Производство, передача и распределение электроэнергии

Для приёмников третьей категории  резервный источник питания, как  правило, не предусматривается.

Электроснабжение предприятий  подразделяется на внешнее и внутреннее. Внешнее электроснабжение – это система сетей и подстанций от источника электропитания (энергосистемы или электростанции) до трансформаторной подстанции предприятия.

Передача энергии в  этом случае осуществляется по кабельным  или воздушным линиям номинальным  напряжением 6, 10, 20, 35, 110 и 220 кВ. К внутреннему  электроснабжению относится система  распределения энергии внутри цехов  предприятия и на его территории.

К силовой нагрузке (электродвигатели, электропечи) подводится напряжение 380 или 660 В, к осветительной – 220 В. Двигатели мощностью 200 кВт и более в целях снижения потерь целесообразно подключать на напряжение 6 или 10 кВ.

Наиболее распространённым на промышленных предприятиях является напряжение 380 В. Широко внедряется напряжение 660 В, что позволяет снизить потери энергии и расход цветных металлов в сетях низшего напряжения, увеличить радиус действия цеховых подстанций и мощность каждого трансформатора до 2500 кВА. В ряде случаев при напряжении 660 В экономически оправданным является применение асинхронных двигателей мощностью до 630 кВт.

Распределение электроэнергии производится с помощью электропроводок  – совокупности проводов и кабелей  с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными  конструкциями.

Внутренняя проводка –  это электропроводка, проложенная  внутри здания; наружная – вне его, по наружным стенам здания, под навесами, на опорах. В зависимости от способа  прокладки, внутренняя проводка может  быть открытой, если она проложена  по поверхности стен, потолков и  т.д., и скрытой, если она проложена  в конструктивных элементах зданий.

Проводка может быть проложена  изолированным проводом или небронированным  кабелем сечением до 16 кв.мм. В местах возможного механического воздействия  электропроводку заключают в  стальные трубы, герметизируют, если среда  помещения взрывоопасная, агрессивная. На станках, полиграфических машинах  проводка выполняется в трубах, в  металлических рукавах проводом с полихлорвиниловой изоляцией, не разрушающейся от воздействия  на неё машинными маслами. Большое  количество проводов системы управления электропроводом машины укладывается в лотках. Для передачи электроэнергии в цехах с большим количеством  производственных машин применяются  шинопроводы.

Для передачи и распределения  электроэнергии широко применяются  силовые кабели в резиновой, свинцовой  оболочке; небронированные и бронированные. Кабели могут укладываться в кабельные  каналы, укрепляться на стенах, в  земляных траншеях, заделываться в  стены.

 

 

                     Воздушные линии электропередач

 

Воздушная линия  электропередачи (ВЛ) — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов иарматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).

Самая высоковольтная ЛЭП в мире — 1150 кВ

Состав ВЛ

• Провода
• Траверсы
• Изоляторы
• Арматура
• Опоры
• Грозозащитные тросы
• Разрядники
• Заземление
• Секционирующие устройства
• Волоконно-оптические линии связи (в виде отдельных самонесущих кабелей, либо встроенные в грозозащитный трос, силовой провод)
• Вспомогательное оборудование для нужд эксплуатации (аппаратура высокочастотной связи, ёмкостного отбора мощности и др.)
• Элементы маркировки высоковольтных проводов и опор ЛЭП для обеспечения безопасности полётов воздушных судов. Опоры маркируются сочетанием красок определённых цветов, провода — авиационными шарами для обозначения в дневное время. Для обозначения в дневное и ночное время суток применяются огни светового ограждения.

Документы, регулирующие ВЛ

Конструкция ВЛ, её проектирование и строительство регулируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) иСтроительными нормами и правилами (СНиП).

Классификация ВЛ

По роду тока

• ВЛ переменного тока
• ВЛ постоянного тока

В основном, ВЛ служат для передачи переменного тока и лишь в отдельных случаях (например, для связи энергосистем, питания контактной сети и другие) используются линии постоянного тока. Линии постоянного тока имеют меньшие потери на емкостную и индуктивную составляющие. Так, в Ростовской области была построена экспериментальная линия постоянного тока на 500 кВ. Однако широкого распространения такие линии не получили.

По назначению

• сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем)
• магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами)
• распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями)
• ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.

По напряжению[править]

Железобетонная опора ЛЭП 220/380 В с фарфоровымилинейными изоляторами

• ВЛ до 1000 В (ВЛ низшего класса напряжений)
• ВЛ выше 1000 В
• ВЛ 1–35 кВ (ВЛ среднего класса напряжений)
• ВЛ 110–220 кВ (ВЛ высокого класса напряжений)
• ВЛ 330–750 кВ (ВЛ сверхвысокого класса напряжений)
• ВЛ выше 750 кВ (ВЛ ультравысокого класса напряжений)

Эти группы существенно различаются, в основном — требованиями в части  расчётных условий и конструкций.

В сетях СНГ общего назначения переменного тока 50 Гц, согласно ГОСТ 721-77, должны использоваться следующие  номинальные междуфазныенапряжения: 380 В; (6)^[3], 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ. Могут также существовать сети, построенные по устаревшим стандартам с номинальными межфазными напряжениями: 220 В, 3 и 150 кВ.

Самой высоковольтной ЛЭП  в мире является линия Экибастуз-Кокчетав, номинальное напряжение — 1150 кВ. Однако, в настоящее время линия эксплуатируется под вдвое меньшим напряжением — 500 кВ.

Номинальное напряжение для  линий постоянного тока не регламентировано, чаще всего используются напряжения: 150, 400 (Выборгская ПС — Финляндия) и 800 кВ.

