази цел е необходимо да се коригира променливият ток на високото напрежение и след това в точката на приемане да се обърне в трифазен променлив ток. Основното приложение е получено от трифазни мрежи с променлив ток. С голям брой еднофазни електрически приемници, еднофазни разклонения се правят от трифазна мрежа. Предимствата на трифазна AC система са:

• използването на трифазна система за създаване на въртящо се магнитно поле дава възможност за изпълнение на прости електродвигатели;

• при трифазна система загубата на мощност е по-малка, отколкото при еднофазна. Доказателството за това твърдение е дадено в таблица 1.

Маса 1.Сравнение на трифазна система (трипроводна) с еднофазна (двупроводна)

Както се вижда от таблицата (редове 5 и 6), dР1= 2dP3 и dQ1= 2dQ3, т.е. загубите на мощност в еднофазна система при същата мощност S и напрежение U са два пъти по-големи. Въпреки това, в еднофазна система има два проводника, а в трифазна система-три.

За да бъде същата консумацията на метал, е необходимо да се намали напречното сечение на проводниците на трифазната линия в сравнение с еднофазната линия с 1,5 пъти. Същият брой пъти ще бъде по -голяма съпротива, т.е. R3= 1,5R1… Замествайки тази стойност в израза за dР3, получаваме dР3 = (1,5S2/ U2) R1, т.е. загубите на активна мощност в еднофазна линия са 2 / 1,5 = 1,33 пъти повече, отколкото в трифазна.

DC използване

DC мрежите са изградени за захранване на промишлени предприятия (електролизни цехове, електрически пещи и др.), Градски електрически транспорт (трамвай, тролейбус, метро). За повече подробности вижте тук: Къде и как се използва DC

Електрификацията на железопътния транспорт се извършва както на постоянен, така и на променлив ток.

Постоянният ток се използва и за предаване на енергия на дълги разстояния, тъй като използването на променлив ток за тази цел е свързано с трудността да се осигури стабилна паралелна работа на генераторите на електроцентрали. В този случай обаче само преносна линия работи на постоянен ток, в края на захранването на който променливият ток се преобразува в постоянен ток, а в приемния край постоянният ток се обръща в променлив ток.

Постоянният ток може да се използва в предавателни мрежи с променлив ток, за да се организира свързването на две електрически системи под формата на постоянен ток — предаване на постоянна енергия с нулева дължина, когато две електрически системи са свързани помежду си чрез токоизправител -преобразуващ блок. В същото време отклоненията в честотата във всяка от електрическите системи практически не влияят на предаваната мощност.

В момента се извършват изследвания и разработки на импулсен токов пренос на енергия, при който енергията се предава едновременно чрез променлив и постоянен ток през обща електропреносна линия. В този случай се предвижда да се наложи на всичките три фази на променливотоковата преносна линия някакво постоянно напрежение по отношение на земята, създадено с помощта на преобразуващи инсталации в краищата на далекопровода.

Този метод на предаване на енергия дава възможност за по -добро използване на изолацията на електропроводи и увеличава нейната преносна способност в сравнение с предаването на променлив ток, а също така улеснява избора на мощност от електропроводите в сравнение с предаването на постоянен ток.

По напрежение

По напрежение електрическите мрежи се разделят на мрежи с напрежение до 1 kV и над 1 kV.

Всяка електрическа мрежа се характеризира с номинално напрежение, което осигурява нормалната и най -икономична работа на оборудването.

Разграничете номиналното напрежение на генератори, трансформатори, мрежи и електрически приемници. Номиналното напрежение на мрежата съвпада с номиналното напрежение на консуматорите на енергия, а номиналното напрежение на генератора, съгласно условията на компенсация за загубите на напрежение в мрежата, се приема с 5% по -високо от номиналното напрежение на мрежата.

Номиналното напрежение на трансформатора е зададено за неговите първични и вторични намотки при празен ход. Поради факта, че първичната намотка на трансформатора е приемник на електричество, за повишаващия трансформатор неговото номинално напрежение се приема равно на номиналното напрежение на генератора, а за понижаващия трансформатор-номиналното напрежение на мрежа.

Напрежението на вторичната намотка на трансформатора, захранващ мрежата под товар, трябва да бъде с 5% по -високо от номиналното напрежение на мрежата. Тъй като при натоварване има загуба на напрежение в самия трансформатор, номиналното напрежение (т.е. напрежение на отворена верига) на вторичната намотка на трансформатора се приема с 10% по -високо от номиналното напрежение на мрежата.

Таблица2 показва номиналните междуфазни напрежения на трифазни електрически мрежи с честота 50 Hz. Електрическите мрежи по напрежение условно се разделят на ниски (220–660 V), средни (6–35 kV), високи (110–220 kV), свръхвисоки (330–750 kV) и свръхвисоки (1000 kV и по-високи) ) мрежи за напрежение.

Таблица 2. Стандартни напрежения, kV, съгласно GOST 29322–92

В транспорта и промишлеността се използват следните постоянни напрежения: за въздушна мрежа, захранваща трамваи и тролейбуси — 600 V, вагони на метрото — 825 V, за електрифицирани железопътни линии — 3300 и 1650 V, откритите мини се обслужват от тролейбуси и електрически локомотиви, захранвани от контактни мрежи 600, 825, 1650 и 3300 V, подземният промишлен транспорт използва напрежение 275 V. Мрежите на дъгови пещи имат напрежение 75 V, електролизни инсталации 220-850 V.

