Класифікація електричних мереж напругою 0,38…110 кВ. Вимоги до електричних мереж

План лекції

БУДОВА ЗОВНІШНІХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МЕРЕЖ

1 Класифікація електричних мереж напругою 0,38…110 кВ. Вимоги до електричних мереж.

2 Конструкція проводів та кабелів зовнішніх електричних мереж.

3 Ізолятори повітряних ліній електропередачі.

4 Опори повітряних ліній електропередачі.

5 Активний та індуктивний опори проводів.

Література: 1с.199-281; 2с.149-217; 3с.49-72; 4с.48-74; 5с.18-68; 6с.19-57.

Електричною мережею називають частину електричної системи, що складаються з підстанцій і ліній електропередачі різної напруги. За призначенням електричні мережі розділяють на живильні та розподільні.

Живильною називають електричну мережу, по якій електричну енергію підводять до розподільних пунктів або підстанцій (рисунок 3.1).

Розподільною називають електричну мережу, що підводить електроенергію безпосередньо до споживачів або до споживчих трансформаторних підстанцій від розподільних пунктів або підстанцій (рисунок 3.1).

Мережі також класифікуються:

– за родом струму (постійного або змінного);

– за величиною напруги (мережі до 1000 В і мережі понад 1000 В);

– за конфігурацією (радіальні, магістральні, замкнуті);

– за конструктивним виконанням (внутрішні і зовнішні);

– за районом обслуговування мережі діляться на місцеві (R до 30 км, напруга до 35 кВ) і районні (R до 100 км, напруга 35 кВ і вище).

Рисунок 3.1 – Живильні та розподільні електричні мережі

До електричних мереж висувають такі основні вимоги:

– надійність і безпека в роботі;

– безперебійність в електропостачанні;

– економічність;

– забезпечення необхідної якості електроенергії;

– можливість подальшого розширення без корінної реконструкції.

У зв’язку з цим електричні мережі повинні бути розраховані:

– за економічними показниками;

– за допустимим струмом і допустимим нагріванням;

– за втратою напруги;

– на механічну міцність.

Відомо, що для передачі електричної енергії на значні відстані, з метою зменшення втрат в елементах мережі, підвищують напругу.

Сучасна електрична система (рисунок 3.2) складається із генераторів електростанцій (ЕС), підвищувальних підстанцій (ТП1…ТП3), знижувальних підстанцій (ТП4…ТП9) та повітряних ліній (ПЛ1…ПЛ10). Таким чином, що б передати електроенергію від джерела живлення до споживача її необхідно декілька разів трансформувати.

Рисунок 3.2 – Схема електричної системи

Рівень напруги – важливий параметр, що характеризує будь-який елемент електричної установки, у тому числі і електричну мережу. Підтримання необхідних рівнів напруги у споживача та на елементах мережі – одне із основних завдань сільського електропостачання.

Номінальною називається така напруга приймачів електроенергії, генераторів і трансформаторів, при якій вони нормально і найбільш економічно працюють, вона вказується в паспорті машини або апарату. Для установок трифазного струму номінальною напругою прийнято вважати значення міжфазної напруги (лінійної).

Напруга в різних точках мережі неоднакова. На початку лінії напруга звичайно вища, а в кінці – нижча від номінальної. Для прикладу розглянемо лінію з рівномірно розподіленим навантаженням (магістральна) (рисунок 3.3).

– відхилення напруги

Рисунок 3.3 – Номінальна та дійсна напруга в точках електричної мережі

Відхиленням напруги називається алгебрагічна різниця між напругою в заданій точці мережі і номінальною напругою, вона змінюється поступово при зміні навантаження на протязі доби, року. Відхилення напруги вимірюється у вольтах або відсотках.

; (3.1)

За встановленими нормами, в сільських електричних мережах, відхилення напруги від номінального значення на затискачах у споживача повинно знаходитися в межах ± 5%. Максимально допустиме короткочасне відхилення напруги – ± 10%.

