Классификация электрических линий и сетей

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря возможности преобразования в другие виды, электрическая энергия нашла широкое применение во всех отраслях экономики. Она используется на промышленных, добывающих и перерабатывающих предприятиях, предприятиях агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства, на транспорте, в строительстве, быту (в дальнейшем – на предприятиях).

Потребители электрической энергии получают ее от энергетических систем и собственных электростанций по распределительным сетям. Приемниками электрической энергии являются нагреватели, электродвигатели,сварочные агрегаты, выпрямительные устройства, радиоэлектронная аппаратура, высокочастотные установки, осветительные установки. Распределение электроэнергии к приемникам осуществляется по электрическим сетям. Все приемники могут быть включены в распределительную сеть одного напряжения или в электрические сети разных напряжений.

Электрические сети предприятий (ЭСП) должны обеспечивать:

– надежность электроснабжения;

– качество передаваемой электроэнергии как вида продукции;

– безопасность электротехнического и неэлектротехнического персонала при эксплуатации сетей и электроустановок;

– экономичность, то есть снижение затрат при сооружении и эксплуатации сетей и установок;

– изменение конфигурации сетей в связи с изменением технологии

производства;

– снижение потерь электроэнергии в сетях;

– экологичность, т. е. отсутствие вредного влияния на окружающую среду.

По надежности электроснабжения все электроприемники делятся на три категории.

К I категории относят электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб предприятию, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство технологического процесса. В составе 1 категории имеется особая группа электроприемников, бесперебойное электроснабжение которых должно обеспечить бесперебойный останов производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и сохранения технологического оборудования.

Ко 2 категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих и оборудования.

К 3 категории относятся электроприемники, которые не подходят под определение 1 и 2 категорий. Это вспомогательное технологическое оборудование в основных цехах, цеха несерийного производства.

Электрическая сеть предприятия представляет собой совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящих из трансформаторных подстанций и распределительных устройств, соединенных электрическими линиями, обеспечивающими их связь с приемниками электроэнергии.

Электрические сети делят:

– п о р о д у т о к а. Существуют сети переменного и постоянного тока. В основном сети выполняются по системе трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. Эта система позволяет осуществлять трансформацию электроэнергии и передачу ее на дальние расстояния. В сетях переменного тока широко применяются однофазные ответвления к однофазным электроприемникам. Применяются сети повышенной (до 10 кГц) и высокой (выше 10 кГц) частоты с целью обеспечения надежной работы отдельных технологических установок (нагрев металла под закалку, ковку, штамповку, плавка металлов). Для электроснабжения отдельных технологических установок (электролизных, гальванических, электропривод подъемнотранспортных механизмов, станков) необходим постоянный ток. Для преобразования служат двигатель-генераторы, выпрямители.

– п о н а п р я ж е н и ю. На предприятиях сети применяются на напряжение до 1 000 В (низкого напряжения, низковольтные) и выше 1 000 В (высокого напряжения, высоковольтные).

В электрических распределительных сетях предприятий, как правило, используются напряжения до 1 000 В (380/220, 660 и 1 140 В) и выше 1 000 В (6, 10, 20 кВ). В системе внешнего электроснабжения предприятий наиболее распространенными являются напряжения 35, 110 и 220 кВ. Напряжение 1 140 В применяется в шахтных электроустановках и горных комплексах. Электроустановки с оборудованием на 1 140 (3 × 660)В имеют уровень напряжения выше 1 000 В, относятся к низковольтным так как все оборудование (трансформаторы, кабели, коммутационные и защитные аппараты, электродвигатели) разработаны на базе электротехнических устройств на напряжение 660 В. Напряжение 20 кВ пока не получило широкого распространения. Применяется в районах близких от ТЭЦ с генераторным напряжением 20 кВ и в некоторых районах, получающих питание от трансформаторов с вторичным напряжением 20 кВ.

– п о к о н с т р у к т и в н ы м п р и з н а к а м. Линии электропередач в электрических сетях могут выполняться воздушными, кабельными и токопроводами.

