Номинальные напряжения электрических сетей и их элементов.

Ответы к экзамену по Передаче и распределению электрической энергии

Системы передачи и распределения электрической энергии. Основные понятия и определения. Классификация линий электропередачи.

Ответ:Электроэнергетической системой называется электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. В настоящее время в составе 6 объединенных энергосистем работает параллельно 74 районных систем. Электроэнергетической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории. Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств до и выше 1000 В, аккумуляторной батареи устройств управления и вспомогательных сооружений. Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы. Линией электропередачи (ЛЭП) любого напряжения (воздушной или кабельной) называется электроустановка, предназначенная для передачи электрической энергии на одном и том же напряжении без трансформации.

Рис. 1. Передача и распределение электрической энергии

По ряду признаков электрические сети подразделяются на большое количество разновидностей, для которых применяются различные методы расчета, монтажа и эксплуатации. Электрические сети делятся: 1. По напряжению: а)до 1 кВ; б)выше 1 кВ. 2. По уровню номинального напряжения:

а)сети низкого (напряжения (до 1 кВ); б)сети среднего напряжения (выше 1 кВ и до 35 кВ включительно); в)сети высокого напряжения (110 ... 220 кВ); г)сети сверхвысокого напряжения (330 ... 750 кВ); д)сети ультравысокого напряжения (выше 1000 кВ) 3. По степени подвижности: а)передвижные (допускают многократное изменение трассы, свертывание и развертывание) - сети до 1 кВ; б)стационарные сети (имеют неизменяемую трассу и конструкцию):

· временные - для питания объектов, работающих непродолжительно (несколько лет);

· постоянные - большинство электрических сетей, работающих в течение десятилетий.

4. По назначению: а)сети до 1 кВ: осветительные; силовые; смешанные; специальные (сети управления и сигнализации). б)сети выше 1 кВ: местные, обслуживающие небольшие районы, радиусом действия 15... 30 км, напряжением до 35 кВ включительно; районные, охватывающие большие районы и связывающие электростанции электрической системы между собой и с центрами нагрузок, напряжением 110 кВ и выше. 5. По роду тока и числу проводов: а)линии постоянного тока: однопроводные, двухпроводные, трехпроводные (+, -, 0); б)линии переменного тока: однофазные (одно- и двухпроводные), трехфазные (трех- и четырехпроводные), неполнофазные (две фазы и нуль). 6. По режиму работы нейтрали: с эффективно заземленной нейтралью (сети выше 1 кВ), с глухозаземленной нейтралью (сети до и выше 1 кВ), с изолированной нейтралью (сети до и выше 1 кВ). 7. По схеме электрических соединений: а)разомкнутые (нерезервированные):

Рис.2. Схемы разомкнутых сетей: а)радиальные (нагрузка только на конце линии); б)магистральные (нагрузка присоединена к линии в разных местах). б)замкнутые (резервированные). б)замкунутые:

