1. Общая характеристика электрических сетей

1.1. Основные понятия и определения

Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, включающая в себя подстанции, распределительные пункты, воздушные и кабельные линии электропередачи, токопроводы.

Линия электропередачи – электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии на расстояние. Она включает в себя кабели или провода, соединительную арматуру, а также другие устройства, например, опоры и изоляторы.

Подстанция – электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей электроэнергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений.

Распределительное устройство – электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины (токоведущие части) и другие устройства.

Распределительный пункт – это распределительное устройство, не входящее в состав подстанции и предназначенное для приема и распределения электроэнергии без ее преобразования.

Назначения электрических сетей:

1. Передача электроэнергии на большие расстояния;

1. Электроснабжение потребителей, под которым понимается распределение электроэнергии между потребителями, сопровождающееся ее передачей на сравнительно небольшие расстояния;

2. Создание системообразующих связей, то есть объединение электростанций на параллельную работу.

Объединение электростанций на параллельную работу дает следующие преимущества:

1. Более высокую надежность электроснабжения;

2. Использование несовмещения максимумов нагрузки;

3. Меньшие резервы мощности из-за возможности передачи электроэнергии из одной энергосистемы в другую;

4. Более рациональное использование первичных источников энергии;

5. Возможность использования более крупных агрегатов, имеющих более высокий коэффициент полезного действия.

Электрические сети являются частью энергосистемы.

Энергосистема – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, а также потребителей электроэнергии и тепла, связанных общностью режима в непрерывности процессов производства, преобразования, передачи, распределения и потребления электрической и тепловой энергии при общем управлении этими режимами.

Электрическая часть энергосистемы называется электроэнергетической системой.

Взаимосвязь электрических сетей, энергосистемы и электроэнергетической системы показана на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структура энергосистемы

1.2. Классификация электрических сетей

Электрические сети классифицируются по роду тока, по функциональному назначению, по номинальному напряжению и по конфигурации.

По роду тока сети подразделяются на сети переменного и постоянного тока.

По функциональному назначению сети подразделяются на системообразующие, питающие и распределительные.

Системообразующими называются сети, предназначенные для объединения электростанций и энергосистем на параллельную работу.

Питающие – сети, в которых электроэнергия передается от подстанций системообразующей сети или от шин 110-220 кВ крупных электростанций к центрам питания распределительных сетей на большие расстояния.

Распределительными называются сети, предназначенные для распределения электроэнергии между электроприемниками. К ним относятся городские и сельские электрические сети, а также сети промышленных предприятий. Центры питания таких сетей, как правило, расположены на небольшом расстоянии от большого количества электроприемников.

Классификация электрических сетей по номинальному напряжению. Для сетей переменного тока существует стандартный ряд номинальных напряжений: 220/127 В ; 380/220 В ; 660/380 В; 3 кВ; 6 кВ; 10 кВ; 20 кВ; 35 кВ; 110 кВ; 150 кВ; 220 кВ; 330 кВ; 500 кВ; 750 кВ; 1150 кВ. У напряжений до 1000 В в числителе указано линейное, а в знаменателе – фазное напряжение. Выше 1000 В указывается только линейное напряжение.

Системы напряжений 220/127 В, 3 кВ и 150 кВ при проектировании на перспективу не используются. Система 380/220 В применяется для питания большинства промышленных и бытовых потребителей. Напряжение 660/380 В используется в промышленности и при разработке полезных ископаемых.

Классы напряжений 6 и 10 кВ применяются для распределения электроэнергии на промышленных предприятиях, а также в сельскохозяйственных и городских сетях. При этом преимущество отдается напряжению 10 кВ; 6 кВ используется только при наличии большого количества шестикиловольтных электроприемников. Напряжение 20 кВ используется в Латвийской энергосистеме.

35, 110 и 220 кВ – напряжения питающих сетей. При этом 35 кВ используется значительно реже, чем 110 и 220 кВ. Напряжения 330, 500, 750 и 1150 кВ используются для создания системообразующих сетей и для передачи электроэнергии на большие расстояния. Напряжения 330, 500 и 750 кВ применяются также для выдачи мощности на крупных электростанциях.

В зависимости от номинального напряжения все сети подразделяются на сети низкого напряжения (до 1000 В), сети высокого напряжения (от 1000 В до 220 кВ включительно) и сети сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше).

По конфигурации электрические сети подразделяются на замкнутые и разомкнутые. Примеры сетей различной конфигурации показаны на рис. 1.2.

Разомкнутой называется сеть, которая не содержит замкнутых контуров (за исключением контуров, образуемых разными фазами, а также фазой и нулем). В таких сетях потребители могут получать питание только с одной стороны.

Замкнутой называется сеть, содержащая хотя бы один контур. При этом часть потребителей получает питание с 2-х и более сторон. Эти сети в свою очередь подразделяются на простые замкнутые, которые содержат только один контур, и сложнозамкнутые, содержащие два и более контура.

ИП

Л1

Л2

Л3

Л4

ИП1

ИП2

Л1

Л2

Л3

S₁

S₂

S₃

S₄

S₁

S₂

а) б)

S₁

Л1

Л2

Р

ИП

Л3

Л4

Л5

S₂

S₃

в)

ис. 1.2.Сети различной конфигурации: а – разомкнутая (магистральная) сеть; б – простая замкнутая сеть; в – сложнозамкнутая сеть (ИП – источник питания, Л – линия электропередачи, S – электрическая нагрузка)