Az elektromos hálózatok osztályozása

Az elektromos hálózatokat számos mutató szerint osztályozzák, amelyek mind a hálózat egészét, mind az egyes távvezetékeket (PTL) jellemzik.

Az áram természeténél fogva

Az AC és DC hálózatokat áram alapján különböztetjük meg.

A háromfázisú AC 50 Hz-nek számos előnye van a DC-hez képest:

• az egyik feszültségről a másikra való átalakítás képessége széles tartományban;

• a nagy teljesítmények nagy távolságokra történő átvitelének képessége, ami megvalósul. Ezt úgy érik el, hogy a generátorok feszültségét magasabb feszültségre alakítják át az elektromos áram vonal mentén történő továbbítására, és a nagyfeszültséget a vételi ponton visszaállítják alacsony feszültséggé. Ennél az erőátviteli módnál a vezeték veszteségei csökkennek, mivel a vezetékben lévő áramerősségtől függenek, és az azonos teljesítményhez tartozó áram annál kisebb, minél nagyobb a feszültség;

• háromfázisú váltóárammal az aszinkron villanymotorok felépítése egyszerű és megbízható (nincs kollektor). A szinkron generátor felépítése is egyszerűbb, mint a DC generátoré (nincs kollektor stb.);

Az AC hátrányai a következők:

• meddőteljesítmény előállításának szükségessége, amelyre főként transzformátorok és villanymotorok mágneses tereinek létrehozásához van szükség. Tüzelőanyagot (a hőerőműben) és vizet (HP-ben) nem használnak fel meddőenergia előállítására, de a transzformátorok vezetékein és tekercselésein átfolyó meddőáram (mágnesezőáram) használhatatlan (abban az értelemben, hogy vezetékeket használnak aktív energia átvitelére). túlterheli őket, aktív teljesítmény veszteséget okoz bennük és korlátozza az átvitt hatásos teljesítményt. A meddő teljesítmény és az aktív teljesítmény aránya jellemzi a létesítmény teljesítménytényezőjét (minél alacsonyabb a teljesítménytényező, annál rosszabb az elektromos hálózatok használata);

• kondenzátortelepeket vagy szinkron kompenzátorokat gyakran használnak a teljesítménytényező növelésére, ami megdrágítja a váltakozó áramú berendezéseket;

• a nagyon nagy teljesítmények nagy távolságra történő átvitelét korlátozza azon villamosenergia-rendszerek párhuzamos működésének stabilitása, amelyek között áramot továbbítanak.

Az egyenáram előnyei a következők:

• meddőáram-komponens hiánya (a vezetékek teljes kihasználása lehetséges);

• kényelmes és egyenletes beállítás az egyenáramú motorok fordulatszámának széles tartományában;

• nagy indítási nyomaték soros motorokban, amelyek széles körben alkalmazhatók az elektromos vontatásban és a darukban;

• az elektrolízis lehetősége stb.

A DC fő hátrányai a következők:

• az átalakítás lehetetlensége egyszerű egyenárammal az egyik feszültségről a másikra;

• a nagyfeszültségű (HV) egyenáramú generátorok létrehozásának lehetetlensége az energiaátvitelhez viszonylag nagy távolságokon;

• a HV egyenáram megszerzésének nehézsége: ehhez a nagyfeszültség váltóáramát egyenirányítani, majd a vételi ponton háromfázisú váltakozó árammá kell alakítani. A fő alkalmazás a háromfázisú váltóáramú hálózatokból származik. Nagyszámú egyfázisú elektromos vevőkészülékkel az egyfázisú leágazások háromfázisú hálózatból készülnek. A háromfázisú váltakozó áramú rendszer előnyei a következők:

• a háromfázisú rendszer használata forgó mágneses tér létrehozására lehetővé teszi egyszerű villanymotorok megvalósítását;

• háromfázisú rendszerben a teljesítményveszteség kisebb, mint az egyfázisú rendszerben. Ennek az állításnak a bizonyítékát az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat: Háromfázisú rendszer (háromvezetékes) összehasonlítása egyfázisú (kétvezetékes) rendszerrel

Amint a táblázatból (5. és 6. sor) látható, dP1= 2dP3 és dQ1= 2dQ3, azaz. a teljesítményveszteség egyfázisú rendszerben azonos S teljesítmény és U feszültség mellett kétszer akkora. Egyfázisú rendszerben azonban két vezeték van, háromfázisú rendszerben pedig három.