Рис.3. Схемы замкнутых сетей: а)сеть с двухсторонним питанием; б)кольцевая сеть; в)двойная магистральная линия; г)сложнозамкнутая сеть (для питания ответственных потребителей по двум и более направлениям). 8. По конструкции: электропроводки (силовые и осветительные ), токопроводы - для передачи электроэнергии в больших количествах на небольшие расстояния, воздушные линии - для передачи электроэнергии на большие расстояния, кабельные линии - для передачи электроэнергии на далекие расстояния в случаях, когда сооружение ВЛ невозможно. К электрическим сетям предъявляются следующие требования: надежность, живучесть и экономичность. Надежность - основное техническое требование, под которым понимается свойство сети выполнять свое назначение в пределах заданного времени и условий работы, обеспечивая электроприемники электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества. Необходимое количество электроэнергии определяется мощностью и режимом работы электроприемников. Качество электроэнергии зависит от параметров сети и определяется ГОСТ 13109-97, в которых приведены допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников: электродвигатели -5% ... +10%; лампы рабочего освещения промышленных предприятий и общественных зданий, прожекторы наружногоюсвещения -2,5%...+5%; лампы освещения жилых зданий, аварийного и наружного освещения, прочие электроприемники ±5%. Надежность обеспечивается: 1. применением схемы сети, учитывающей ответственность электроприемников; 2. выбором соответствующих марок проводов и кабелей; 3. тщательным расчетом сечений проводов и кабелей по нагреву, допустимой потере напряжения и механической прочности и расчетом устройств регулирования напряжения; 4. соблюдением технологии электромонтажных работ; 5. своевременным и качественным выполнением правил технической эксплуатации. Живучесть электрической сети - это свойство выполнять свое назначение в условиях разрушающих воздействий в том числе и в боевой обстановке при воздействиях средств поражения противника. Живучесть достигается: 1. использованием конструкций, которые наименее подвержены разрушению при воздействии поражающих факторов оружия противника; 2. специальной защитой сети от поражающих факторов; 3. четкой организацией ремонтно-восстановительных работ. Живучесть - основное тактическое требование.

Экономичность — это минимум затрат на сооружение и эксплуатацию сети при условии выполнения требований надежности и живучести. Экономичность обеспечивается: 1. применением типовых серийно выпускаемых и стандартных конструкций; 2. унификацией материалов и оборудования; 3. применением недефицитньгх и недорогих материалов; 4. возможностью дальнейшего развития, расширения и усовершенствования в процессе эксплуатации.

Передача и распределение электрической энергии

Распределение электрической энергии из старого диафильма

Классификация линий электропередачи (ЛЭП). Широкое проникновение электрификации во все отрасли народного хозяй­ства способствует научно-техническому прогрессу, дальнейшему развитию Единой энергетической системы страны. Для этого возводятся мощные тепловые электростанции, крупнейшие гид­роэлектростанции на реках Сибири, Дальнего Востока, Средней Азии, ведутся исследования по освоению реакторов на быстрых нейтронах и использованию ядерного топлива для выработки электроэнергии, осуществляется централизованное электроснаб­жение промышленных и сельскохозяйственных предприятий, при­меняется высокое и сверхвысокое напряжение для передачи по­стоянного и переменного тока на большие расстояния, автома­тика, телемеханика и электронные вычислительные устройства для управления энергетическими системами. Линии электропередачи — это сооружения, служа­щие для передачи электроэнергии от электростанции к потре­бителям. Они входят в состав основных элементов электриче­ской сети. К ним же относятся электростанции, повышающие и понижающие подстанции, электроприемники. Линии электропередачи бывают кабельными для напряжения до 35 кВ, воздушными для напряжения до 750 кВ. В зависимости от величины передаваемой мощности ЛЭП могут бытьмежсистемными, объединяющими крупные электрические системы для передачи больших потоков мощности на дальние расстояния, и распределительными, предназначенными для передачи электроэнергии внутри электрических систем при более низких напряжениях. Конструктивные элементы и основные параметры ЛЭП определяются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и СНиПами. К основным параметрам ЛЭП относят род тока, величину напряжения, число цепей, материал опор, марки проводов. Для напряжения переменного тока приняты следующие стандартные значения: 2, 3, 6, 10, 20, 35, ПО, 220, 330, 500 750 кВ.

Номинальные напряжения электрических сетей и их элементов.

Ответ:Номинальным напряжением Uн источников и приемников электроэнергии (генераторов, трансформаторов) называется такое напряжение, на которое они рассчитаны в условиях нормальной работы. Номинальные напряжения электрических сетей и присоединяемых к ним источников и приемников электрической энергии устанавливаются ГОСТом. Шкала номинальных напряжений для сетей переменного тока частотой 50 Гц междуфазное напряжение должно быть 12, 24, 36, 42, 127, 220, 380 В; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ, для сетей постоянного тока -12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440, 660, 3000 В. Для электрических сетей трехфазного переменного тока напряжением до 1 кВ и присоединенным к ним источников и приемников электроэнергии ГОСТ 721-78 устанавливает следующие значения номинальных напряжений: Сети и приемники - 380/220 В; 660/380 В. Источники - 400/230 В; 690/400 В.

