Классификация электрических сетей по назначению

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрическая сеть – это совокупность различного напряжения линий и подстанций, задачей которых является передача и распределение электроэнергии.

Электрические сети делят по назначению, месту прокладки, величине напряжения, принципу построения, роду тока и некоторым другим признакам.

Классификация электрических сетей по роду тока

По роду тока электрические сети традиционно разделяют на два вида – сети переменного и постоянного тока.

Наиболее распространёнными являются сети переменного тока. Постоянный ток наиболее часто применяют для питания электрифицированного транспорта, под него и сооружают линии электроснабжения постоянным током. В некоторых отдельных случаях на промышленных предприятиях возникает необходимость в построении систем электропитания постоянным током, например, для электролиза растворов или электрометаллургии, а также при наличии электроприводов постоянного тока.

В последнее время все больший интерес проектировщиков вызывают высоковольтные линии электропередачи постоянного тока (HVDC), активно применяемы для передачи электроэнергии от электростанций альтернативной энергетики. Плюс таких систем в их большей экономичности, возможности параллельной работы с различными линиями постоянного тока (например, линии электропередач переменного тока с частотами 50 Гц и 60 Гц невозможно запустить на параллельную работу), а также в отсутствии необходимости синхронизации частот ЛЭП.

Классификация электрических сетей по величине напряжения

По напряжению электрические сети делят классически на два вида – до 1000 В и выше 1000 В. Для избегания путаниц и удобства эксплуатации серийных электротехнических изделий в установках переменного тока приняты следующие стандарты напряжений:

Ø До 1000 В – 127 В, 220 В, 380 В, 660 В;

Ø Выше 1000 В – 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ, 35 кВ, 110 кВ, 150 кВ, 220 кВ, 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ;

По условиям нормальной эксплуатации электроприемники, в зависимости от назначения, допускают строго ограниченные отклонения напряжения от его номинального значения. Для поддержания напряжений на заданном уровне нужно компенсировать его потерю в трансформаторах. Именно для этой цели номинальные напряжения генераторов, а также вторичных обмоток трансформаторов имеют номиналы на 5% больше чем электроприемники.

Для сетей местного освещения могут применять малые напряжения, а именно 12 В, 24 В, 36 В.

Классификация электрических сетей по назначению

Разнообразие и сложность электрических сетей обусловили отсутствие единой классификации и использование различных терминов при классификации сетей по назначению, роли и выполняемым функциям в схеме электроснабжения.

Электрические сети делятся на системообразующие и распределительные.

Ø Системообразующей называется электрическая сеть, объединяющая электростанции и обеспечивающая их функционирование как единого объекта управления, одновременно осуществляя выдачу мощности электростанций.

Ø Распределительной называется электрическая сеть. обеспечивающая распределение электроэнергии от источника питания.

В ГОСТ 24291–90 электрические сети также делятся на системообразующие и распределительные. Кроме того, выделяются городские, промышленные и сельские сети.

Назначением распределительных сетей является дальнейшее распределение электроэнергии от подстанция системообразующей сети (частично также от шин распределительного напряжения электростанций) до центральных пунктов городских, промышленных и сельских сетей.

Первой ступенью распределительных сетей общего пользования являются сети 330 (220) кВ, второй – 110 кВ, затем электроэнергия распределяется по сети электроснабжения отдельных потребителей.

По выполняемым функциям различаются системообразующие, питающие и распределительные сети:

Ø Системообразующие сети 330 кВ и выше осуществляют функции формирования объединенных энергосистем.

Ø Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и частично шин 110 (220) кВ электростанций к центральным пуктам распределительных сетей – районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнуты. Ранее напряжения этих сетей было 110 (220) кВ, в последнее время напряжение электрических сетей, как правило, равно 330 кВ.

Ø Распределительные сети предназначены для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных подстанций к городским промышленным и сельским потребителям. Такие распределительные сети обычно разомкнутые или работают в разомкнутом режиме. Ранее такие сети выполнялись на напряжении 35 кВ и ниже, а в настоящее время – 110 (220) кВ.

