Классификация электрических сетей

Электрические сети классифицируются:

· по роду тока;

· по номинальному напряжению;

· по конструктивному исполнению;

· по расположению;

· по конфигурации;

· по степени резервированности;

· по выполняемым функциям;

· по характеру потребителей;

· по назначению в схеме электроснабжения;

· по режиму работы нейтрали.

По роду тока различают сетипеременногоипостоянноготока.Основноераспространение получили сети трехфазного переменного тока.

Однофазными выполняются внутриквартирные сети. Они выполняются как ответвление от трехфазной четырехпроводной сети.

Сети постоянного тока используются в промышленности (электрические пе-чи, электролизные цеха) и для питания городского электротранспорта.

Постоянный ток используется для передачи энергии на большие расстояния. Но, на постоянном токе работает только ЛЭП: в вначале и конце ЛЭП строятся преобразовательные подстанции, на которых происходит преобразование пере-менного тока в постоянный и обратно. Использование постоянного тока обеспе-чивает устойчивую параллельную работу генераторов ЭС.

Постоянный ток используется для организации связи электроэнергетических систем. При этом отклонение частоты в каждой системе практически не отража-ется на передаваемой мощности.

Существуют передачи пульсирующего тока. В них электроэнергия передает-ся по общей линии одновременно переменным и постоянным токами. У такой пе-редачи увеличивается пропускная способность по отношению к ЛЭП перемен-ного тока и облегчается отбор мощности по сравнению с ЛЭП постоянного тока.

По напряжению согласно ГОСТ сети делятся на сети напряжением до1000

В и сети напряжением выше 1000 В.

В литературе встречается и такое деление:

· сети низких напряжений (220 – 660 В);

· сети средних напряжений (6 – 35 кВ);

· сети высоких напряжений (110 – 220 кВ);

· сети сверхвысоких напряжений (330 – 750 кВ);

· сети ультравысоких напряжений (более 1000 кВ).

По конструктивному исполнению различают воздушные и кабельные сети,проводки и токопроводы.

Токопровод – это установка для передачи и распределения электроэнергии, которая испльзуется на промышленных предприятиях. Состоит из неизолирован-ных или изолированных проводников, изоляторов, защитных оболочек и опорных конструкций.

Электропроводки предназначены для выполнения сетей в зданиях.

По расположению сети делятся нанаружныеивнутренние.Наружные вы-полняются неизолированными (голыми) проводами и кабелями. Внутренние вы-полняются изолированными проводами.

По конфигурации сети делятся наразомкнутые(см.рис. 2.1)изамкнутые

(см. рис. 2.2).

Разомкнутые сети питаются от одного источника питания и передают элект-роэнергию к потребителям только в одном напрявлении.

В замкнутых сетях электроприемники получают по меньшей мере с друх сто-рон. Различают простые замкнутые сети и сложнозамкнутые сети. Простые замк-нутые сети имеют один замкнутый контур, сложнозамкнутые – несколько. К про-стым замкнутым сетям относятся кольцевая сеть и сеть с двухсторонним пита-нием.

ИП	ЛЭП		ИП	ЛЭП1	ЛЭП2
		ЭП				ЭП1	ЭП2
		а)					б)

ИП

ЛЭП₁ ЛЭП₂

ЛЭП3 ЭП₂

в)

ЭП₁

Рисунок 2.1 – разомкнутые сети: а) – радиальная; б) – магистральная;

в) – магистральная с ответвлением

		ИП
ЛЭП1			ИП1 ЛЭП1	ЛЭП2	ЛЭП3 ИП2
	ЛЭП3
		ЛЭП2
					ЭП1		ЭП2
ЭП1		ЭП2	б)
		а)

	ЛЭП1	ЛЭП2
			ЭП1
ИП1		ЛЭП3	ЛЭП5		ИП2
		ЛЭП4
		ЭП2	ЭП3
		ЛЭП6	ЛЭП7

в)

ЭП₄

Рисунок 2.2 – Замкнутые сети: а) – кольцевая;

б) – с двухсторонним питанием; в) - сложнозамкнутая

По степени резервированности сети делятся нанерезервированныеирезер-

вированные.Замкнутые сети всегда резервированные,потому что при отключе-нии любой ЛЭП или любого источника питания ни один из потребителей не поте-ряет питание. Магистральные сети, выполненные одной цепью, являются нере-зервированными, так как часть или все потребители теряют питание в зависимо-сти от места повреждения и мест установки коммутационной аппаратуры. Маги-стральные сети, выполненные двумя цепями, являются резервированными.