Номинальное напряжение генераторов с целью компенсации потери напряжения в питаемой ими сети принимается на 5% больше номинального напряжения этой сети (см. табл. 1).

Номинальные напряжения первичных обмоток, повышающих трансформаторов, присоединяемых к генераторам, приняты также на 5% больше номинальных напряжений подключаемых к ним линий. Первичные обмотки понижающих трансформаторов имеют номинальные напряжения, равные номинальным напряжениям питающих их линий. В табл. 1. приведены номинальные и наибольшие рабочие напряжения электрических сетей, генераторов и трансформаторов напряжением выше 1 кВ, принятые ГОСТ 721 - 78. Таблица 1.1. Номинальные напряжения трехфазного тока, кВ

Питание цепей управления, сигнализации и автоматизации электроустановок, а также электрифицированного инструмента и местного освещения в производственных цехах осуществляется на постоянном токе напряжениями 12, 24, 36, 48 и 60 В и на переменном однофазном токе 12, 24 и 36 В. Электроприемники постоянного тока питаются на напряжениях 110; 220 и 440 В. Напряжения генераторов постоянного тока 115; 230 и 460 В. Электрифицированный транспорт и ряд технологических установок (электролиз, электропечи, некоторые виды сварки) получают питание на напряжениях, отличных от приведенных выше.

У повышающих силовых трансформаторов номинальное напряжение первичной обмотки совпадает с номинальным напряжением трехфазных генераторов. У понижающих трансформаторов первичная обмотка является приемником электроэнергии, и ее номинальное напряжение равно напряжению сети. Номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов, питающих электрические сети, на 5 или 10 % выше номинальных напряжений сети, что дает возможность компенсировать потери напряжения в линиях: 230, 400, 690 В и 3,15 (или 3,3); 6,3 (или 6,6); 10,5 (или 11); 21 (или 22); 38,5; 121; 165; 242; 347; 525; 787 кВ.

Напряжение 660 В рекомендуется для питания силовых электроприемников. По сравнению с напряжением 380 В оно имеет ряд преимуществ: меньшие потери энергии и расход проводникового материала, возможность применения более мощных электродвигателей, меньшее количество цеховых ТП. Однако для питания мелких двигателей, цепей управления электроприводом и сетей электроосвещения необходимо устанавливать дополнительный трансформатор на 380 В. Напряжение 3 кВ используется только для питания электроприемников, работающих на этом напряжении. Электроснабжение предприятий, внутризаводское распределение энергии и питание отдельных электроприемников выполняются на напряжениях свыше 1000 В. Напряжения 500 и 330 кВ применяются для питания особенно крупных предприятий от сетей энергосистемы. На напряжениях 220 и 110 кВ осуществляется питание крупных предприятий от энергосистемы и распределение энергии на первой ступени электроснабжения.

На напряжении 35 кВ питаются предприятия средней мощности, удаленные электропотребители, крупные электроприемники и распределяется энергия по системе глубоких вводов.

Напряжения 6 и 10 кВ используются для питания предприятий малой мощности и в распределительных сетях внутреннего электроснабжения. Напряжение 10 кВ целесообразнее, если источник питания работает на этом напряжении, а число электроприемников на 6 кВ невелико. Напряжения 20 и 150 кВ широкого применения на промышленных предприятиях не находят из-за использования их только в некоторых энергосистемах и отсутствия соответствующего электрооборудования. Выбор напряжения сети производится одновременно с выбором схемы электроснабжения, а в некоторых случаях — на основе технико-экономического сравнения вариантов.