Klasifikacija električnih mreža

Električne mreže klasificiraju se prema nizu pokazatelja koji karakteriziraju kako mrežu u cjelini tako i pojedine dalekovode (PTL).

Po prirodi struje

Mreže izmjenične i istosmjerne struje razlikuju se po struji.

Trofazni AC 50 Hz ima nekoliko prednosti u odnosu na DC:

• sposobnost transformacije iz jednog napona u drugi u širokom rasponu;

• sposobnost prijenosa velikih snaga na velike udaljenosti, što se postiže. To se postiže pretvaranjem napona generatora u viši napon za prijenos električne energije duž linije i pretvaranjem visokog napona natrag u niski napon na točki prijema. Kod ovog načina prijenosa snage smanjeni su gubici u vodu jer ovise o struji u vodu, a struja je za istu snagu manja što je napon veći;

• kod trofazne izmjenične struje konstrukcija asinkronih elektromotora je jednostavna i pouzdana (bez kolektora). Konstrukcija sinkronog alternatora također je jednostavnija od istosmjernog generatora (bez kolektora itd.);

Nedostaci AC su:

• potreba za stvaranjem jalove snage, koja je potrebna uglavnom za stvaranje magnetskih polja transformatora i elektromotora. Gorivo (u TE) i voda (u HE) se ne troše za stvaranje reaktivne energije, ali je jalova struja (struja magnetiziranja) koja teče kroz vodove i namote transformatora beskorisna (u smislu korištenja vodova za prijenos djelatne energije) preopterećuje ih, uzrokuje gubitke djelatne snage u njima i ograničava prenesenu djelatnu snagu. Omjer jalove i djelatne snage karakterizira faktor snage postrojenja (što je niži faktor snage, lošije se koriste električne mreže);

• kondenzatorske baterije ili sinkroni kompenzatori često se koriste za povećanje faktora snage, što poskupljuje AC instalacije;

• prijenos vrlo velikih snaga na velike udaljenosti ograničen je stabilnošću paralelnog rada elektroenergetskih sustava između kojih se snaga prenosi.

Prednosti istosmjerne struje uključuju:

• odsutnost komponente reaktivne struje (moguća je potpuna upotreba vodova);

• prikladno i glatko podešavanje u širokom rasponu broja okretaja DC motora;

• veliki startni moment u serijskim motorima, koji su pronašli široku primjenu u električnoj vuči i dizalicama;

• mogućnost elektrolize itd.

Glavni nedostaci DC-a su:

• nemogućnost pretvorbe jednostavnim sredstvima istosmjerne struje iz jednog napona u drugi;

• nemogućnost stvaranja visokonaponskih (HV) generatora istosmjerne struje za prijenos energije na relativno velike udaljenosti;

• teškoća dobivanja istosmjerne struje HV: u tu svrhu potrebno je ispraviti izmjeničnu struju visokog napona i zatim je na mjestu prijema pretvoriti u trofaznu izmjeničnu struju. Glavna primjena proizlazi iz trofaznih izmjeničnih mreža. Kod velikog broja jednofaznih električnih prijemnika, jednofazne grane izvode se iz trofazne mreže. Prednosti trofaznog AC sustava su:

• upotreba trofaznog sustava za stvaranje rotirajućeg magnetskog polja omogućuje implementaciju jednostavnih elektromotora;

• u trofaznom sustavu gubitak snage manji je nego u jednofaznom sustavu. Dokaz ove tvrdnje dat je u tablici 1.

Tablica 1. Usporedba trofaznog sustava (trožilni) s jednofaznim (dvožičnim)

Kao što se vidi iz tablice (redovi 5 i 6), dP1= 2dP3 i dQ1= 2dQ3, tj. gubici snage u jednofaznom sustavu pri istoj snazi ​​S i naponu U dvostruko su veći. Međutim, u jednofaznom sustavu postoje dvije žice, au trofaznom - tri.

Da bi potrošnja metala bila ista, potrebno je smanjiti presjek vodiča trofaznog voda u odnosu na jednofazni vod za 1,5 puta. Isto toliko puta bit će veći otpor, tj. R3= 1,5R1... Zamjenom ove vrijednosti u izraz za dP3 dobivamo dP3 = (1,5S2/ U2) R1, tj. gubici aktivne snage u jednofaznom vodu su 2 / 1,5 = 1,33 puta veći nego u trofaznom.

DC korištenje

Mreže istosmjerne struje izgrađene su za napajanje industrijskih poduzeća (radionice za elektrolizu, električne peći itd.), gradski električni prijevoz (tramvaj, trolejbus, podzemna željeznica). Za više detalja pogledajte ovdje: Gdje i kako se koristi DC

Elektrifikacija željezničkog prometa provodi se na istosmjernu i izmjeničnu struju.