Номінальна напруга генераторів приймається на 5% вищою від номінальної напруги мережі. Номінальна напруга первинних обмоток трансформаторів повинна дорівнювати номінальній напрузі мережі, оскільки вони є приймачами електричної енергії. Номінальна напруга вторинних обмоток трансформаторів приймається на 5 (10) % вищою від номінальної (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Розподіл напруги в електричній мережі з підвищувальними та із знижувальними трансформаторами.

Електричні установки розділяють на установки напругою до 1000 В і понад 1000 В. Аналогічно лінії (мережі) розділяють на лінії до 1000 В (низької напруги) та на лінії понад 1000В (високої напруги).

В Україні встановлені наступні стандартні значення напруги електроустановок змінного струму частотою 50 Гц: 127, 220, 380, 660 В, а також 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ.

За режимом нейтралі електричні мережі розділяють на мережі з ізольованою та із заземленою нейтраллю.

В електричних мережах напругою 6, 10 та 35 кВ нейтраль ізольована від землі і лінії виконують трипровідними (три фазних проводи). В окремих випадках нейтраль може з’єднуватися із землею, але через значний індуктивний опір (реактор). Як наслідок, такі мережі є мережами з ізольованою (компенсованою) нейтраллю.

В електричних мережах напругою 110 кВ і вище, хоч і прокладають лише три фазних проводи, але нейтраль трансформаторів заземлюють. Таким чином отримують трипровідні мережі із глухозаземленою нейтраллю.

Електричні мережі напругою до 1000 В виконують чотири- та пятипровідними із глухозаземленою або ізольованою нейтраллю, тобто систем TN-S, TN-C, TN-C-S, TT та ІТ (рисунок 3.5).

а – система TN-S; б – система TN-C; в – система TN-C-S;

г – система TT; д – система ІТ

Рисунок 3.5 – Схеми виконання систем електропостачання напругою до 1000 В

На даний час у сільських мережах застосовується напруга 380/220В при чотирипровідній системі із глухозаземленою нейтраллю (TN-C) (рисунок 3.5, б та 3.6). Нульовий провід заземляють біля трансформатора і в кінці лінії, а також виконують повторні заземлення. Всі металеві частини електроустановок, які в нормальному режимі не знаходяться під напругою, але можуть опинитися під нею при пошкодженні ізоляції, повинні з’єднуватися з нульовим проводом. При замиканні фазного проводу на землю відбувається коротке замикання, спрацьовує апарат захисту і відключає пошкоджену лінію від живлення. Така система електропостачання сприяє підвищенню безпеки мереж.

Рисунок 3.6 – Схема чотирипровідної мережі напругою 380/220 В із заземленою нейтраллю

При використанні напруги 380 В, знижуються втрати електроенергії у декілька разів, а також спостерігається економія металу в 2 рази.

Розподільні сільські мережі виконують напругою 6 та 10 кВ. Напругу 6 кВ застосовують лише при розширенні існуючих мереж.

Живильні мережі виконують напругою 35 та 110 кВ. Для трансформації використовують підстанції напругою 10(6)/0,4 кВ та 35/0,4 кВ, а для живлення великих об’єктів – 110/35/10 кВ.

Згідно із ПВЕ для електропостачання споживачів, що реконструюються або вперше вводяться в експлуатацію необхідно застосовувати системи електропостачання TN-S або TN-C-S (рисунок 3.5, а, в). Ці системи мають окремо нейтральний (N, нульовий) та захисний (PE) провідники. Всі металеві частини електроустановок, які в нормальному режимі не знаходяться під напругою, але можуть опинитися під нею при пошкодженні ізоляції, повинні з’єднуватися із захисним провідником РЕ. Нейтральний
N - провідник використовують для створення фазної напруги для живлення однофазних електроприймачів (рисунок 3.5, а, в).

Дата добавления: 2013-12-13