– п о р е ж и м у н е й т р а л и. Электроустановки и электрические сети в системах электроснабжения могут быть с заземленной или изолированной нейтралью.

По электрическим сетям передается от источников к электроприемникам не только активная энергия (мощность), которая преобразуется в другие виды, но и реактивная мощность. Передача реактивной мощности по ЭСП приводит к повышенным потерям электроэнергии в сетях и к дополнительным затратам на оплату электроэнергии.

 

Промышленных предприятий

Система внутреннего (внутриобъектного) электроснабжения предприятий является продолжением системы внешнего электроснабжения.

Она начинается от РП подстанции энергосистемы и включает в себя ГПП, Рис. 2.4. Схема электроснабжения от энергосистемы и собственной электростанции на одинаковом напряжении

Рис. 2.5. Схема электроснабжения от энергосистемы с двусторонним питанием с трансформацией напряжения и от собственной электростанции ЦРП, РП, собственные электростанции предприятия, потребительские ТП, электроприемники на напряжение выше 1 кВ и линии электропередачи, связывающие подстанции, РП и электроприемники между собой. Напряжения электрических сетей в системе внутреннего электроснабжение может быть 6, 10 и 20 кВ. Наиболее распространенным является напряжение 10 кВ. Оно является более экономичным по сравнению с напряжением 6 кВ по уровню потерь мощности и напряжения в сетях. Напряжение 6 кВ используется на предприятиях, где переход на напряжение 10 кВ считается нерациональным в связи с заменой трансформаторов и электроприемников (например, электродвигателей).

Напряжение 20 кВ пока применяется только на предприятиях близких от ТЭЦ с генераторным напряжением 20 кВ и на предприятиях, имеющих трансформаторы с вторичным напряжением 20 кВ.

Электроснабжение предприятий может осуществляться от собственной электростанции, если она находится в непосредственной близости от цехов и напряжение генераторов совпадает с напряжением распределительной сети. Цеховые ТП и электроприемники на напряжение 6 – 20 кВ присоединяются непосредственно к шинам РУ электростанции.

Распределение электроэнергии в сетях предприятия. Электроэнергия в сетях предприятия распределяется по радиальным (рис. 2.6), магистральным (рис. 2.7 и 2.8) и смешанным схемам.

Радиальные схемы обладают высокой надежностью. Недостатком схемы является то, что при аварийном отключении питающей линии может оказаться обесточенной большая группа потребителей. Этот недостаток устраняется применением резервирования.

Распределение электроэнергии по магистральной схеме осуществляется путем выполнения ответвлений от воздушной линии (рис. 2.7, а) на Рис. 2.6. Радиальная схема распределения электроэнергии отдельные подстанции. Питание ТП можно осуществить путем поочередного ввода кабелей, сначала от РП к одной ТП, затем от нее к другой ТП и т. д. При магистральных схемах уменьшается протяженность сетей, количество выключателей на РП, снижаются потери мощности в сетях, затраты на сооружение сетей.

Недостатком магистральных схем является снижение надежности по сравнению с радиальными схемами, так как при повреждении магистрали обесточенными оказываются все потребители, питающиеся от нее.

Надежность электроснабжения повышается при использовании сквозных двойных магистралей (рис. 2.8). В этом случае от одного РП две магистрали заводятся поочередно на каждую секцию подстанции.

Распределение электроэнергии к электроприемникам осуществляется по радиальным схемам (рис. 2.9). Схема на рис. 2.9, а применяется для управления и защиты одиночного двигателя, находящегося на значительном расстоянии от РП. Выключатель Q1 на РП выполняет функции защитного выключателя, а Q2 – оперативного, предназначенного для частых пусков и остановов электродвигателя.

Схема на рис. 2.9, б применяется, когда электродвигатель расположен вблизи от РП. Выключатель выполняет коммутационные и защитные функции.

Если напряжение распределительной сети и электроприемника не совпадают, то применяется промежуточный трансформатор. Например, напряжение на шинах РП 10 кВ, а электродвигатель рассчитан на 6 кВ, должен быть применен трансформатор 10/6 кВ (рис. 2.9, в).

