Некоторые сведения о цепях переменного тока

В большинстве электрических сетей применяется переменный ток, в связи с его существенными преимуществами перед постоянным. К ним можно отнести:

- Отсутствие необходимости его выпрямления, так как генераторы вырабатывают переменный ток, и для его выпрямления требуются механический (коллектор) или диодный выпрямитель;

- Легкость преобразования уровня напряжения с помощью трансформаторов. Это дает воз­можность использовать для передачи электроэнергии высокие напряжения, при которых потери на ее транспорт меньше, а в местах использования - низкое напряжение, на котором токопри­емники становятся проще и дешевле.

Такая электрическая сеть выглядит следующим образом

Генератор напряжением 3-24 кВ в зависимости от мощности, повышающий трансформатор и линия электропередачи напряжением до 750 кВ, в зависимости от передаваемой мощности. На приемном конце - трансформатор, понижающий напряжение довеличины, удобной для элек­троприемников 10-0.4 кВ. Зачастую перед потреблением происходит несколько ступеней трансформации напряжения - появляются промежуточные трансформаторные подстанции. Электрические сети могут быть однофазные и трехфазные. Однофазные сети состоят из пря­мого и обратного провода, т.е. для передачи электроэнергии требуется обязательно 2 провода. Трехфазная сеть состоит из трех проводов и таким образом обратный провод отсутствует. Так как в трехфазной симметричной сети сумма токов трех фаз равна нулю, исчезает необходи­мость в обратной проводе. Если же трехфазная сеть используется для питания однофазных электроприемников, то нагрузка по фазам может быть неодинакова, и появляется необходи­мость в обратном проводе, в котором протекает разность токов трех фаз. В трехфазном четырехпроводном исполнении выполнены сети 0.4 кВ бытового назначения.

Уровни напряжения стандартизованы и величина их в странах СНГ соответствует следующей шкале:

220 В; 0.4; 1; 2, 3; 6; 10; 15; 20; 25; 35; 110; 154; 220; 330; 400; 500; 750; 1150 кВ.

При этом подразумевается величина напряжения между фазами - линейное напряжение. Реальная величина напряжения электрических аппаратов может отличиться от этой шкалы на 5% и более- поэтому значения напряжения шкалы называются классом напряжения. Трехфазные сети имеют четвертую точку, которая может существовать физически или условно. Эта точка называется нейтралью. Напряжение в этой точке равно геометрической сумме на­пряжений трех фаз, а напряжение фазы равно напряжению между фазным проводом и этой нейтральной точкой. Трехфазные аппараты могут иметь обмотки, соединенные между собой в звезду - концы всех обмоток соединяются в одну точку - это нейтраль - физически сущест­вующая нулевая точка. Если обмотки соединяются в треугольник - каждая обмотка подключает­ся к обмоткам 2-х фаз - такая точка физически отсутствует, однако она существует - это земля относительно которой и измеряются фазные напряжения. Напряжение между 2-мя фазами на­зывается линейным (междуфазным напряжением), напряжение между фазой и землей - фаз­ным.

По режиму нейтрали, сети разделяются на сети с изолированной и заземленной нейтралью, К сетям с изолированной нейтралью относятся сети напряжением 220 В и 1-35 кВ. В этих сетях нулевая точка изолирована от земли, или соединена с землей через большое сопротивление дугогасящего реактора, или через активное сопротивление 500 -100 Ом. Дугогасящий реактор компенсирует емкостной ток замыкания на землю, и через место замыкания, при резонансной настройке реактора, емкостной ток не протекает, а протекает только относительно малый ак­тивный ток утечки За рубежом широко применяется, и начинает применяться у нас заземление нейтрали через резистор. При этом уменьшаются перенапряжения в сети при замыканиях на землю, и обеспечивается ток. достаточный для четкой работы защиты от замыкания на землю. К сетям с заземленной нейтралью относятся сети 0,4 кВ и сети 110 -1150 кВ. В сетях с зазем­ленной нейтралью, нейтраль обмотки трансформатора соединенной в звезду присоединяется к заземляющему контуру непосредственно, или через малое сопротивление. Сети напряжением 110-220 кВ называются также сетями с эффективно заземленной нейтралью. В таких сетях ней­траль части трансформаторов остается разземленной. Это снижет величину тока короткого за­мыкания и улучшает работу релейной защиты. Однако при этом требуется следить, чтобы ни в одном из возможных режимов не выделялся участок сети, где нейтрали всех трансформаторов изолированы.