Ahhoz, hogy a fémfogyasztás azonos legyen, a háromfázisú vezeték vezetékeinek keresztmetszetét az egyfázisúhoz képest 1,5-szeresére kell csökkenteni. Ugyanannyiszor lesz nagyobb az ellenállás, pl. R3= 1,5R1... Ezt az értéket a dP3 kifejezésben behelyettesítve dP3 = (1,5S2/ U2) R1-et kapunk, azaz. Az aktív teljesítmény veszteség egyfázisú vezetékben 2/1,5 = 1,33-szor nagyobb, mint egy háromfázisú vezetékben.

DC használat

Egyenáramú hálózatok az ipari vállalkozások (elektrolízisműhelyek, elektromos kemencék stb.), a városi elektromos közlekedés (villamos, trolibusz, metró) ellátására épülnek. További részletekért lásd itt: Hol és hogyan használják a DC-t

A vasúti közlekedés villamosítása egyen- és váltakozó árammal egyaránt történik.

Az egyenáramot az energia nagy távolságra történő átvitelére is használják, mivel a váltakozó áram erre a célra történő alkalmazása az erőművi generátorok stabil párhuzamos működésének nehézségével jár. Ebben az esetben azonban csak egy távvezeték üzemel egyenárammal, amelynek tápoldalán a váltóáramot egyenárammá alakítják, a vevőoldalon pedig az egyenáramot váltakozó árammá.

Az egyenáram váltóáramú átviteli hálózatokban használható két elektromos rendszer egyenáramú összekapcsolásának megszervezésére - állandó energia átvitele nulla hosszúsággal, amikor két elektromos rendszer egyenirányító-transzformátor blokkon keresztül kapcsolódik egymáshoz. Ugyanakkor az egyes elektromos rendszerek frekvenciaeltérései gyakorlatilag nem befolyásolják az átvitt teljesítményt.

Jelenleg folyik a kutatás és fejlesztés az impulzusáramú erőátvitel terén, ahol a váltóáram és egyenáram egyidejű átvitele történik közös vezetéken. Ebben az esetben a váltakozó áramú távvezeték mindhárom fázisára valamilyen állandó feszültséget kell kifejteni a földhöz képest, amelyet a távvezeték végein elhelyezett transzformátorok hoznak létre.

Ez az erőátviteli mód lehetővé teszi az elektromos vezetékek szigetelésének jobb kihasználását és növeli annak teherbíró képességét a váltóáramú átvitelhez képest, valamint megkönnyíti az egyenáramú átvitelhez képest a távvezetékek közötti teljesítmény kiválasztását.

Feszültség szerint

Feszültség szerint az elektromos hálózatokat legfeljebb 1 kV és 1 kV feletti feszültségű hálózatokra osztják.

Minden elektromos hálózatra jellemző névleges feszültség, amely biztosítja a berendezés normál és leggazdaságosabb működését.

Megkülönböztetni a generátorok, transzformátorok, hálózatok és elektromos vevők névleges feszültségét. A hálózat névleges feszültsége egybeesik az energiafogyasztók névleges feszültségével, és a generátor névleges feszültsége a hálózat feszültségveszteségének kompenzációjának feltételei szerint 5%-kal magasabb, mint a hálózat névleges feszültsége.