Istosmjerna struja također se koristi za prijenos energije na velike udaljenosti, budući da je uporaba izmjenične struje u tu svrhu povezana s poteškoćama u osiguravanju stabilnog paralelnog rada generatora elektrane. U ovom slučaju, međutim, samo dalekovod radi na istosmjernu struju, na čijem se dovodnom kraju izmjenična struja pretvara u istosmjernu, a na prijemnom kraju istosmjerna struja se pretvara u izmjeničnu.

Istosmjerna struja može se koristiti u prijenosnim mrežama s izmjeničnom strujom za organiziranje veze dvaju električnih sustava u obliku istosmjerne struje - prijenos konstantne energije s nultom duljinom, kada su dva električna sustava međusobno povezana kroz blok ispravljač-transformator. Istodobno, odstupanja frekvencije u svakom od električnih sustava praktički ne utječu na prijenosnu snagu.

Trenutno je u tijeku istraživanje i razvoj prijenosa energije pulsirajućom strujom, gdje se snaga istovremeno prenosi izmjeničnom i istosmjernom strujom preko zajedničkog dalekovoda. U ovom slučaju, namjerava se nametnuti na sve tri faze dalekovoda izmjenične struje neki konstantni napon u odnosu na zemlju, stvoren pomoću transformatorskih instalacija na krajevima dalekovoda.

Ovakav način prijenosa električne energije omogućuje bolje korištenje izolacije dalekovoda i povećava njegovu nosivost u odnosu na prijenos izmjeničnom strujom, a također olakšava izbor snage iz vodova u odnosu na istosmjerni prijenos.

Po naponu

Po naponu se električne mreže dijele na mreže napona do 1 kV i preko 1 kV.

Svaka električna mreža karakterizira nazivni napon, što osigurava normalan i najekonomičniji rad opreme.

Razlikovati nazivni napon generatora, transformatora, mreža i električnih prijamnika. Nazivni napon mreže podudara se s nazivnim naponom potrošača energije, a nazivni napon generatora, prema uvjetima kompenzacije gubitaka napona u mreži, uzima se 5% veći od nazivnog napona mreže.

Nazivni napon transformatora je podešen za njegov primarni i sekundarni namot u praznom hodu. Zbog činjenice da je primarni namot transformatora prijemnik električne energije, za pojačani transformator njegov nazivni napon uzima se jednak nazivnom naponu generatora, a za silazni transformator - nazivni napon mreža.

Napon sekundarnog namota transformatora koji napaja mrežu pod opterećenjem mora biti 5% veći od nazivnog napona mreže. Budući da pod opterećenjem dolazi do gubitka napona u samom transformatoru, nazivni napon (tj. napon otvorenog kruga) sekundarnog namota transformatora uzima se 10% veći od nazivnog napona mreže.

U tablici 2 prikazani su nazivni međufazni naponi trofaznih električnih mreža frekvencije 50 Hz. Električne mreže prema naponu uvjetno se dijele na mreže niskog (220–660 V), srednjeg (6–35 kV), visokog (110–220 kV), ultravisokog (330–750 kV) i ultravisokog (1000 kV i više) napona.

Tablica 2. Standardni naponi, kV, prema GOST 29322–92

U prometu i industriji koriste se sljedeći konstantni naponi: za nadzemnu mrežu za napajanje tramvaja i trolejbusa — 600 V, vagona podzemne željeznice — 825 V, za elektrificirane željezničke pruge — 3300 i 1650 V, površinske kopove opslužuju trolejbusi i električni lokomotive koje se napajaju iz kontaktnih mreža 600, 825, 1650 i 3300 V, podzemni industrijski transport koristi napon od 275 V. Mreže elektrolučnih peći imaju napon od 75 V, postrojenja za elektrolizu 220-850 V.

Po dizajnu i lokaciji

Zračne i kabelske mreže, ožičenje i žice razlikuju se po dizajnu.

Prema lokaciji mreže se dijele na vanjske i unutarnje.

Vanjske mreže izvode se s golim (neizoliranim) žicama i kabelima (pod zemljom, pod vodom), unutarnje - s kabelima, izoliranim i golim žicama, sabirnicama.

Po prirodi potrošnje

Prema prirodi potrošnje razlikuju se gradski, industrijski, seoski, elektrificirani željeznički, naftovodi i plinovodi te električni sustavi.

