Klassificering av elektriska nät

Elektriska nät klassificeras enligt ett antal indikatorer som kännetecknar både nätet som helhet och enskilda transmissionsledningar (PTL).

Av strömmens natur

AC- och DC-nätverk särskiljs av ström.

Trefas AC 50 Hz har flera fördelar jämfört med DC:

• förmågan att omvandla från en spänning till en annan inom ett brett spektrum;

• förmågan att överföra stora krafter över långa avstånd, vilket uppnås. Detta uppnås genom att omvandla generatorernas spänning till en högre spänning för att överföra elektricitet längs linjen och omvandla högspänningen tillbaka till en låg spänning vid mottagningspunkten. I denna metod för kraftöverföring reduceras förlusterna i ledningen eftersom de beror på strömmen i ledningen, och strömmen för samma effekt är mindre, ju högre spänningen är;

• med trefas växelström är konstruktionen av asynkrona elmotorer enkel och pålitlig (ingen kollektor). Konstruktionen av en synkron generator är också enklare än en DC-generator (ingen kollektor, etc.);

Nackdelarna med AC är:

• behovet av att generera reaktiv effekt, vilket främst behövs för att skapa magnetiska fält hos transformatorer och elmotorer. Bränsle (i TPP) och vatten (i HPP) förbrukas inte för att generera reaktiv energi, men den reaktiva strömmen (magnetiseringsström) som flyter genom transformatorernas ledningar och lindningar är värdelös (i betydelsen att använda linjer för att överföra aktiv energi) det överbelastar dem, orsakar förluster av aktiv effekt i dem och begränsar den överförda aktiva effekten. Förhållandet mellan reaktiv effekt och aktiv effekt kännetecknar installationens effektfaktor (ju lägre effektfaktor, desto sämre används de elektriska nätverken);

• kondensatorbanker eller synkrona kompensatorer används ofta för att öka effektfaktorn, vilket gör AC-installationer dyrare;

• överföringen av mycket stora krafter över långa avstånd begränsas av stabiliteten i den parallella driften av kraftsystemen mellan vilka kraft överförs.

Fördelarna med likström inkluderar:

• frånvaro av en reaktiv strömkomponent (full användning av linjer är möjlig);

• bekväm och smidig justering i ett brett område av antalet varv för DC-motorer;

• högt startmoment i seriemotorer, som har funnit bred användning i elektriska dragkrafter och kranar;

• möjlighet till elektrolys osv.

De största nackdelarna med DC är:

• omöjlighet att omvandla med enkla medel för likström från en spänning till en annan;

• omöjligheten att skapa likströmsgeneratorer med hög spänning (HV) för kraftöverföring över relativt långa avstånd;

• svårigheten att få likström HV: för detta ändamål är det nödvändigt att likrikta högspänningens växelström och sedan vid mottagningspunkten omvandla den till trefas växelström. Huvudapplikationen härrör från trefasiga växelströmsnät. Med ett stort antal enfasiga elektriska mottagare görs enfasgrenar från ett trefasnät. Fördelarna med ett trefas AC-system är:

• användningen av ett trefassystem för att skapa ett roterande magnetfält gör det möjligt att implementera enkla elektriska motorer;

• i ett trefassystem är effektförlusten mindre än i ett enfassystem. Beviset för detta påstående ges i tabell 1.

Tabell 1. Jämförelse av ett trefassystem (tre-trådar) med ett enfas (två-trådar)

Som framgår av tabellen (rad 5 och 6), dP1= 2dP3 och dQ1= 2dQ3, d.v.s. effektförlusterna i ett enfassystem vid samma effekt S och spänning U är dubbelt så stora. Men i ett enfassystem finns det två ledningar och i ett trefassystem - tre.

För att metallförbrukningen ska vara densamma är det nödvändigt att minska tvärsnittet av ledarna i trefaslinjen jämfört med enfaslinjen med 1,5 gånger. Samma antal gånger blir större motstånd, d.v.s. R3= 1.5R1... Genom att ersätta detta värde i uttrycket för dP3 får vi dP3 = (1.5S2/ U2) R1, dvs. aktiva effektförluster i en enfasledning är 2 / 1,5 = 1,33 gånger mer än i en trefas.