A transzformátor névleges feszültsége a primer és a szekunder tekercsekre terhelés nélkül van beállítva. Tekintettel arra, hogy a transzformátor primer tekercse villamosenergia-vevő, a fokozatos transzformátor névleges feszültségét a generátor névleges feszültségével, a leléptető transzformátor névleges feszültségével egyenlőnek veszik. hálózat.

A hálózatot terhelés alatt ellátó transzformátor szekunder tekercsének feszültségének 5%-kal nagyobbnak kell lennie a hálózat névleges feszültségénél. Mivel terhelés alatt magában a transzformátorban feszültségveszteség lép fel, a transzformátor szekunder tekercsének névleges feszültségét (azaz nyitott áramköri feszültséget) 10%-kal nagyobbra veszik, mint a névleges hálózati feszültséget.

A 2. táblázat mutatja a háromfázisú elektromos hálózatok névleges fázisfeszültségeit 50 Hz-es frekvenciával. Az elektromos hálózatokat feszültség szerint feltételesen kis (220–660 V), közepes (6–35 kV), magas (110–220 kV), ultramagas (330–750 kV) és ultramagas (1000 kV és magasabb) feszültségű hálózatokra osztják.

2. táblázat Standard feszültségek, kV, a GOST 29322–92 szerint

A közlekedésben és az iparban a következő állandó feszültségeket alkalmazzák: villamosokat és trolibuszokat tápláló felső hálózathoz - 600 V, metrókocsikhoz - 825 V, villamosított vasútvonalakhoz - 3300 és 1650 V, a külszíni bányákat trolibuszok és elektromos hálózatok szolgálják ki. a 600, 825, 1650 és 3300 V-os érintkező hálózatról hajtott mozdonyok, a földalatti ipari közlekedés 275 V feszültséget használ. Az ívkemencék hálózatai 75 V, az elektrolizáló üzemek 220-850 V feszültségűek.

Tervezés és elhelyezkedés szerint

Az antenna- és kábelhálózatok, vezetékek és vezetékek kialakítása különbözik.

Hely szerint a hálózatokat külsőre és belsőre osztják.

A külső hálózatok csupasz (nem szigetelt) vezetékekkel és kábelekkel (föld alatti, víz alatti), belső - kábelekkel, szigetelt és csupasz vezetékekkel, buszokkal valósulnak meg.

A fogyasztás természeténél fogva

A fogyasztás jellege szerint városi, ipari, falusi, villamosított vasútvonalakat, olaj- és gázvezetékeket, elektromos rendszereket különböztetnek meg.

Bejelentkezés alapján

Az elektromos hálózatok sokfélesége és összetettsége az egységes osztályozás hiányához és az eltérő kifejezések használatához vezetett a hálózatok cél, szerep és az energiaellátási sémában betöltött funkciók szerinti osztályozása során.

Az NSElectrical hálózatok gerinchálózatra és elosztóhálózatra oszlanak.

A gerinc elektromos hálózatnak nevezzük, amely egyesíti az erőműveket, és biztosítja azok egyetlen vezérlőobjektumként történő működését, miközben az erőművekből energiát szolgáltat. Ág elektromos hálózatnak nevezik. villamosenergia-elosztás biztosítása áramforrásról.

A GOST 24291-90 szabványban az elektromos hálózatok gerinc- és elosztóhálózatokra is fel vannak osztva.Emellett városi, ipari és vidéki hálózatokat különböztetünk meg.

Az elosztóhálózatok célja a villamos energia további elosztása a gerinchálózat alállomásától (részben az erőművek elosztó feszültségbuszairól is) a városi, ipari és vidéki hálózatok központi pontjaiig.

A nyilvános elosztóhálózatok első szakasza 330 (220) kV, a második - 110 kV, majd a villamos energiát az áramellátó hálózaton keresztül osztják el az egyéni fogyasztókhoz.

Az általuk ellátott funkciók szerint megkülönböztetik a gerinchálózatot, az ellátó és az elosztó hálózatokat.