По выполняемым функциям различаютсистемообразующие,питающиеираспределительные сети.

Системообразующие сети – это сети напряжением 330 кВ и выше. Выполня-ют функцию формирования энергосистем, объединяя мощные ЭС и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления. Эти сети характеризуют-ся большим радиусом охвата, значительными нагрузками. Сети выполняются по сложнозамкнутым многоконтурным схемам с несколькими ИП.

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и от шин 110 – 220 кВ ЭС к районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнуты. Их напряжение – 110 – 220 кВ.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на не-большие расстояния от шин низшего напряжения районных ПС непосредственно к потребителям. Такие сети выполняют по разомкнутым схемам. Различают расп-ределительные сети высокого напряжения (более 1000 В) и низкого напряжений

(до 1000В).

По характеру потребителей сети делятся нагородские,промышленныеисельские.

Городские сети характеризуются высокой плотностью электрических на-грузок (до 12 МВ·А/км²) и большим количеством разнородных потребителей.

К промышленным сетям относятся сети промышленных предприятий. Эти сети делятся на сети внешнего и внутреннего электроснабжения. Напряжение за-висит от близости к питающей ПС. Если она расположена вблизи предприятия, то напряжение внешнего электроснабжения – 6 - 10 кВ, а внутреннего – до 1000 В. Если питающая ПС расположена далеко, то напряжение внешнего электроснаб-жения повышается. Для промышленных сетей существует понятие “глубокого ввода”, когда высокое напряжение (220 –330 кВ) заводится на территорию завода, минуя дополнительные трансформации. В этом случае в схеме внутреннего элект-роснабжения используется напряжение 6 – 35 кВ.

Сельские сети – сети напряжением 0,4 – 110 кВ. Они предназначены для пи-тания небольших населенных пунктов, сельскохозяйственных предприятий. От-личаются большой протяженностью и малой плотностью нагрузки (до 15 кВ·А/км²). Сельские сети выполняются, в основном, воздушными ЛЭП по разо-мкнутым схемам.

По назначению в схеме электроснебжения сети делятся наместныеира-

йонные.

Местные сети охватывают площади радиусом до 30 км. Они имеют малую плотность нагрузки и напряжение до 35 кВ включительно. Это сельские, комму-нальные и фабрично-заводские сети. К местным сетям относятся “глубокие вво-ды” напряжением 110 кВ.

Районные сети охватывают большие районы и имеют напряжение 110 кВ и выше. По районным сетям осуществляется передача электроэнергии от ЭС в мес-та ее потребления. К районным сетям относятся основные сети системы, магист-ральные ЛЭП внутрисистемной связи и межсистемные связи.

По режиму работы нейтрали сети делятся:

· на сети с изолированной нейтралью;

· на сети с компенсированной нейтралью;

· на сети с эффективно – заземленной нейтралью;

· на сети с глухозаземленной нейтралью.

Режим работы нейтрали определяется способом соединения нейтрали с зем-лей. В сетях с изолированной нейтралью электроустановки не имеют связи з зем-лей. В сетях с компенсированной нейтралью имеется связь через дугогасительную катушку. В сетях с глухозаземленной нейтралью – непосредственная связь с зем-лей. В сетях с эффективно-заземленной нейтралью – часть нейтралей трансфор-маторов заземлена, часть – разземлена (в нейтраль включены разъединитель и разрядник).

Выбор режима работы нейтрали в сети до 1000 В определяется безопасно-стью работ. В сети выше 1000 В – двумя причинами:

· стоимостью изоляции оборудования;

· величиной токов однофазного короткого замыкания на землю.