DC-användning

DC-nätverk är byggda för att driva industriföretag (elektrolysverkstäder, elektriska ugnar, etc.), eltransport i städer (spårvagn, trolleybuss, tunnelbana). För mer information se här: Var och hur DC används

Elektrifiering av järnvägstransporter utförs på både lik- och växelström.

Likström används också för att överföra energi över långa avstånd, eftersom användningen av växelström för detta ändamål är förknippad med svårigheten att säkerställa stabil parallelldrift av kraftverksgeneratorer. I detta fall arbetar dock endast en transmissionsledning på likström, vid vars matningsände växelströmmen omvandlas till likström, och i mottagaränden vänds likströmmen om till växelström.

Likström kan användas i transmissionsnät med växelström för att organisera anslutningen av två elektriska system i form av likström — överföring av konstant energi med noll längd, när två elektriska system är anslutna till varandra genom ett likriktar-transformatorblock. Samtidigt påverkar frekvensavvikelser i vart och ett av de elektriska systemen praktiskt taget inte den överförda effekten.

Forskning och utveckling pågår för närvarande kring pulserande strömkraftöverföring, där kraft överförs samtidigt genom växelström och likström över en gemensam kraftledning. I det här fallet är det tänkt att pålägga alla tre faserna av AC-överföringsledningen en viss konstant spänning i förhållande till jord, skapad med hjälp av transformatorinstallationer i ändarna av transmissionsledningen.

Denna metod för kraftöverföring möjliggör bättre användning av kraftledningsisolering och ökar dess bärförmåga jämfört med växelströmsöverföring, och underlättar även valet av kraft från kraftledningar jämfört med likströmsöverföring.

Med spänning

Efter spänning delas elektriska nät in i nät med en spänning på upp till 1 kV och över 1 kV.

Varje elnät kännetecknas av Märkspänning, vilket säkerställer den normala och mest ekonomiska driften av utrustningen.

Särskilj den nominella spänningen för generatorer, transformatorer, nätverk och elektriska mottagare. Nätverkets nominella spänning sammanfaller med energiförbrukarnas nominella spänning, och generatorns nominella spänning, enligt villkoren för kompensation för spänningsförluster i nätverket, tas 5% högre än nätverkets nominella spänning.

Märkspänningen för en transformator är inställd för dess primära och sekundära lindningar utan belastning. På grund av det faktum att transformatorns primärlindning är en mottagare av elektricitet, för uppstegstransformatorn tas dess nominella spänning lika med generatorns nominella spänning, och för nedtrappningstransformatorn - den nominella spänningen för nätverk.

Spänningen på sekundärlindningen av transformatorn som försörjer nätverket under belastning måste vara 5% högre än nätverkets nominella spänning. Eftersom det finns ett spänningsbortfall i själva transformatorn under belastning, tas märkspänningen (dvs. öppen kretsspänning) för transformatorns sekundärlindning 10 % högre än märkspänningen.

Tabell 2 visar de nominella fas-till-fas-spänningarna för trefasiga elektriska nät med en frekvens på 50 Hz. Elektriska nät efter spänning är villkorligt uppdelade i lågspänningsnät (220–660 V), mellan (6–35 kV), högspänningsnät (110–220 kV), ultrahögspänningsnät (330–750 kV) och ultrahögspänningsnät (1 000 kV och högre).

Tabell 2. Standardspänningar, kV, enligt GOST 29322–92

Inom transport och industri används följande konstanta spänningar: för ett luftnät som driver spårvagnar och trådbussar — ​​600 V, tunnelbanevagnar — 825 V, för elektrifierade järnvägslinjer — 3300 och 1650 V, betjänas dagbrottsgruvor av trådbussar och elektriska lokomotiv drivna från kontaktnät 600, 825, 1650 och 3300 V, underjordisk industritransport använder en spänning på 275 V. Bågugnsnät har en spänning på 75 V, elektrolysanläggningar 220-850 V.

Genom design och plats

Antenn- och kabelnätverk, ledningar och ledningar skiljer sig i design.

Efter plats delas nätverk in i externa och interna.

Externa nätverk implementeras med nakna (oisolerade) ledningar och kablar (underjordiska, undervattens), interna - med kablar, isolerade och nakna ledningar, bussar.

Av konsumtionens natur

Beroende på konsumtionens karaktär särskiljs stads-, industri-, landsbygds-, elektrifierade järnvägslinjer, olje- och gasledningar och elektriska system.