Főhálózatok 330 kV és afeletti ellátja az egységes energiarendszerek kialakításának funkcióit.

Az áramellátó hálózatok az autópálya-hálózat alállomásairól és részben az erőművek 110 (220) kV-os buszairól az elosztóhálózatok központi pontjaira – regionális alállomásokra – történő villamos energia átvitelére szolgálnak. Szállítási hálózatok általában zárva. Korábban ezeknek a hálózatoknak a feszültsége 110 (220) kV volt, mostanában az elektromos hálózatok feszültsége általában 330 kV.

Elosztó hálózatok villamos energia rövid távolságra történő átvitelére szolgálnak a körzeti alállomások kisfeszültségű buszaitól a városi ipari és vidéki fogyasztókhoz. Az ilyen elosztó hálózatok általában nyitottak vagy nyitott üzemmódban működnek. Korábban az ilyen hálózatokat 35 kV és alacsonyabb feszültségen végezték, most pedig - 110 (220) kV.

A villamosenergia-hálózatok szintén fel vannak osztva helyi és regionális, valamint ellátó és elosztó hálózatokra. A helyi hálózatok 35 kV-os vagy alacsonyabb, a regionális hálózatok pedig 110 kV-os és magasabb feszültségűek.

Enni olyan vezeték, amely egy központi ponttól egy elosztópontig vagy közvetlenül az alállomásokhoz vezet anélkül, hogy a hosszában áramot osztana el.

Ág vezetéket hívnak, amelyre több transzformátor alállomás vagy a fogyasztói elektromos berendezések bejárata csatlakozik hosszuk mentén.

A villamosenergia-rendszerben szereplő cél szerint a hálózatokat helyi és regionálisra is felosztják.

A helyieknek ide tartoznak az alacsony terhelési sűrűségű és 35 kV-ig terjedő feszültségű hálózatok. Ezek városi, ipari és vidéki hálózatok. A rövid hosszúságú 110 kV-os mély átvezetések szintén a helyi hálózatok közé tartoznak.

Kerületi elektromos hálózatok nagy területeket fednek le, és 110 kV-os vagy nagyobb feszültségűek. Regionális hálózatokon keresztül a villamos energia az erőművektől a fogyasztási helyekre kerül továbbításra, valamint elosztásra kerül a helyi hálózatokat tápláló regionális és nagy ipari és közlekedési alállomások között.

A regionális hálózatok közé tartoznak az elektromos rendszerek fő hálózatai, a rendszeren belüli és a rendszerek közötti kommunikációt szolgáló fő távvezetékek.

Maghálózatok kommunikációt biztosít az erőművek között és a regionális fogyasztói központokkal (térségi alállomásokkal). Ezeket összetett többáramkörös sémák szerint hajtják végre.

Törzsvezetékek rendszeren belüli kommunikáció biztosítja a kommunikációt a különálló erőművek között a villamosenergia-rendszer főhálózatával, valamint a távoli nagy felhasználók kommunikációját a központi pontokkal. Ez általában egy 110-330 kV-os és nagyobb, hosszú hosszúságú légvezeték.

Az energiaellátó hálózatok, az elosztóhálózatok és az energiaellátó rendszerek főhálózatai az áramellátásban betöltött szerepük szerint különböznek egymástól.

Tápláló hálózatoknak nevezzük, amelyeken keresztül az energiát az alállomáshoz és az RP-hez látják el, terjesztés — olyan hálózatok, amelyekre elektromos vagy transzformátor alállomások közvetlenül csatlakoznak (általában 10 kV-ig terjedő hálózatokról van szó, de gyakran a nagyobb feszültségű elágazó hálózatok is elosztó hálózatokat jelentenek, ha nagyszámú vevő alállomás csatlakozik hozzájuk). A fő hálózatokhoz magában foglalja a legmagasabb feszültségű hálózatokat, amelyeken a legerősebb kapcsolatok jönnek létre az elektromos rendszerben.