Klasifikacija električnih omrežij

Električna omrežja so razvrščena po številnih kazalnikih, ki označujejo tako omrežje kot celoto kot posamezne daljnovode (DV).

Po naravi toka

Omrežja AC in DC se razlikujejo po toku.

Trifazni AC 50 Hz ima več prednosti pred DC:

• sposobnost preoblikovanja iz ene napetosti v drugo v širokem razponu;

• sposobnost prenosa velikih moči na velike razdalje, kar je doseženo. To se doseže s pretvorbo napetosti generatorjev v višjo napetost za prenos električne energije po liniji in pretvorbo visoke napetosti nazaj v nizko napetost na sprejemni točki. Pri tem načinu prenosa električne energije so izgube v vodu manjše, ker so odvisne od toka v vodu, tok pa je pri enaki moči manjši, čim večja je napetost;

• s trifaznim izmeničnim tokom je konstrukcija asinhronih elektromotorjev enostavna in zanesljiva (brez kolektorja). Konstrukcija sinhronskega alternatorja je tudi preprostejša od generatorja enosmernega toka (brez zbiralnika itd.);

Slabosti AC so:

• potreba po ustvarjanju jalove moči, ki je potrebna predvsem za ustvarjanje magnetnih polj transformatorjev in elektromotorjev. Gorivo (v TE) in voda (v HE) se ne porabljata za ustvarjanje jalove energije, vendar je reaktivni tok (magnetizacijski tok), ki teče po vodih in navitjih transformatorjev, neuporaben (v smislu uporabe vodov za prenos delovne energije) jih preobremenjuje, v njih povzroča izgube delovne moči in omejuje oddano delovno moč. Razmerje med jalovo in delovno močjo označuje faktor moči naprave (nižji kot je faktor moči, slabše se uporabljajo električna omrežja);

• kondenzatorske baterije ali sinhroni kompenzatorji se pogosto uporabljajo za povečanje faktorja moči, kar draži AC instalacije;

• prenos zelo velikih moči na velike razdalje je omejen s stabilnostjo vzporednega delovanja elektroenergetskih sistemov, med katerimi se moč prenaša.

Prednosti enosmernega toka vključujejo:

• odsotnost komponente reaktivnega toka (možna je popolna uporaba linij);

• priročno in gladko prilagajanje v širokem območju števila vrtljajev enosmernih motorjev;

• visok začetni navor v serijskih motorjih, ki so našli široko uporabo v električni vleki in žerjavih;

• možnost elektrolize itd.

Glavne pomanjkljivosti DC so:

• nezmožnost pretvorbe z enosmernim tokom iz ene napetosti v drugo;

• nezmožnost ustvarjanja visokonapetostnih (HV) generatorjev enosmernega toka za prenos električne energije na relativno velike razdalje;

• težava pri pridobivanju enosmernega toka HV: v ta namen je potrebno popraviti izmenični tok visoke napetosti in ga nato na sprejemnem mestu pretvoriti v trifazni izmenični tok. Glavna uporaba izhaja iz omrežij s trifaznim izmeničnim tokom. Z velikim številom enofaznih električnih sprejemnikov so enofazne veje izdelane iz trifaznega omrežja. Prednosti trifaznega AC sistema so:

• uporaba trifaznega sistema za ustvarjanje vrtljivega magnetnega polja omogoča izvedbo preprostih elektromotorjev;

• v trifaznem sistemu je izguba moči manjša kot v enofaznem sistemu. Dokaz za to trditev je podan v tabeli 1.

Tabela 1. Primerjava trifaznega sistema (trižični) z enofaznim (dvožičnim)

Kot je razvidno iz tabele (vrstici 5 in 6), je dP1= 2dP3 in dQ1= 2dQ3, tj. izgube moči v enofaznem sistemu pri enaki moči S in napetosti U dvakrat večje. Vendar pa sta v enofaznem sistemu dve žici, v trifaznem pa tri.

Da bi bila poraba kovine enaka, je treba presek vodnikov trifaznega voda v primerjavi z enofaznim vodom zmanjšati za 1,5-krat. Enako število krat bo večji upor, tj. R3= 1,5R1... Če nadomestimo to vrednost v izrazu za dP3, dobimo dP3 = (1,5S2/ U2) R1, tj. izgube delovne moči v enofaznem vodu so 2 / 1,5 = 1,33-krat večje kot v trifaznem.

DC uporaba

Omrežja enosmernega toka so zgrajena za napajanje industrijskih podjetij (delavnice za elektrolizo, električne peči itd.), Mestni električni promet (tramvaj, trolejbus, podzemna železnica). Za več podrobnosti glejte tukaj: Kje in kako se uporablja DC

Elektrifikacija železniškega prometa se izvaja na enosmerni in izmenični tok.