В специальных сетях могут  использоваться и другие классы напряжений, в основном это касается тяговых сетей железных дорог (27,5 кВ, 50 Гц переменного тока и 3,3 кВ постоянного тока), метрополитена (825 В постоянного тока), трамваев и троллейбусов (600 В постоянного тока).

По режиму работы нейтралей в электроустановках

• Трёхфазные сети с незаземлёнными (изолированными) нейтралями (нейтраль не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты с больши́мсопротивлением). В СНГ такой режим нейтрали используется в сетях напряжением 3—35 кВ с малыми токами однофазных замыканий на землю.
• Трёхфазные сети с резонансно-заземлёнными (компенсированными) нейтралями (нейтральная шина присоединена к заземлению через индуктивность). В СНГ используется в сетях напряжением 3–35 кВ с большими токами однофазных замыканий на землю.
• Трёхфазные сети с эффективно-заземлёнными нейтралями (сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землёй непосредственно или через небольшое активное сопротивление). В России это сети напряжением 110, 150 и частично 220 кВ, в которых применяются трансформаторы (автотрансформаторы требуют обязательного глухого заземления нейтрали).
• Сети с глухозаземлённой нейтралью (нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление). К ним относятся сети напряжением менее 1 кВ, а также сети напряжением 220 кВ и выше.

По режиму работы в зависимости  от механического состояния

• ВЛ нормального режима работы (провода и тросы не оборваны)
• ВЛ аварийного режима работы (при полном или частичном обрыве проводов и тросов)
• ВЛ монтажного режима работы (во время монтажа опор, проводов и тросов)

Основные элементы ВЛ

• Трасса — положение оси ВЛ на земной поверхности.
• Пикеты (ПК) — отрезки, на которые разбита трасса, длина ПК зависит от номинального напряжения ВЛ и типа местности.
• Нулевой пикетный знак обозначает начало трассы.
• Центровой знак на трассе строящейся ВЛ обозначает центр расположения опоры.
• Производственный пикетаж — установка пикетных и центровых знаков на трассе в соответствии с ведомостью расстановки опор.
• Фундамент опоры — конструкция, заделанная в грунт или опирающаяся на него и передающая ему нагрузку от опоры, изоляторов, проводов (тросов) и от внешних воздействий (гололёда, ветра).
• Основание фундамента — грунт нижней части котлована, воспринимающий нагрузку.
• Пролёт (длина пролёта) — расстояние между центрами двух опор, на которых подвешены провода. Различают промежуточный пролёт (между двумя соседними промежуточными опорами) и анкерный пролёт (между анкерными опорами). Переходный пролёт — пролёт, пересекающий какое-либо сооружение или естественное препятствие (реку, овраг).
• Угол поворота линии — угол α между направлениями трассы ВЛ в смежных пролётах (до и после поворота).
• Стрела провеса — вертикальное расстояние между низшей точкой провода в пролёте и прямой, соединяющей точки его крепления на опорах.
• Габарит провода — вертикальное расстояние от провода в пролёте до пересекаемых трассой инженерных сооружений, поверхности земли или воды.

 

 

       А́втотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения.

      Принцип работы автотрансформатора

Предположим, что источник электрической  энергии (сеть переменного тока) подключен к виткам   обмоткиавтотрансформатора, а потребитель — к некоторой части этой обмотки  .

При прохождении переменного тока по обмотке автотрансформатора возникает переменный магнитный поток,индуктирующий в этой обмотке электродвижущую силу, величина которой прямо пропорциональна числу витков обмотки.

Следовательно, если во всей обмотке  автотрансформатора, имеющей число  витков  , индуктируется электродвижущая сила  , то в части этой обмотки, имеющей число витков  , индуктируется электродвижущая сила  . Соотношение величин этих ЭДС выглядит так:  , где   — коэффициент трансформации.

Так как падение напряжения в активном сопротивлении обмотки автотрансформатора относительно мало, то им практически можно пренебречь и считать справедливыми равенства   и  ,

где   — напряжение источника электрической энергии, поданное на всю обмотку автотрансформатора, имеющую число витков  ;

 — напряжение, подаваемое к потребителю  электрической энергии, снимаемое  с той части обмотки автотрансформатора, которая обладает количеством витков  .

Следовательно,  .

Напряжение  , приложенное со стороны источника электрической энергии ко всем виткам   обмотки автотрансформатора, во столько раз больше напряжения  , снимаемого с части обмотки, обладающей числом витков  , во сколько раз число витков   больше числа витков  .

Если к автотрансформатору подключен  потребитель электрической энергии, то под влиянием напряжения   в нём возникает электрический ток, действующее значение которого обозначим как  .

Соответственно в первичной  цепи автотрансформатора будет ток, действующее значение которого обозначим  как  .

Однако ток в верхней части  обмотки автотрансформатора, имеющей  число витков   будет отличаться от тока в нижней её части, имеющей количество витков  . Это объясняется тем, что в верхней части обмотки протекает только ток  , а в нижней части — некоторый результирующий ток, представляющий собой разность токов   и  . Дело в том, что согласно правилу Ленца индуктированное электрическое поле в обмотке автотрансформатора   направлено навстречу электрическому полю, созданному в ней источником электрической энергии. Поэтому токи   и   в нижней части обмотки автотрансформатора направлены навстречу друг другу, то есть находятся в противофазе.

Сами токи   и  , как и в обычном трансформаторе, связаны соотношением 

или  .

Так как в понижающем трансформаторе  , то   и результирующий ток в нижней обмотке автотрансформатора равен  .