Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Техническое обслуживание и ремонт распределительных сетей. Конспект лекций.pdf
Лекция 2
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ. КЛАССИФИКАЦИЯ,
НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ
Электрические сети являются частью энергосистемы.
Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для
передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных
и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной
территории.
Электрические сети классифицируются по следующим показателям:
1) роду тока;
2) величине напряжения;
3) назначению;
4) принципу построения.
По роду тока сети подразделяются на два вида:
а) сети переменного тока;
б) сети постоянного тока.
Наиболее распространенными для передачи электрической
энергии являются сети переменного тока. Сети постоянного тока
применяют для питания электрифицированного транспорта, для питания электроприводов постоянного тока, для электролиза растворов
и в электрометаллургии. В последнее время в связи с появлением
современных экономичных преобразовательных устройств начинают внедряться высоковольтные линии электропередач постоянного
тока. Современные высоковольтные линии постоянного тока обладают большей экономичностью по сравнению с линиями переменного
тока. Кроме того, линии постоянного тока позволяют объединить на
параллельную работу электрические системы с различными частотами питания (например 50 Гц и 60 Гц).
По величине номинального напряжения сети подразделяются на:
а) сети низкого напряжения: НН (напряжение до 1 кВ);
б) сети среднего напряжения: СН (напряжение от 3 кВ до 35 кВ);
в) сети высокого напряжения: ВН (напряжение от 110 кВ до
220 кВ);
11
г) сети сверхвысокого напряжения: СВН (напряжение от
330 кВ до 750 кВ);
д) сети ультравысокого напряжения: УВН (напряжение свыше
1000 кВ).
По назначению и выполняемым функциям различают:
а) системообразующие сети (они электрически связывают
между собой отдельные электрические системы, выполняются линиями ВН, СВН или УВН);
б) питающие сети (соединяют между собой источники электроэнергии – электростанции и центральное распределительное устройство
ЦРУ энергетического района, выполняются линиями ВН или СВН);
в) распределительные сети (выполняют функции распределения электроэнергии от подстанции или электростанции до потребителей).
Протяженность распределительных сетей в настоящее время
в России составляет порядка 90 % от общей протяженности всех
электрических сетей. Свыше 40 % линий электропередач распределительных сетей находятся в неудовлетворительном техническом
состоянии и нуждаются в реконструкции.
В современных условиях при постоянном росте потребления
электроэнергии понятие «Распределительные сети» значительно
расширилось. Раньше к системам распределения относились лишь
сети напряжениям до 35 кВ (которые использовались для доставки
электрической энергии потребителю). На сегодня к этой классификации относят сети 110 кВ, 150 кВ, а иногда даже 220 кВ. Кроме
того к распределительным сетям относят все оборудование электростанций и подстанций, а также распределительные сети низкого напряжения. Низшим напряжением распределительных сетей является
напряжение 220/380 В.
К распределительным сетям относится следующее оборудование:
1) часть оборудования электростанций;
2) воздушные линии напряжением выше 1 кВ (6; 10; 35; 110;
150; 220 кВ);
3) кабельные линии напряжением выше 1 кВ (6; 10; 35; 110;
150; 220 кВ);
4) оборудование электрических подстанций, начиная от напря-
жения 220 В до напряжения 220 кВ;
12
5) воздушные линии 0,38 кВ;
6) кабельные линии 0,38 кВ;
7) внутренние электрические распределительные сети;
8) осветительные сети.
Структура распределительной сети определяется назначением
сети. По конфигурации распределительные сети могут быть двух
типов:
1) разомкнутые, которые в свою очередь подразделяются:
а) разомкнутые радиальные;
б) разомкнутые магистральные;
2) замкнутые.
На рисунке 2 изображена разомкнутая нерезервируемая конфигурация распределительной сети с одним центром питания.
а б
Рис. 2. Разомкнутая нерезервируемая конфигурация сети:
а – радиальная; б – магистральная
Преимущества магистральной конфигурации сети по сравнению с радиальной:
1) меньше суммарная длина линии;
2) меньше расход проводникового материала, линейной арма-
туры, коммутационного оборудования;
3) дешевле.
Недостатки магистральной конфигурации сети:
1) меньшая надежность (вместе с тем магистральные сети, вы-
полненные шинопроводами, обеспечивают высокую надежность).
13
Распределительные сети среднего напряжения снабжают электроэнергией большие районы, поэтому выполняются преимущественно резервируемыми, например, в виде радиально-магистральных схем с одним центром питания (ЦП). При этом одновременно
используются и радиальная, и магистральная схема (рисунок 3).
Рис. 3. Радиально-магистральная резервируемая конфигурация
схемы распределительной сети
На рисунке 3 показана двойная радиально-магистральная сеть,
где происходит дублирование линии (на одной или разных опорах).
Эта сеть обеспечивает резервирование питания потребителей. Кроме этого такая схема распределительной сети имеет следующие преимущества:
1) равномерная загрузка обеих линий;
2) минимальные потери в линиях (из-за равномерной нагрузки);
3) уменьшение токов короткого замыкания в смежных участках;
4) отсутствие перегрузок в аварийных режимах.
