Классификация электрических сетей

Все электротехнические устройства проектируются для работы в длительном режиме при определённом напряжении, при котором они обладают наилучшими технико-экономическими показателями. Эти напряжения называются номинальными. В настоящее время для электрических сетей стандартизованы: при U < 1000 В четыре напряжения (40; 220; 380; 600 В); при U > 1000 В двенадцать напряжений (3; 6; 10; 20, 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150 кВ). Особо следует учесть, что все перечисленные значения соответствуют линейным (междуфазным) величинам действующих значений напряжений трёхфазной системы переменного тока. Может возникнуть законный вопрос: “К чему такой богатый ассортимент номинальных напряжений? Нельзя ли принять одно напряжение (пресловутая унификация), которое было бы приемлемо на все случаи жизни? ” Оказывается, нельзя. Технико-экономические расчёты показывают, что в первом приближении номинальное напряжение определяется протяжённостью линии передачи электросети. У энергетиков даже существует приближённое суждение: “На один километр линии должно приходиться номинальное напряжение в один киловольт”. Подчеркнём, что это весьма приближённое соотношение и не на все случаи жизни.

Классификация электрических сетей может осуществляться:

по выполняемым функциям;

по номинальному напряжению:

сверхвысокого напряжения – U_ном ³ 330 кВ;

высокого напряжения – U_ном = 3 – 220 кВ;

низкого напряжения - U_ном < 1 кВ;

по роду тока - постоянного и переменного тока;

по конфигурации – замкнутые и разомкнутые.

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

Системообразующие сети напряжением 330 – 1150 кВ осуществляют функции образования (формирования) объединённых энергосистем, объединяя мощные электростанции и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления и одновременно обеспечивают передачу электроэнергии от мощных электростанций. Системообразующие сети осуществляют системные связи, то есть связи очень большой длины между энергосистемами. Режимом системообразующих сетей управляет диспетчер объединённого диспетчерского управления (ОДУ). В ОДУ входят несколько районных энергосистем – районных энергетических управлений (РЭУ).

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и частично от шин 110 – 220 кВ электростанций к центрам питания (ЦП) распределительных сетей – районным подстанциям. Питающие сети обычно выполняются замкнутыми. Ранее, как правило, эти сети имели напряжение 110 – 220 кВ. По мере роста плотности нагрузок, мощности электростанций и протяжённости электрических сетей увеличивается напряжение распределительных сетей. Так в последние годы напряжение питающих сетей бывает иногда 330-500 кВ.

Районная подстанция имеет обычно высшее напряжение 110 - 220 кВ и низшее напряжение 6 - 35 кВ. На этой подстанции устанавливают трансформаторы, позволяющие регулировать под нагрузкой напряжение на шинах низшего напряжения. Эти трансформаторы обозначают аббревиатурой РПН. Шины низшего напряжения этих трансформаторов и есть ЦП распределительной сети, которая присоединена к ним.

Сети 110 - 220 кВ обычно административно подчиняются РЭУ (их режимом управляет диспетчер РЭУ).

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных подстанций к промышленным, городским и сельским потребителям. Такие распределительные сети по своему исполнению обычно разомкнутые и работают в разомкнутом режиме. Различают распределительные сети высокого (U_ном > 1кВ) и низкого (U_ном < 1кВ) напряжения. В свою очередь по характеру обслуживаемого потребителя распределительные сети подразделяются на промышленные, городские и сельскохозяйственного назначения. Ранее такие распределительные сети выполнялись напряжением 35 кВ и ниже, но в последние годы – до 110 кВ и даже 220 кВ. Преимущественное распространение в распределительных сетях имеет напряжение 10 кВ, а сети на 6 кВ используют при наличии на предприятиях значительной установленной мощности в виде электродвигателей с U_ном = 6 кВ. Напряжение 35 кВ широко используется для создания центров питания сетей 6 и 10 кВ в основном в сельской местности. Передача электроэнергии на напряжении 35 кВ непосредственно потребителям, то есть трансформация 35/0, 4 кВ использовалась ранее.

Сети сельскохозяйственного назначения в настоящее время выполняют на напряжение 0, 4 – 110 кВ, а также на 220 кВ при большой протяжённости в районах Сибири и Дальнего Востока.

Сети постоянного тока используют для обеспечения некоторых технологических процессов, например, в электролизных цехах. Здесь на пути от электростанции, вырабатывающей переменный ток, должны быть установлены выпрямительные устройства. На постоянном токе реализуется часть электроприводов, значительное количество потребления электрифицированным транспортом энергии также осуществляется на постоянном токе. Протяжённые линии электропередачи используются чаще всего для образования межсистемных связей. Поскольку системы работают в режиме трёхфазного переменного тока, то, естественно, должны быть предусмотрены инвертирующие устройства, преобразующие постоянный ток в переменный.

По конфигурации различают разомкнутые и замкнутые сети. К разомкнутым относятся сети, образованные радиальными или радиально – магистральными линиями, осуществляющие электроснабжение потребителей от одного источника питания, при этом каждый потребитель получает питание с одного направления.

В замкнутых сетях питание потребителей осуществляется не менее чем с двух сторон. Наиболее простой формой замкнутой сети является одноконтурная (кольцевая) сеть. Питающие сети обычно являются сложнозамкнутыми, т.е. имеют большое число контуров.