Sähköverkkojen luokittelu

Sähköverkot luokitellaan useiden tunnuslukujen mukaan, jotka kuvaavat sekä verkkoa kokonaisuutena että yksittäisiä voimajohtoja (PTL).

Virran luonteen mukaan

AC- ja DC-verkot erotetaan virrasta.

Kolmivaiheisella AC 50 Hz:llä on useita etuja tasavirtaan verrattuna:

• kyky muuntaa jännitteestä toiseen laajalla alueella;

• kyky siirtää suuria tehoja pitkiä matkoja, mikä saavutetaan. Tämä saavutetaan muuntamalla generaattoreiden jännite korkeammaksi sähkön siirtämiseksi linjaa pitkin ja muuntamalla korkea jännite takaisin matalaksi jännitteeksi vastaanottopisteessä. Tässä tehonsiirtomenetelmässä linjan häviöt pienenevät, koska ne riippuvat johdon virrasta, ja samalla teholla oleva virta on sitä pienempi, mitä suurempi jännite;

• kolmivaiheisella vaihtovirralla asynkronisten sähkömoottorien rakenne on yksinkertainen ja luotettava (ei kollektoria). Synkronisen laturin rakenne on myös yksinkertaisempi kuin tasavirtageneraattorin (ei kollektoria jne.);

AC:n haitat ovat:

• tarve tuottaa loistehoa, jota tarvitaan pääasiassa muuntajien ja sähkömoottoreiden magneettikenttien luomiseen. Polttoainetta (TPP:ssä) ja vettä (HP:ssä) ei kuluteta loisenergian tuottamiseen, mutta muuntajien linjojen ja käämien läpi kulkeva loisvirta (magnetoiva virta) on hyödytöntä (sillä mielessä, että linjoja käytetään aktiivisen energian välittämiseen) se ylikuormittaa niitä, aiheuttaa niissä pätötehohäviöitä ja rajoittaa siirrettyä pätötehoa. Loistehon suhde pätötehoon luonnehtii laitoksen tehokerrointa (mitä pienempi tehokerroin, sitä huonommin sähköverkkoja käytetään);

• kondensaattoripankkeja tai synkronisia kompensaattoreita käytetään usein tehokertoimen lisäämiseen, mikä tekee vaihtovirtaasennuksista kalliimpia;

• erittäin suurten tehojen siirtoa pitkiä matkoja rajoittaa niiden voimajärjestelmien rinnakkaistoiminnan vakaus, joiden välillä tehoa siirretään.

Tasavirran etuja ovat mm.

• loisvirtakomponentin puuttuminen (linjojen täysi käyttö on mahdollista);

• kätevä ja tasainen säätö laajalla DC-moottoreiden kierroslukualueella;

• korkea käynnistysmomentti sarjamoottoreissa, jotka ovat löytäneet laajan sovelluksen sähkövetossa ja nostureissa;

• elektrolyysin mahdollisuus jne.

DC:n tärkeimmät haitat ovat:

• mahdottomuus muuntaa jännitteestä toiseen yksinkertaisella tasavirralla;

• mahdottomuus luoda suurjännitteisiä (HV) tasavirtageneraattoreita voimansiirtoon suhteellisen pitkiä matkoja;

• vaikeus saada tasavirtaa HV: tätä tarkoitusta varten on tarpeen tasata korkean jännitteen vaihtovirta ja muuttaa se sitten vastaanottopisteessä kolmivaiheiseksi vaihtovirraksi. Pääsovellus on peräisin kolmivaiheisista vaihtovirtaverkoista. Suurella määrällä yksivaiheisia sähkövastaanottimia yksivaiheiset haarat valmistetaan kolmivaiheisesta verkosta. Kolmivaiheisen vaihtovirtajärjestelmän edut ovat:

• kolmivaiheisen järjestelmän käyttö pyörivän magneettikentän luomiseksi mahdollistaa yksinkertaisten sähkömoottoreiden toteuttamisen;

• kolmivaiheisessa järjestelmässä tehohäviö on pienempi kuin yksivaiheisessa järjestelmässä. Todiste tälle väitteelle on taulukossa 1.