 

 

Выбор шин и изоляторов.

Ошиновка в РУ выполняется жесткими алюминиевыми одно- и двухполосными шинами. Шины крепятся на опорных фарфоровых изоляторах. Соединение шин по длине осуществляют сваркой. Концы шин на изоляторе имеют скользящее болтовое крепление через продольные овальные отверстия. Для стабилизации контактного давления применяются пружинные шайбы. Присоединение коммутационных аппаратов с медными выводами к ошиновке выполняют через переходные медь-алюминиевые зажимы.

Для лучшей теплоотдачи шины окрашивают, а для удобства эксплуатации цвет краски выбирают разный. Шины фазы А окрашивают в желтый цвет, фазы В – в зеленый и фазы С – в красный цвет.

Шины распределительных устройств выбирают по номинальному току и механическому напряжению и проверяют на стойкость к токам короткого замыкания (термическую и электродинамическую стойкость).

Опорные и проходные изоляторы выбирают по номинальному напряжению и номинальному току и проверяют на динамическую стойкость.

Усилия, действующие на жесткие шины и изоляторы, рассчитываются по наибольшему значению тока КЗ – по ударному значению тока iу.

Электродинамическая сила, действующая на шинную конструкцию

где l – расстояние между двумя опорами; а – расстояние между шинами.

Электродинамическая сила F создает изгибающий момент

M = F l

Механическое напряжение в материале шин от изгиба

где W – момент сопротивления сечения, зависящий от формы и расположения шин. При горизонтальном расположении шин «плашмя» (рис. 1.9)

При расположении шин вертикально «на ребро»

где b и h – размеры поперечного сечения шины.

Расчетное механическое напряжение в материале шин не должно превышения допустимого значения.

Эти же усилия воздействуют и на изоляторы. Они не должны превышать допустимого значения усилия, которое принимается равным 0,6 от разрушающего усилия.

 

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря возможности преобразования в другие виды, электрическая энергия нашла широкое применение во всех отраслях экономики. Она используется на промышленных, добывающих и перерабатывающих предприятиях, предприятиях агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства, на транспорте, в строительстве, быту (в дальнейшем – на предприятиях).

Потребители электрической энергии получают ее от энергетических систем и собственных электростанций по распределительным сетям. Приемниками электрической энергии являются нагреватели, электродвигатели,сварочные агрегаты, выпрямительные устройства, радиоэлектронная аппаратура, высокочастотные установки, осветительные установки. Распределение электроэнергии к приемникам осуществляется по электрическим сетям. Все приемники могут быть включены в распределительную сеть одного напряжения или в электрические сети разных напряжений.

Электрические сети предприятий (ЭСП) должны обеспечивать:

– надежность электроснабжения;

– качество передаваемой электроэнергии как вида продукции;

– безопасность электротехнического и неэлектротехнического персонала при эксплуатации сетей и электроустановок;

– экономичность, то есть снижение затрат при сооружении и эксплуатации сетей и установок;

– изменение конфигурации сетей в связи с изменением технологии

производства;

– снижение потерь электроэнергии в сетях;

– экологичность, т. е. отсутствие вредного влияния на окружающую среду.

По надежности электроснабжения все электроприемники делятся на три категории.

К I категории относят электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб предприятию, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство технологического процесса. В составе 1 категории имеется особая группа электроприемников, бесперебойное электроснабжение которых должно обеспечить бесперебойный останов производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и сохранения технологического оборудования.

Ко 2 категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих и оборудования.

К 3 категории относятся электроприемники, которые не подходят под определение 1 и 2 категорий. Это вспомогательное технологическое оборудование в основных цехах, цеха несерийного производства.

Электрическая сеть предприятия представляет собой совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящих из трансформаторных подстанций и распределительных устройств, соединенных электрическими линиями, обеспечивающими их связь с приемниками электроэнергии.

