И требования, предъявляемые к ним

При изучении темы необходимо четко уяснить структуру современного элек­троснабжения потребителей электроэнергии. Для этого следует разобраться в таких понятиях, как энергетическая и электроэнергетическая системы, электроснабжение, электрические сети и др.

Энергетической системой (энергосистемой) называется совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом. Электрической частью энергосистемы называется совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы. Электроэнергетической системой (ЭЭС) называется электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

Электроснабжением называется обеспечение потребителей электрической энергией. Системой электроснабжения называется совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией. Централизованным электроснабжением называется электроснабжение потребителей от энергосистемы.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных (ВЛ) и кабельных (КЛ) линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Рассмотрим рисунок, иллюстрирующий структуру современного элек­троснабжения потребителей электроэнергии, используя введенные выше понятия.

Электрические станции
	Электрическая часть
Производство э/э

Электрические сети

Передача и распределение э/э

Потребители (приемники) э/э

Электроснабжение

Следует отметить, что в технической и учебной литературе отсутствует единая классификация электрических сетей. Классификация электрических сетей может осуществляться:

1. По роду тока различаются сети перемен­ного и постоянного тока.

2. По номинальному напряжению: сверхвысокого напряжения (U_ном ≥ 330 кВ), высокого напряжения (U_ном = 3–220 кВ), низкого напряжения (U_ном ≤ 1 кВ).

3. По выполняемым функциям будем различать системообразующие, питающие и распределительные сети.

4. По размерам территории, охватываемой сетью, выделяют местные (U_ном ≤ 35 кВ), районные (U_ном = 110–220 кВ) и региональные (U_ном ≥ 330 кВ).

5. По характеру потребителя се­ти подразделяются на промышленные, городские и сель­скохозяйственного назначения.

6. По кон­фигурации схемы сети делятся на замкнутые и разомк­нутые.

Системообразующие сети напряжением 330–1150 кВ осуществ­ляют функции формирования объединенных энергосистем, объединяя мощные электростанции и обеспечивая их функ­ционирование как единого объекта управления, и одновре­менно обеспечивают передачу электроэнергии от мощных электростанций.

Питающие сети предназначены для передачи электро­энергии от подстанций системообразующей сети и частич­но от шин 110–220 кВ электростанций к центрам питания распределительных сетей – районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнутые. Как правило, напря­жение этих сетей 110–500 кВ.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных подстанций к промышленным, го­родским, сельским потребителям. Распределитель­ные сети обычно разомкнутые или работают в разомкнутом режиме.

К местным относят се­ти с номинальным напряжением 35 кВ и ниже, к район­ным – с номинальным напряжением, превышающим 35 кВ. Понятия «местная» и «распределительная» сети (так же как «районная» и «питающая») близки, но не совпадают, так как в последнее время напряжение распределительных сетей может быть 110 и 220 кВ.

В настоящее время для элетрических сетей стандартизованы 4 напряжения менее 1000 В (40, 220, 380 и 660 В) и 12 напряжений выше 1000 В (3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ). Все перечисленные значения соответствуют линейным (междуфазным) напряжениям трехфазной системы переменного тока.

Электрические сети должны обеспечивать:

- надежность электроснабжения;

- качество электроэнергии;

- экономичность;

- экологичность;

- удобство и безопасность эксплуатации;

- возможность дальнейшего развития без коренного переустройства сети.

Требования, предъявляемые к сетям в отношении надежности электроснаб­жения, зависят от характера электроприемников потребителей, которые разделяются на три категории:

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников II категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание электроприемников II категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 сут. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному току ВЛ. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 сут. допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.

Независимым источником питания электроприемника или группы электроприемников называется источник питания, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на другом или других источниках питания этих электроприемников.

К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий: каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания; секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников I категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Существенное влияние на развитие энергетических систем оказывают все возрастающие требования к ограничению неблагоприятных воздействий энергети­ческих объектов на окружающую среду. Повышение экологических требований к электростанциям усложняет их размещение, что приводит к удале­нию электростанций от центров потребления и сооружению длинных линий электропередачи сверхвысокого напряжения; повышение экологических требований к электрическим сетям проявляется, прежде всего, в необходимости сокращения занимаемых ими земельных площадей.

Электрическое поле, создаваемое линиями сверхвысокого напряжения, оказывает неблаго­приятное влияние на живые организмы. Наиболее чувствителен к электрическим полям человек. При длительном пребывании человека в полях высокой напряжен­ности (Е > 10–15 кВ/м) могут возникать неблагоприятные физиологические изме­нения, связанные с воздействием на нервную и сердечно-сосудистую систему, мы­шечную ткань и органы. При этом возможно изменение кровяного давления и пуль­са, аритмия, повышение нервной возбудимости.

В последнее время внимание специалистов привлек еще один эффект воз­душных линий СВН, влияющий на экологическую обстановку. Речь идет о созда­ваемом линиями шуме, который вызывается коронным разрядом и особенно усили­вается при дожде. Значительное шумовое воздействие на окружающую среду про­изводят и распределительные устройства. В связи с этим возникает необходимость разработки мероприятий, обеспечивающих оптимальное сосуществование сети воздушных линий, природы и человека.

Режимом называется состояние системы на данный момент времени. Режим системы определяется составом включенных основных элементов и их загруженностью. Рассмотрим основные режимы работы ЭЭС.

1. Основная задача ЭЭС – качественное, надежное и экономичное электроснабжение потребителей без перегрузки основных элементов. В таких режимах, называемых нормальными, ЭЭС должна работать и работает длительное время. Нормальные режимы подразделяют на режимы наибольших и наименьших нагрузок.

2. Аварийные режимы. Возникают вследствие коротких замыканий, разрывов цепей и других повреждений. Длительная работа ЭЭС в таких режимах не допустима, так как нарушается нормальное электроснабжение потребителей и существует опасность развития аварии.

3. Послеаварийные режимы. Данные режимы характеризуются низкой экономичностью, надежностью и уровнем качества электроэнергии. Допускаются кратковременно как переходное звено между аварийными и нормальными режимами.