Taulukko 1. Kolmivaiheisen järjestelmän (kolmijohdin) vertailu yksivaiheiseen (kaksijohtimiseen)

Kuten taulukosta (rivit 5 ja 6) voidaan nähdä, dP1= 2dP3 ja dQ1= 2dQ3, ts. tehohäviöt yksivaiheisessa järjestelmässä samalla teholla S ja jännitteellä U ovat kaksi kertaa suuremmat. Yksivaiheisessa järjestelmässä on kuitenkin kaksi johtoa ja kolmivaiheisessa järjestelmässä kolme.

Jotta metallin kulutus olisi sama, on tarpeen pienentää kolmivaihelinjan johtimien poikkileikkausta yksivaiheiseen linjaan verrattuna 1,5 kertaa. Sama määrä kertoja on suurempi vastus, ts. R3= 1.5R1... Korvaamalla tämän arvon lausekkeessa dP3, saadaan dP3 = (1.5S2/ U2) R1, ts. pätötehohäviöt yksivaiheisessa johdossa ovat 2 / 1,5 = 1,33 kertaa suuremmat kuin kolmivaiheisessa johdossa.

DC:n käyttö

Tasavirtaverkot rakennetaan teollisuuden yrityksiin (elektrolyysipajat, sähköuunit jne.), kaupunkien sähköliikenteeseen (raitiovaunu, raitiovaunu, metro). Katso lisätietoja täältä: Missä ja miten DC:tä käytetään

Rautatieliikenteen sähköistys tapahtuu sekä tasa- että vaihtovirralla.

Tasavirtaa käytetään myös energian siirtämiseen pitkiä matkoja, koska vaihtovirran käyttö tähän tarkoitukseen liittyy vaikeuteen varmistaa voimalaitosgeneraattoreiden vakaa rinnakkaistoiminta. Tällöin tasavirralla toimii kuitenkin vain siirtojohto, jonka syöttöpäässä vaihtovirta muunnetaan tasavirraksi ja vastaanottopäässä tasavirta vaihtovirraksi.

Tasavirtaa voidaan käyttää siirtoverkoissa, joissa on vaihtovirta, järjestämään kahden sähköjärjestelmän kytkeminen tasavirran muodossa - vakioenergian siirto nollapituudella, kun kaksi sähköjärjestelmää on kytketty toisiinsa tasasuuntaaja-muuntajalohkon kautta. Samanaikaisesti kunkin sähköjärjestelmän taajuuspoikkeamat eivät käytännössä vaikuta lähetettyyn tehoon.

Tutkimus- ja kehitystyö on parhaillaan käynnissä pulssivirtavoimansiirrossa, jossa tehoa siirretään samanaikaisesti vaihto- ja tasavirralla yhteistä voimajohtoa pitkin. Tässä tapauksessa on tarkoitus asettaa AC-siirtojohdon kaikkiin kolmeen vaiheeseen jonkin verran maan suhteen vakiojännitettä, joka syntyy siirtojohdon päissä olevilla muuntajaasennuksilla.

Tämä voimansiirtomenetelmä mahdollistaa voimalinjan eristyksen paremman käytön ja lisää sen kantokykyä vaihtovirtasiirtoon verrattuna sekä helpottaa myös tehon valintaa voimalinjoista tasavirtasiirtoon verrattuna.

Jännitteen mukaan

Jännitteen mukaan sähköverkot jaetaan verkkoihin, joiden jännite on enintään 1 kV ja yli 1 kV.

Jokaiselle sähköverkolle on ominaista nimellisjännite, joka varmistaa laitteen normaalin ja taloudellisimman toiminnan.

Erottele generaattoreiden, muuntajien, verkkojen ja sähkövastaanottimien nimellisjännite. Verkon nimellisjännite on sama kuin energiankuluttajien nimellisjännite, ja generaattorin nimellisjännite otetaan verkon jännitehäviöiden kompensointiehtojen mukaisesti 5 % korkeammaksi kuin verkon nimellisjännite.