В соответствии с “Правилами устрой ства электроустановок” электроуста-новки до 1000 В работают либо с глухозаземленной, либо с изолированной нейт-ралью.

В первом случае имеем четырехпроводную сеть. Замыкание любой фазы на землю приводит к короткому замыканию в сети (ток повреждения большой). Пре-дохранитель поврежденной фазы перегорает, а две здоровые фазы остаются в ра-боте при фазном напряжении.

Во втором случае имеем трехпроводную сеть. В такой сети замыкание фазы на землю не приводит к значительному росту тока в месте повреждения, фаза не отключается. Фазные напряжения неповрежденных фаз возрастают до линейных

значений, т.е. возрастают в 3 раз.

В обоих случаях изоляция рассчитывается на линейное напряжение.

Сети напряжением 6 - 35 кВ считаются сетями с малыми токами замыкания на землю (до 500 А). Работают такие сети либо с изолированной, либо с компен-сированной нейтралью.

В сети с изолированной нейтралью при касании фазы землю напряжение этой фазы становится равным нулю, а на здоровых фазах возрастает до линейного значения (см. рис. 2.1 а). Поэтому изоляция должна быть рассчитана на линейное напряжение. Емкостный ток в поврежденной фазе равен нулю, а в неповреж-

денных фазах увеличивается в 3 раз (см. рис. 2.1 б). Суммарный емкостный ток, равный 3 I₀, будет протекать через место замыкания фазы на землю и источник питания. Если величина этого тока в сети 6 – 10 кВ превышает 30 А, а в сети 35 кВ – 10 А, то в нейтраль трансформаторов необходимо включить дугогаситель-ную катушку. Ее индуктивный ток складывается с емкостным током замыкания на землю, который может быть скомпенсирован частично или полностью.

Сети 6 – 35 кВ не требуют немедленного отключения и могут работать не-сколько часов. Но повреждение можно обнаружить только при поочередном от-ключении потребителей.

Сети напряжением 110 кВ и выше считаются сетями с большими токами за-мыкания на землю (свыше 500 А). Они не могут работать с изолированной нейт-ралью, так как изоляция в этом случае должна рассчитываться на линейное на-пряжение. А это дорого. Сети работают с заземленной нейтралью. При этом ток однофазного короткого замыкания может превышать ток трехфазного к.з. В этом

случае коммутационная аппаратура должна выбираться по большему току, т.е. однофазному.

3 ICB

UФА

UФА= 0

3 ICA

IЗ

ICA

3 ICC

ICB

ICC

UФC

UФB

3 UФC

3 UФB

а)

б)

Рисунок 2.1 – Векторные диаграммы напряжений и токов: а) нормальный режим; б) замыкание фазы а на землю.

В месте повреждения в таких сетях возникает электрическая дуга с большим током. Дуга гасится при отключении повреждения. Так как большинство к.з яв-ляются самоустраняющимися, то для проверки линия включается вновь под дей-ствием АПВ. Если к.з. самоустранилось, то ЛЭП остается в работе, если нет, то повреждение отключается вновь. В переходном режиме и при коммутациях в сети возникают внутренние перенапряжения. Величина перенапряжения влияет на вы-бор изоляции. Величину перенапряжения стараются ограничить. Для этого зазем-ляют нейтрали оборудования. Но чем больше заземленных нейтралей, тем меньше величина перенапряжения, но тем больше величина тока однофазного к.з.

В сетях 110 кВ поступают следующим образом. Часть нейтралей разземляют, чтобы величина токов однофазного к.з. не превышала величину токов трехфазно-го кз. Заземляют нейтрали трансформаторов на электростанциях, узловых под-станциях и на тупиковых потребительских подстанциях. Напряжение на неповре-

жденных фазах по отношению к земле в установившемся режиме не должно быть больше 0,8 U_ном (линейного). Такие сети называются сетями с эффективно-заземленной нейтралью.

В сетях 220 кВ и выше применяют глухое заземление нейтрали всех транс-форматоров. В этом напряжение на неповрежденных фазах по отношению к земле

в установившемся режиме не превышает фазное. Коммутационная аппаратура выбирается по большему току к.з.

Лекция № 3