Электрические сети подразделяются также на местные и районные и, кроме того, на питающие и распределительные. К местным относят сети 35 кВ и ниже, к районным – 110 кВ и выше.

Ø Питающей называется линия, идущая от центрального пункта к распределительному пункту или непосредственно к подстанциям, без распределения электроэнергии по ее длине.

Ø Распределительной называется линия к которой вдоль длины присоединено несколько трансформаторных подстанций или вводов к электроустановкам потребителей.

По назначению в схеме электроснабжения сети также делятся на местные и районные.

Ø К местным относятся сети с малой плотностью нагрузки и напряжением до 35 кВ включительно. Это городские, промышленные и сельские сети. К местным сетям причисляют также глубокие вводы 110 кВ небольшой протяженности.

Ø Районные электрические сети охватывают большие территории и имеют напряжение 110 кВ и выше. По районным сетям электроэнергия передается от электростанций в места потребления, а также распределяется между районными и крупными промышленными и транспортными подстанциями, питающими местные сети.

К районным сетям относятся основные сети электрических систем, магистральные ЛЭП внутри- и межсистемной связи.

Ø Основные сети обеспечивают связь электростанций между собой и с районными центрами потребления (районными подстанциями). Выполняются они по сложнозамкнутым многоконтурным схемам.

Ø Магистральные ЛЭП внутрисистемной связи обеспечивают связь отдельно расположенных электростанций с основной сетью электрической системы, а также связь удаленных крупных потребителей с центральными пунктами. Обычно это ВЛ 110–330 кВ и выше большой протяженности.

На транспорте и в промышленности используются следующие напряжения постоянного тока: для контактной сети, питающей трамваи и троллейбусы – 600 В, вагоны метрополитена – 825 В, для электрифицированных железных дорог – 3300 и 1650 В, открытые горные разработки обслуживаются троллейвозами и электровозами, питающимися от контактной сети 600, 825, 1650 и 3300 В, подземный промышленный транспорт использует напряжение 275 В. Сети дуговых печей имеют напряжение 75 В, электролизных установок 220–850 В.

    Основной задачей электроэнергетики является надежное и качественное электроснабжение потребителей электроэнергии как на существующем временном этапе, так и в перспективе. Определение перспективных потребностей в максимальной мощности и электроэнергии является задачей прогнозирования развития электроэнергетики как отрасли народного хозяйства с целью удовлетворения указанных потребностей.

    Прогнозирование величин электропотребления, а именно электрических нагрузок и энергобалансов, в задачах развития следует выполнять для широкого диапазона сроков (от года — двух до 20–30 лет) и различных территориальных подразделений (от объединенных энергосистем до конкретных узлов сети и отдельных потребителей). Прогнозирование нагрузки может быть выполнено различными методами, но независимо от использованного метода в результате определяются потребности в максимальной мощности и электроэнергии в виде некоторого диапазона возможных значений, то есть с частичной неопределенностью. Причем чем больше срок прогнозирования, тем шире интервал неопределенности прогноза электрических нагрузок и электропотребления.

    Решение проблемы прогнозирования и проектирования оптимального развития электроэнергетической системы относится к классу многокритериальных динамических задач. Вся совокупность критериев проектирования не может быть записана в аналитическом виде и зачастую является противоречивой. Технико-экономические характеристики элементов электрических систем, как правило, дискретны — это стандартные сечения линий электропередачи, номинальные мощности трансформаторов и так далее, а прогнозы потребностей в макси-

    Задачи прогнозирования и проектирования электрических систем нормальной мощности и электроэнергии носят, как отмечено выше, вероятностный и частично неопределенный характер. В этих условиях решить задачу прогнозирования и проектирования оптимального развития электроэнергетической системы как обособленную практически невозможно, и поэтому проблема разбивается на ряд иерархически взаимосвязанных задач на основе системного похода. При этом выделяется задача проектирования оптимального развития электрической сети, которая, в свою очередь, заменяется выбором наиболее рационального решения из совокупности вариантов. Выбор наиболее рационального варианта выполняется по результатам анализа их сравнительной эффективности.