Po dogovoru

Raznolikost i složenost električnih mreža dovela je do nepostojanja jedinstvene klasifikacije i korištenja različitih pojmova pri klasifikaciji mreža prema namjeni, ulozi i funkcijama koje obavljaju u shemi napajanja.

NSEelektrične mreže dijele se na okosnice i distribucijske mreže.

Kralježnica naziva se električna mreža koja ujedinjuje elektrane i osigurava njihovo funkcioniranje kao jedinstvenog upravljačkog objekta, dok opskrbljuje energijom iz elektrana. Podružnica nazvana električna mreža. osiguravanje distribucije električne energije iz izvora napajanja.

U GOST 24291-90 električne mreže također su podijeljene na okosnicu i distribucijsku mrežu.Osim toga, razlikuju se urbane, industrijske i ruralne mreže.

Namjena distribucijskih mreža je daljnja distribucija električne energije od trafostanica okosnice mreže (djelomično i od distribucijskih naponskih sabirnica elektrana) do središnjih točaka gradskih, industrijskih i ruralnih mreža.

Prvi stupanj javne distribucijske mreže je 330 (220) kV, drugi - 110 kV, zatim se električna energija distribuira elektroenergetskom mrežom do individualnih potrošača.

Prema funkcijama koje obavljaju razlikuju se okosnice, opskrbne i distribucijske mreže.

Glavne mreže 330 kV i više obavljaju funkcije formiranja jedinstvenih energetskih sustava.

Elektroenergetske mreže namijenjene su prijenosu električne energije od trafostanica mreže autocesta i djelomično sabirnica 110 (220) kV elektrana do središnjih točaka distribucijske mreže — regionalnih trafostanica. Mreže dostave obično zatvorena. Prethodno je napon ovih mreža bio 110 (220) kV, nedavno je napon električnih mreža u pravilu 330 kV.

Distribucijske mreže namijenjeni su za prijenos električne energije na kratke udaljenosti od niskonaponskih sabirnica područnih trafostanica do gradskih industrijskih i ruralnih potrošača. Takve distribucijske mreže obično su otvorene ili rade u otvorenom načinu rada. Prije su se takve mreže izvodile na naponu od 35 kV i niže, a sada - 110 (220) kV.

Elektroenergetske mreže također se dijele na lokalne i regionalne, te dodatno na opskrbnu i distribucijsku mrežu. Lokalne mreže uključuju 35 kV i niže, a regionalne mreže - 110 kV i više.

Jelo je vod koji prolazi od središnje točke do distribucijske točke ili izravno do trafostanica bez distribucije električne energije po svojoj dužini.

Podružnica zove se vod na koji je po duljini spojeno više transformatorskih stanica ili ulaza u električne instalacije potrošača.

Prema namjeni u elektroenergetskoj shemi mreže se također dijele na lokalne i regionalne.

Mještanima uključuju mreže male gustoće opterećenja i napona do uključivo 35 kV. To su urbane, industrijske i ruralne mreže. Kratke izolacije duboke 110 kV također se svrstavaju u lokalne mreže.

Područne električne mreže pokrivaju velika područja i imaju napon od 110 kV i više. Kroz regionalne mreže električna energija se prenosi od elektrana do mjesta potrošnje, a također se distribuira između regionalnih i velikih industrijskih i transportnih trafostanica koje napajaju lokalne mreže.

Regionalne mreže uključuju glavne mreže električnih sustava, glavne dalekovode za unutarsistemsku i međusistemsku komunikaciju.

Jezgrene mreže osigurati komunikaciju između elektrana i s regionalnim potrošačkim centrima (regionalne trafostanice). Izvode se prema složenim shemama s više krugova.

Magistralni dalekovodi unutarsustavna komunikacija omogućuje komunikaciju odvojeno lociranih elektrana s glavnom mrežom elektroenergetskog sustava, kao i komunikaciju udaljenih velikih korisnika s centralnim točkama. To je obično nadzemni vod 110-330 kV i veći s velikom duljinom.

Prema ulozi u shemi napajanja razlikuju se elektroenergetske mreže, distribucijske mreže i glavne mreže elektroenergetskih sustava.

Hranjiva nazivaju se mreže preko kojih se energija dovodi do trafostanice i RP, distribucija — mreže na koje su izravno priključene električne ili transformatorske stanice (obično su to mreže do 10 kV, ali često se i razgranate mreže viših napona odnose na distribucijske mreže ako je na njih priključen veći broj prihvatnih trafostanica). Na glavne mreže uključuju mreže s najvećim naponom, na kojima se ostvaruju najjači priključci u električnom sustavu.