По дизайн и местоположение

По дизайн се различават въздушните и кабелните мрежи, окабеляването и проводниците.

По местоположение мрежите се делят на външни и вътрешни.

Външните мрежи се изпълняват с голи (неизолирани) проводници и кабели (подземни, подводни), вътрешните — с кабели, изолирани и оголени проводници, автобуси.

По естеството на потреблението

По естеството на потреблението се разграничават градски, промишлени, селски, електрифицирани железопътни линии, нефтопроводи и газопроводи и електрически системи.

С предварителна уговорка

Разнообразието и сложността на електрическите мрежи доведоха до липсата на единна класификация и използването на различни термини при класифициране на мрежи по предназначение, роля и функции, изпълнявани в схемата за захранване.

NSЕлектрическите мрежи са разделени на гръбначни и разпределителни.

Гръбнакът се нарича електрическа мрежа, която обединява електроцентралите и осигурява тяхното функциониране като единен обект на управление, като същевременно доставя енергия от електроцентрали. Разклонение наречена електрическа мрежа. осигуряване на разпределение на електроенергия от източник на енергия.

В ГОСТ 24291-90 електрическите мрежи също са разделени на гръбначни и разпределителни. Освен това се разграничават градските, промишлените и селските мрежи.

Целта на разпределителните мрежи е по -нататъшното разпределение на електроенергия от подстанцията на гръбначната мрежа (отчасти и от шините за разпределително напрежение на електроцентрали) до централните точки на градските, индустриалните и селските мрежи.

Първият етап на обществените разпределителни мрежи е 330 (220) kV, вторият — 110 kV, след това електричеството се разпределя през електрозахранващата мрежа на отделни потребители.

По функциите, които изпълняват, се разграничават гръбнакът, доставките и разпределителните мрежи.

Магистрални мрежи 330 kV и повече изпълняват функциите за формиране на обединени енергийни системи.

Захранващите мрежи са предназначени за пренос на електроенергия от подстанциите на магистралната мрежа и частично автобусите 110 (220) kV на електроцентрали до централните точки на разпределителните мрежи — регионални подстанции. Мрежи за доставка обикновено затворен. Преди това напрежението на тези мрежи беше 110 (220) kV, наскоро напрежението на електрическите мрежи, като правило, е 330 kV.

Разпределителни мрежи са предназначени за пренос на електроенергия на къси разстояния от нисковолтовите автобуси на областни подстанции до градски промишлени и селски потребители. Такива разпределителни мрежи обикновено са отворени или работят в отворен режим. По -рано такива мрежи се извършват при напрежение 35 kV и по -ниско, а сега — 110 (220) kV.

Електрическите мрежи също се подразделят на местни и областни и в допълнение към мрежи за доставка и разпределение. Локалните мрежи включват 35 kV и по -ниски, и районни мрежи — 110 kV и по -високи.

Хранене е линия, преминаваща от централна точка към разпределителна точка или директно към подстанции, без да се разпределя електричество по дължината си.

Разклонение се извиква линия, към която по дължината са свързани няколко трансформаторни подстанции или входа към потребителските електрически инсталации.

Според предназначението в схемата за захранване мрежите също са разделени на местни и областни.

Към местните включват мрежи с ниска плътност на натоварване и напрежение до 35 kV включително. Това са градски, промишлени и селски мрежи. Дълбоките втулки 110 kV с къса дължина също се класифицират като локални мрежи.

Окръжни електрически мрежи обхващат големи площи и имат напрежение 110 kV и повече. Чрез регионални мрежи електричеството се предава от електроцентрали до места за потребление, а също така се разпределя между регионални и големи промишлени и транспортни подстанции, които захранват локални мрежи.

Регионалните мрежи включват основните мрежи на електрическите системи, основните преносни линии за вътрешно- и междусистемна комуникация.

Основни мрежи осигуряват комуникация между електроцентрали и с регионални консуматорски центрове (регионални подстанции). Те се извършват според сложни многоконтурни схеми.

Магистрални електропроводи вътресистемната комуникация осигурява комуникация между отделно разположени електроцентрали с основната мрежа на електрическата система, както и комуникация на отдалечени големи потребители с централни точки. Обикновено това е въздушна линия 110-330 kV и по-голяма с голяма дължина.

Според тяхната роля в схемата за захранване мрежите за захранване, разпределителните и основните мрежи на електроенергийните системи се различават.

Подхранващ се наричат ​​мрежите, през които енергията се подава към подстанцията и RP, разпределение — мрежи, към които директно са свързани електрическите или трансформаторните подстанции (обикновено това са мрежи до 10 kV, но често разклонените мрежи с по -високо напрежение се отнасят и към разпределителни мрежи, ако към тях са свързани голям брой приемащи подстанции). Към основните мрежи включват мрежи с най -високо напрежение, по които се осъществяват най -мощните връзки в електрическата система.