Enligt överenskommelse

Mångfalden och komplexiteten hos elektriska nätverk har lett till avsaknaden av en enhetlig klassificering och användningen av olika termer vid klassificering av nätverk efter syfte, roll och funktioner som utförs i strömförsörjningsschemat.

NSEelektriska nät är uppdelade i stamnät och distributionsnät.

Ryggraden kallas ett elektriskt nät som förenar kraftverk och säkerställer att de fungerar som ett enda styrobjekt, samtidigt som de tillför energi från kraftverk. Gren kallas ett elnät. tillhandahålla eldistribution från en kraftkälla.

I GOST 24291-90 är elektriska nätverk också uppdelade i stamnät och distributionsnätverk.Dessutom särskiljs stads-, industri- och landsbygdsnätverk.

Syftet med distributionsnäten är den vidare distributionen av el från stamnätets transformatorstation (delvis också från kraftverkens distributionsspänningsbussar) till centrala punkter i stads-, industri- och landsbygdsnäten.

Det första steget av offentliga distributionsnät är 330 (220) kV, det andra - 110 kV, sedan distribueras elektricitet genom elnätet till enskilda konsumenter.

Beroende på vilka funktioner de utför särskiljs stamnät, leverans- och distributionsnätverk.

Huvudnät 330 kV och uppåt utföra funktionerna att bilda enhetliga energisystem.

Kraftförsörjningsnäten är avsedda för överföring av elektricitet från transformatorstationerna i motorvägsnätet och delvis kraftverkens 110 (220) kV-bussar till centrala punkter i distributionsnäten — regionala transformatorstationer. Leveransnätverk vanligtvis stängd. Tidigare var spänningen i dessa nät 110 (220) kV, nyligen är spänningen i elektriska nät som regel 330 kV.

Distributionsnät är avsedda för överföring av el över korta avstånd från lågspänningsbussarna i distriktstransformatorstationer till urbana industri- och landsbygdskonsumenter. Sådana distributionsnät är vanligtvis öppna eller fungerar i öppet läge. Tidigare utfördes sådana nätverk med en spänning på 35 kV och lägre, och nu - 110 (220) kV.

Elnäten är också uppdelade i lokala och regionala och därutöver försörjnings- och distributionsnät. Lokala nät inkluderar 35 kV och lägre, och regionala nät — 110 kV och högre.

Äter är en linje som går från en central punkt till en distributionspunkt eller direkt till transformatorstationer utan att distribuera elektricitet längs dess längd.

Gren en ledning kallas, till vilken flera transformatorstationer eller ingången till konsumentelektriska installationer är anslutna längs deras längd.

Enligt syftet i kraftschemat är näten även indelade i lokala och regionala.

Till lokalbefolkningen omfatta nät med låg belastningstäthet och spänning upp till och med 35 kV. Dessa är stads-, industri- och landsbygdsnätverk. Kortlånga 110 kV djupa genomföringar klassas också som lokala nätverk.

Distriktets elnät täcker stora ytor och har en spänning på 110 kV och däröver. Genom regionala nät överförs elektricitet från kraftverk till förbrukningsställen och distribueras även mellan regionala och stora industri- och transportstationer som matar lokala nät.

Regionala nät inkluderar huvudnäten av elektriska system, de viktigaste transmissionsledningarna för kommunikation inom och mellan systemet.

Kärnnätverk tillhandahålla kommunikation mellan kraftverk och med regionala konsumentcentraler (regionala transformatorstationer). De utförs enligt komplexa flerkretsscheman.

Stamkraftledningar intrasystemkommunikation ger kommunikation mellan separat placerade kraftverk med elsystemets stamnät, samt kommunikation av fjärranvändare med centrala punkter. Detta är vanligtvis en luftledning 110-330 kV och större med lång längd.

Beroende på deras roll i kraftförsörjningsschemat skiljer sig kraftförsörjningsnätverk, distributionsnätverk och huvudnätverk av kraftsystem.

Närande kallas de nät genom vilka energin tillförs transformatorstationen och RP, distribution — nät till vilka el- eller transformatorstationer är direkt anslutna (vanligen är dessa nät upp till 10 kV, men ofta avser grennät med högre spänning även distributionsnät om ett stort antal mottagande transformatorstationer är anslutna till dem). Till huvudnäten inkluderar nät med den högsta spänningen, på vilka de mest kraftfulla anslutningarna görs i det elektriska systemet.