Muuntajan nimellisjännite asetetaan sen ensiö- ja toisiokäämille kuormittamattomana. Koska muuntajan ensiökäämi on sähkön vastaanotin, nostomuuntajalle sen nimellisjännite on yhtä suuri kuin generaattorin nimellisjännite ja alas-muuntajan - muuntajan nimellisjännite. verkkoon.

Kuormitettuna verkkoa syöttävän muuntajan toisiokäämin jännitteen tulee olla 5 % suurempi kuin verkon nimellisjännite. Koska itse muuntajassa on jännitehäviö kuormituksen alaisena, muuntajan toisiokäämin nimellisjännite (eli avoimen piirin jännite) otetaan 10 % korkeammaksi kuin nimellinen verkkojännite.

Taulukossa 2 on esitetty 50 Hz:n taajuudella kolmivaiheisten sähköverkkojen vaiheiden väliset nimellisjännitteet. Sähköverkot jaetaan jännitteen mukaan ehdollisesti pienjänniteverkkoihin (220–660 V), keskisuuriin (6–35 kV), korkeaan (110–220 kV), ultrakorkeaan (330–750 kV) ja ultrakorkeaan (1000 kV ja enemmän).

Taulukko 2. Standardijännitteet, kV, standardin GOST 29322–92 mukaan

Liikenteessä ja teollisuudessa käytetään seuraavia vakiojännitteitä: raitiovaunuja ja johdinautoja käyttävään ilmaverkkoon - 600 V, metrovaunuihin - 825 V, sähköistettyihin rautatielinjoihin - 3300 ja 1650 V, avolouhoksia palvelevat johdinautot ja sähkö. veturit saavat voimansa kontaktiverkoista 600, 825, 1650 ja 3300 V, maanalaisessa teollisuusliikenteessä on jännite 275 V. Valokaariuuniverkoissa jännite on 75 V, elektrolyysilaitoksissa 220-850 V.

Suunnittelun ja sijainnin mukaan

Antenni- ja kaapeliverkot, johdotukset ja johdot eroavat rakenteeltaan.

Sijainnin mukaan verkot jaetaan ulkoisiin ja sisäisiin.

Ulkoiset verkot toteutetaan paljailla (eristämättömillä) johtimilla ja kaapeleilla (maanalainen, vedenalainen), sisäiset - kaapeleilla, eristetyillä ja paljailla johtimilla, linja-autoilla.

Kulutuksen luonteen mukaan

Kulutuksen luonteen mukaan erotetaan kaupunki-, teollisuus-, maaseutu-, sähköistetty rautatie, öljy- ja kaasuputki sekä sähköjärjestelmät.

Ajanvarauksella

Sähköverkkojen monimuotoisuus ja monimutkaisuus on johtanut yhtenäisen luokituksen puuttumiseen ja eri termien käyttöön verkkojen luokittelussa käyttötarkoituksen, roolin ja tehonsyöttökaaviossa suoritettavien toimintojen mukaan.

NSElectrical-verkot jaetaan runko- ja jakeluverkkoihin.

Selkäranka kutsutaan sähköverkoksi, joka yhdistää voimalaitokset ja varmistaa niiden toiminnan yhtenä ohjausobjektina samalla kun se toimittaa energiaa voimalaitoksilta. Haara kutsutaan sähköverkoksi. sähkönjakelun tarjoaminen virtalähteestä.

GOST 24291-90:ssä sähköverkot jaetaan myös runko- ja jakeluverkkoihin.Lisäksi erotetaan kaupunki-, teollisuus- ja maaseutuverkostot.

Jakeluverkkojen tarkoituksena on sähkön edelleenjakelu runkoverkon sähköasemalta (osittain myös voimalaitosten jakelujänniteväyliltä) kaupunkien, teollisuuden ja maaseudun verkkojen keskuspisteisiin.

Julkisten jakeluverkkojen ensimmäinen vaihe on 330 (220) kV, toinen - 110 kV, jonka jälkeen sähkö jaetaan tehoverkon kautta yksittäisille kuluttajille.