Enosmerni tok se uporablja tudi za prenos energije na velike razdalje, saj je uporaba izmeničnega toka v ta namen povezana s težavami pri zagotavljanju stabilnega vzporednega delovanja generatorjev elektrarn. V tem primeru pa na enosmerni tok deluje samo daljnovod, na katerem se na napajalni strani izmenični tok pretvarja v enosmernega, na sprejemnem koncu pa enosmerni tok v izmenični.

Enosmerni tok se lahko uporablja v prenosnih omrežjih z izmeničnim tokom za organizacijo povezave dveh električnih sistemov v obliki enosmernega toka - prenos konstantne energije z ničelno dolžino, ko sta dva električna sistema povezana med seboj prek usmerniško-transformatorskega bloka. Hkrati odstopanja frekvence v vsakem od električnih sistemov praktično ne vplivajo na preneseno moč.

Trenutno potekajo raziskave in razvoj prenosa električne energije s pulznim tokom, kjer se moč hkrati prenaša z izmeničnim in enosmernim tokom po skupnem daljnovodu. V tem primeru je predvideno, da se na vse tri faze daljnovoda izmeničnega toka naloži nekaj konstantne napetosti glede na zemljo, ki jo ustvarijo transformatorske instalacije na koncih daljnovoda.

Ta način prenosa električne energije omogoča boljši izkoristek izolacije daljnovoda in povečuje njegovo nosilnost v primerjavi z izmeničnim prenosom, prav tako pa olajša izbiro moči iz daljnovodov v primerjavi z enosmernim prenosom.

Po napetosti

Po napetosti delimo električna omrežja na omrežja z napetostjo do 1 kV in nad 1 kV.

Za vsako električno omrežje je značilno nazivna napetost, ki zagotavlja normalno in najbolj ekonomično delovanje opreme.

Razlikovati nazivno napetost generatorjev, transformatorjev, omrežij in električnih sprejemnikov. Nazivna napetost omrežja sovpada z nazivno napetostjo porabnikov energije, nazivna napetost generatorja pa se glede na pogoje kompenzacije napetostnih izgub v omrežju vzame za 5% višja od nazivne napetosti omrežja.

Nazivna napetost transformatorja je nastavljena za njegova primarna in sekundarna navitja brez obremenitve. Ker je primarno navitje transformatorja sprejemnik električne energije, je za povečevalni transformator njegova nazivna napetost enaka nazivni napetosti generatorja, za padajoči transformator pa nazivna napetost generatorja. omrežje.

Napetost sekundarnega navitja transformatorja, ki napaja omrežje pod obremenitvijo, mora biti za 5 % višja od nazivne napetosti omrežja. Ker v samem transformatorju pod obremenitvijo pride do izgube napetosti, je nazivna napetost (tj. napetost odprtega tokokroga) sekundarnega navitja transformatorja vzeta za 10 % višja od nazivne omrežne napetosti.

Tabela 2 prikazuje nazivne medfazne napetosti trifaznih električnih omrežij s frekvenco 50 Hz. Električna omrežja po napetosti so pogojno razdeljena na nizko (220–660 V), srednje (6–35 kV), visoko (110–220 kV), ultravisoko (330–750 kV) in ultravisoko (1000 kV in več) napetostna omrežja.

Tabela 2. Standardne napetosti, kV, po GOST 29322–92

V prometu in industriji se uporabljajo naslednje stalne napetosti: za nadzemno omrežje, ki napaja tramvaje in trolejbuse - 600 V, vagone podzemne železnice - 825 V, za elektrificirane železniške proge - 3300 in 1650 V, rudnike oskrbujejo trolejbusi in električni lokomotive, ki se napajajo iz kontaktnih omrežij 600, 825, 1650 in 3300 V, podzemni industrijski promet uporablja napetost 275 V. Omrežja obločnih peči imajo napetost 75 V, elektrolizne naprave 220-850 V.

Po zasnovi in ​​lokaciji

Zračna in kabelska omrežja, ožičenje in žice se razlikujejo po zasnovi.

Po lokaciji delimo omrežja na zunanja in notranja.

Zunanja omrežja se izvajajo z golimi (neizoliranimi) žicami in kabli (pod zemljo, pod vodo), notranja - s kabli, izoliranimi in golimi žicami, avtobusi.

Po naravi porabe

Glede na naravo porabe ločimo mestne, industrijske, podeželske, elektrificirane železniške proge, naftovode in plinovode ter električne sisteme.

Po dogovoru

Raznolikost in kompleksnost električnih omrežij je povzročila pomanjkanje enotne klasifikacije in uporabo različnih izrazov pri razvrščanju omrežij po namembnosti, vlogi in funkcijah, ki jih opravljajo v napajalni shemi.