Электрические сети делят:

– п о р о д у т о к а. Существуют сети переменного и постоянного тока. В основном сети выполняются по системе трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. Эта система позволяет осуществлять трансформацию электроэнергии и передачу ее на дальние расстояния. В сетях переменного тока широко применяются однофазные ответвления к однофазным электроприемникам. Применяются сети повышенной (до 10 кГц) и высокой (выше 10 кГц) частоты с целью обеспечения надежной работы отдельных технологических установок (нагрев металла под закалку, ковку, штамповку, плавка металлов). Для электроснабжения отдельных технологических установок (электролизных, гальванических, электропривод подъемнотранспортных механизмов, станков) необходим постоянный ток. Для преобразования служат двигатель-генераторы, выпрямители.

– п о н а п р я ж е н и ю. На предприятиях сети применяются на напряжение до 1 000 В (низкого напряжения, низковольтные) и выше 1 000 В (высокого напряжения, высоковольтные).

В электрических распределительных сетях предприятий, как правило, используются напряжения до 1 000 В (380/220, 660 и 1 140 В) и выше 1 000 В (6, 10, 20 кВ). В системе внешнего электроснабжения предприятий наиболее распространенными являются напряжения 35, 110 и 220 кВ. Напряжение 1 140 В применяется в шахтных электроустановках и горных комплексах. Электроустановки с оборудованием на 1 140 (3 × 660)В имеют уровень напряжения выше 1 000 В, относятся к низковольтным так как все оборудование (трансформаторы, кабели, коммутационные и защитные аппараты, электродвигатели) разработаны на базе электротехнических устройств на напряжение 660 В. Напряжение 20 кВ пока не получило широкого распространения. Применяется в районах близких от ТЭЦ с генераторным напряжением 20 кВ и в некоторых районах, получающих питание от трансформаторов с вторичным напряжением 20 кВ.

– п о к о н с т р у к т и в н ы м п р и з н а к а м. Линии электропередач в электрических сетях могут выполняться воздушными, кабельными и токопроводами.

– п о р е ж и м у н е й т р а л и. Электроустановки и электрические сети в системах электроснабжения могут быть с заземленной или изолированной нейтралью.

По электрическим сетям передается от источников к электроприемникам не только активная энергия (мощность), которая преобразуется в другие виды, но и реактивная мощность. Передача реактивной мощности по ЭСП приводит к повышенным потерям электроэнергии в сетях и к дополнительным затратам на оплату электроэнергии.

 

Классификация электрических линий и сетей

Электрическая энергия на промышленные предприятия передается из энергосистемы по линиям электропередач. Линией электропередачи (ЛЭП) называется сооружение из проводов или кабелей и вспомогательных устройств (опор) для передачи электрической энергии от электростанций к потребителям. Таким образом, линии электропередачи могут быть воздушными (проводными) и кабельными.

Совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии на определенной территории, состоящая из подстанций, ЛЭП и распределительных устройств называется электрической сетью.

Совокупность нескольких крупных электростанций, предприятий для производства электрической и тепловой энергии, и электрических и тепловых сетей для их передачи составляют энергосистему. Энергосистема представляет собой электроэнергетическую и теплоэнергетическую составляющие.

Для обеспечения электроэнергией предприятий или других объектов служит совокупность устройств, предназначенных для производства, передачи и распределения электроэнергии, представляющих собой систему электроснабжения ( СЭС ). В системе электроснабжения предприятия можно выделить три составляющих, три подсистемы, каждая из которых может рассматриваться как самостоятельная система. Это система внешнего электроснабжения, внутриобъектного электроснабжения и внутрицехового электроснабжения.

В систему внешнего электроснабжения входят электростанции, подстанции и линии электропередачи, находящиеся в ведении энергосистемы, вплоть до ГПП. В сетях системы внешнего электроснабжения применяются, в основном, напряжения 35, 110, (150), 220 кВ.

В систему внутреннего электроснабжения предприятия входят ГПП,

ЦРП, РП, собственные электростанции предприятия, потребительские ТП

и линии электропередачи, связывающие подстанции и РП между собой.