Niiden suorittamien toimintojen mukaan runko-, toimitus- ja jakeluverkot erotetaan toisistaan.

Pääverkot 330 kV ja enemmän suorittaa yhtenäisten energiajärjestelmien muodostamisen tehtäviä.

Tehonsyöttöverkot on tarkoitettu sähkön siirtoon moottoritieverkon sähköasemilta ja osittain voimalaitosten 110 (220) kV väyliltä jakeluverkkojen keskuspisteisiin eli aluesähköasemiin. Toimitusverkostot yleensä suljettu. Aiemmin näiden verkkojen jännite oli 110 (220) kV, viime aikoina sähköverkkojen jännite on pääsääntöisesti 330 kV.

Jakeluverkot on tarkoitettu sähkön siirtoon lyhyitä matkoja kaukosähköasemien pienjännitelinja-autoista kaupunkien teollisuuden ja maaseudun kuluttajille. Tällaiset jakeluverkot ovat yleensä avoimia tai toimivat avoimessa tilassa. Aiemmin tällaiset verkot toteutettiin jännitteellä 35 kV ja sitä alhaisemmalla, ja nyt - 110 (220) kV.

Sähköverkot on myös jaettu paikallisiin ja alueellisiin sekä lisäksi toimitus- ja jakeluverkkoihin. Paikallisverkkoja ovat 35 kV ja sitä alhaisemmat ja alueverkot 110 kV ja sitä korkeammat.

Syöminen on linja, joka kulkee keskipisteestä jakelupisteeseen tai suoraan sähköasemille ilman sähkönjakoa sen pituudelle.

Haara kutsutaan linjaa, johon on liitetty useita muuntaja-asemia tai sisäänkäynti kuluttajien sähköasennuksiin niiden pituudella.

Sähköjärjestelmän tarkoituksen mukaan verkot jaetaan myös paikallisiin ja alueellisiin.

Paikallisille sisältävät verkot, joissa on alhainen kuormitustiheys ja jännite enintään 35 kV. Nämä ovat kaupunkien, teollisuuden ja maaseudun verkkoja. Paikallisiksi verkoiksi luokitellaan myös lyhyet 110 kV syvät läpiviennit.

Alueen sähköverkot kattaa suuria alueita ja niiden jännite on 110 kV tai enemmän. Alueverkkojen kautta sähköä siirretään voimalaitoksilta kulutuspaikoille sekä jaetaan alueellisten ja suurten teollisuus- ja kuljetusasemien välillä, jotka syöttävät paikallisverkkoja.

Alueellisiin verkkoihin kuuluvat sähköjärjestelmien pääverkot, järjestelmien sisäisen ja sisäisen viestinnän pääsiirtojohdot.

Ydinverkot tarjota viestintää voimalaitosten välillä ja alueellisten kuluttajakeskusten (alueellisten sähköasemien) kanssa. Ne suoritetaan monimutkaisten monipiirijärjestelmien mukaisesti.

Runkojohdot järjestelmän sisäinen kommunikaatio mahdollistaa erillisten voimalaitosten välisen tiedonsiirron sähköjärjestelmän kantaverkon kanssa sekä etäisten suurten käyttäjien viestinnän keskuspisteisiin. Tämä on yleensä 110-330 kV ja suurempi ilmajohto, jolla on pitkä pituus.

Tehonsyöttöverkot, jakeluverkot ja voimajärjestelmien pääverkot eroavat toisistaan ​​roolinsa tehonsyöttöjärjestelmässä.

Ravitseva kutsutaan verkoiksi, joiden kautta sähköä syötetään sähköasemalle ja RP:lle, jakelu — verkot, joihin on liitetty suoraan sähkö- tai muuntaja-asemia (yleensä nämä ovat verkkoja 10 kV:iin asti, mutta usein haaroittuneilla verkoilla, joissa on korkeampi jännite, viitataan myös jakeluverkkoihin, jos niihin on kytketty suuri määrä vastaanottoasemia). Pääverkkoihin sisältää verkkoja, joissa on korkein jännite ja joihin tehdään tehokkaimmat liitännät sähköjärjestelmässä.