Такая конфигурация эффективнее при следующих условиях:
1) линии выполняются на двухцепных опорах (то есть на каж-
дой опоре размещается две линии);
2) при небольших расстояниях от потребителей до ЦП;
3) при высоких уровнях нагрузки.
Две радиальные нерезервированные сети, питающиеся из одного центра, при развитии за счет подключения новых участков (показано пунктиром на рисунке 4), могут быть преобразованы в замкнутую сеть кольцевой конфигурации (петлевая схема, представленная на рисунке 4).
14
Рис. 4. Замкнутая кольцевая конфигурация сети с одним центром питания
Петлевая схема позволяет резервировать питание потребителей.
Кроме этого достоинствами подобной схемы является следующее:
1) отсутствие влияния токов короткого замыкания в прилегаю-
щих сетях на работу схемы;
2) возможность присоединения к данной сети подстанций по
простейшим схемам.
Широкое распространение находят замкнутая одинарная сеть
(рисунок 5) и замкнутая двойная сеть (рисунок 6).
Одинарная сеть применяется в распределительных сетях
110 кВ и 220 кВ для электрификации сельской местности. Такие сети
обеспечивают с наименьшими затратами максимальный охват территории. Возможности данной конфигурации ограничиваются пропускной способностью головных участков, так как при отключении
одного головного участка (одного центра питания) необходимо обеспечить электроснабжение всех подстанций сети от второго центра
питания.
Рис. 5. Конфигурация одинарной сети с двухсторонним питанием
15
Рис. 6. Конфигурация двойной сети с двухсторонним питанием
Двойная конфигурация (рисунок 6) обладает большой пропускной способностью. Применяется в следующих случаях:
1) в распределительных сетях 110 кВ систем электроснабже-
ния городов;
2) в сетях 110…220 кВ для электроснабжения протяженных
потребителей (электрифицированных железных дорог и трубопроводов).
При дальнейшем развитии сети с двухсторонним питанием возникают сложно-замкнутые (многоконтурные) конфигурации, пример одной из них представлен на рисунке 7.
Рис. 7. Сложно-замкнутая конфигурация сети
Такие сети получаются путем присоединения новых подстанций в ближайших пунктах сети, с целью снижения суммарной длины линий по сравнению с радиальными сетями.
16
Преимущества сетей с многоконтурной конфигурацией:
1) высокая надежность;
2) высокая пропускная способность.
Недостатки:
1) более дорогие по сравнению с остальными сетями;
2) сложность расчета, защиты и управления.
Такие схемы выгодно использовать только при необходимости
обеспечения высокой надежности электроснабжения (например,
в схемах электроснабжения больших городов).
При развитии такой системы (рисунок 7) в результате наложения сети более высокого номинального напряжения сеть среднего
напряжения (СН) преобразуется в двухступенчатую сеть 220/110 кВ
с автотрансформаторной связью, представленную на рисунке 8.
Рис. 8. Сложно-замкнутая конфигурация сети двух номинальных напряжений
Распределительные сети классом напряжения 110–220 кВ, как
правило, многоконтурные, поэтому возможна параллельная работа
участков сетей одного напряжения, осуществляемая через связующие автотрансформаторы с РПН, и поэтому они сильно связаны
электрически, имеют общий режим.
17
Лекция 3
РЕЖИМЫ РАБОТЫ НЕЙТРАЛЕЙ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Нейтрали трансформаторов трехфазной сети могут быть соединены с землей следующими способами:
1) заземлены непосредственно;
2) заземлены через индуктивное сопротивление;
3) изолированы от земли.
Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземленной, а сети,
присоединенные к данной обмотке, – сетями с глухозаземленной
нейтралью (рисунок 9). Нейтраль, не присоединѐнная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через трансформаторы
напряжения, называется изолированной, а сети, работающие с такой нейтралью, сетями с изолированной нейтралью (рисунок 10).
Сети, нейтраль которых заземлена через настроенные индуктивные
сопротивления, компенсирующие емкостной ток сети, называют –
сетями с компенсированной нейтралью (рисунок 11). Электриче-
ская сеть с эффективно заземленной нейтралью – это трехфазная
сеть напряжением выше 110 кВ, в которой коэффициент замыкания
на землю не превышает 1,4 (рисунок 12).
Коэффициент замыкания на землю в трехфазной электрической
сети – это отношение разности потенциалов между неповрежденной
фазой и землей в точке замыкания на землю другой или двух других
фаз к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до
замыкания.
При таком способе заземления во время однофазных замыканий
напряжение на неповрежденных фазах относительно земли равно примерно 0,8 междуфазного напряжения в нормальном режиме работы
сети. Это основное достоинство такого способа заземления нейтрали.
При замыкании одной фазы на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль источника с малым сопротивлением, к которому приложена ЭДС фазы. Возникает режим
короткого замыкания, сопровождающийся протеканиями больших
токов.
18
Во избежание повреждения оборудования длительное протекание больших токов недопустимо, поэтому короткое замыкание (КЗ)
быстро отключается релейной защитой.
Рис. 9. Электрическая сеть с глухозаземленной нейтралью
Рис. 10. Электрическая сеть с изолированной нейтралью
19
Рис. 11. Электрическая сеть с компенсированной нейтралью
Рис. 12. Электрическая сеть с эффективно заземленной нейтралью
20