NSEelektrična omrežja delimo na hrbtenična in distribucijska omrežja.

Hrbtenica se imenuje električno omrežje, ki združuje elektrarne in zagotavlja njihovo delovanje kot enoten nadzorni objekt, hkrati pa dobavlja energijo iz elektrarn. Podružnica imenovano električno omrežje. zagotavljanje distribucije električne energije iz vira energije.

V GOST 24291-90 so električna omrežja razdeljena tudi na hrbtenična in distribucijska omrežja.Poleg tega ločimo mestna, industrijska in podeželska omrežja.

Namen distribucijskih omrežij je nadaljnja distribucija električne energije od razdelilnih postaj hrbteničnega omrežja (delno tudi od razdelilnih napetostnih vodil elektrarn) do središč mestnih, industrijskih in podeželskih omrežij.

Prva stopnja javnega distribucijskega omrežja je 330 (220) kV, druga - 110 kV, nato pa se električna energija distribuira po elektroenergetskem omrežju do posameznih odjemalcev.

Glede na funkcije, ki jih opravljajo, ločimo hrbtenična, oskrbovalna in distribucijska omrežja.

Glavna omrežja 330 kV in več opravlja funkcije oblikovanja enotnih energetskih sistemov.

Elektroenergetska omrežja so namenjena prenosu električne energije od RTP avtocestnega omrežja in delno 110 (220) kV vodil elektrarn do središč distribucijskih omrežij — regionalnih RTP. Dostavna omrežja običajno zaprto. Prej je bila napetost teh omrežij 110 (220) kV, v zadnjem času je napetost električnih omrežij praviloma 330 kV.

Distribucijska omrežja so namenjeni prenosu električne energije na kratkih razdaljah od nizkonapetostnih vodil okrožnih razdelilnih postaj do mestnih industrijskih in podeželskih porabnikov. Takšna distribucijska omrežja so običajno odprta ali delujejo v odprtem načinu. Prej so bila takšna omrežja izvedena pri napetosti 35 kV in nižje, zdaj pa - 110 (220) kV.

Prav tako se elektroenergetska omrežja delijo na lokalna in regionalna ter dodatno na napajalna in distribucijska omrežja. Lokalna omrežja vključujejo 35 kV in manj, regionalna omrežja pa 110 kV in več.

Prehranjevanje je vod, ki poteka od centralne točke do distribucijske točke ali neposredno do transformatorskih postaj brez distribucije električne energije po svoji dolžini.

Podružnica se imenuje vod, na katerega je po dolžini priključenih več transformatorskih postaj ali vhod v električne napeljave potrošnikov.

Tudi glede na namembnost v elektroenergetski shemi delimo omrežja na lokalna in regionalna.

Domačinom vključujejo omrežja z majhno obremenitvijo in napetostjo do vključno 35 kV. To so mestna, industrijska in podeželska omrežja. Kratke 110 kV globoke puše se uvrščajo tudi med lokalna omrežja.

Okrožna električna omrežja pokrivajo velika območja in imajo napetost 110 kV in več. Preko regionalnih omrežij se električna energija prenaša od elektrarn do odjemnih mest, prav tako pa se distribuira med regionalnimi in velikimi industrijskimi in transportnimi transformatorskimi postajami, ki napajajo lokalna omrežja.

Regionalna omrežja vključujejo glavna omrežja električnih sistemov, glavne daljnovode za komunikacijo znotraj in med sistemi.

Jedrna omrežja zagotavljajo komunikacijo med elektrarnami in z regionalnimi odjemnimi centri (regijske RTP). Izvajajo se po zapletenih shemah z več vezji.

Magistralni daljnovodi znotrajsistemska komunikacija zagotavlja komunikacijo ločeno lociranih elektrarn z glavnim omrežjem elektroenergetskega sistema ter komunikacijo oddaljenih velikih uporabnikov s centralnimi točkami. Običajno je to nadzemni vod 110-330 kV in večji z veliko dolžino.

Glede na vlogo v elektroenergetskem sistemu se razlikujejo elektroenergetska omrežja, distribucijska omrežja in glavna omrežja elektroenergetskih sistemov.

Hranilna se imenujejo omrežja, prek katerih se energija dovaja v transformatorsko postajo in RP, distribucija — omrežja, na katera so neposredno priključene električne ali transformatorske postaje (običajno so to omrežja do 10 kV, pogosto pa se med distribucijska omrežja nanašajo tudi razvejana omrežja z višjimi napetostmi, če je nanje priključeno večje število sprejemnih postaj). Na glavna omrežja vključujejo omrežja z najvišjo napetostjo, na katerih so izvedene najmočnejše povezave v električnem sistemu.