Схемные решения элементов сэс, их конструктивное исполнение. Низковольтные и высоковольтные линии тока
Электрические сети делятся на две основные категории: до и выше 1000 Вольт (В). Далее речь пойдет о сетях выше 1000 В. Бывшие страны СССР используют одинаковые стандартные классы напряжения. Это обуславливается тем что, раньше это была одна Единая Энергосистема, и сегодня Энергосистемы всех стран СНГ работают параллельно. Стандартная линейка напряжений выше 1000 В: 3, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ, где кВ – киловольт, то есть 1000 В. Есть прямая зависимость, чем дальше необходимо передать электроэнергию, тем выгодней использовать более высокий класс напряжения.
Выработка электроэнергии осуществляется на электростанциях различного типа, но класс напряжения генераторов, как правило, не высокий и варьируется от 6 кВ до 20 кВ. Для передачи выработанной генератором электроэнергии в систему, используют повышающие трансформаторы, которые называются трансформаторами связи (ТС). Линии, соединяющие ТС и шины, распределительных устройств подстанций, называются линиями связи (ЛС). Так вот, чем выше класс напряжения ЛС, тем потери в проводах меньше и передача электроэнергии соответственно выгоднее. Систему электроснабжения любого государства можно сравнить с кровеносной системой человека. Перетоки электроэнергии между регионами осуществляются по более мощным линиям электропередач 500 – 750 кВ, в регионе идет распределение мощностей по линиям 220 -330 кВ, между районами одного региона по линиям 35 -110 кВ. Внутри небольших населенных пунктов распределительные сети имеют напряжение 6 – 10 кВ.
На всем пути следования высоковольтных линий построены электрические подстанции (ПС – обозначение подстанций напряжением выше 10 кВ, ТП – для подстанций 10/0,4 кВ). Основные функции ПС: поддержание напряжения на заданном уровне, отбор мощности и ее распределение для электроснабжения соответствующего района, при необходимости с трансформацией классов напряжения. С помощью оборудования подстанций также регулируют направление перетоков мощности в энергосистеме. Примером такого оборудования является фазоповоротный трансформатор. Помимо этого на ПС ведется учет переданной электроэнергии, а также размещены устройства релейной защиты линий электропередач.
Конечным пунктом следования электроэнергии является ее потребитель, то есть мы с Вами, заводы, фабрики, инфраструктура городов. Для распределения электроэнергии в крупных городах, применяют класс напряжения 110 – 220 кВ, в более мелких населенных пунктах 10 – 35 кВ.
Распределительный щиток оборудован автоматическим прерывателем питания по току утечки.
Выключатель для садовой проводки оснащается автоматическим прерывателем питания по току утечки, уже не встроен во входные цепи в распределительном щитке. Порог срабатывания - 30 мА, оснащается предохранителем.
Если Вы хотите, чтобы возле дома было светло как в комнате, используйте ток напряжением 220 В. При таком напряжении фасад дома будет ярко освещен, нижняя подсветка будет мощной, каждый из источников света сможет осветить территорию в радиусе до 6 м. Прокладка сетевого кабеля дорого стоит. Устанавливать оборудование для него должен квалифицированный электрик, а беспорядок в саду, вызванный земляными работами, будет таким же впечатляющим, как и ваши затраты. Изолированный кабель до места установки светильника или водонепроницаемой розетки следует прокладывать на глубине не менее 0,5 м. Учтите, что розетку нужно крепить на стене или на прочно зафиксированной стойке, а не на деревянном заборе: забор может упасть и повредить кабель. Думать о прокладке высоковольтной сети нужно уже при закладке сада, на более поздних этапах лучше использовать сеть с пониженным напряжением.
Низковольтная сеть
Трансформатор для понижения напряжения сети. Низковольтные контуры дают напряжение 12 В или 24 В. Обычные трансформаторы предназначены для использования в помещении, но есть модели в уличном исполнении.
Водонепроницаемый разъем для кабеля для дополнительной защиты обернут полиэтиленом.
Низковольтная сеть стоит недорого, ее несложно проложить - ток напряжением 12 или 24 В дает трансформатор, который включают в розетку в доме. Низковольтный кабель можно проложить по поверхности земли, но обрабатывать землю в таком случае нужно осторожно, чтобы не повредить кабель при перекопке. Обычный трансформатор может обеспечить питание шести ламп накаливания, хотя есть модификации и для двенадцати ламп. Провода просто присоединяются к контактам у основания каждой лампы. Это все несложно, но ослепительной иллюминации такое освещение не обеспечит - круглый светильник осветит территорию в радиусе не более двух метров.
Простые лампы или цветные?
Жаль, что многие, устроив прекрасную осветительную систему, все портят чрезмерной пестротой цветных ламп. Действительно, в саду можно использовать цветные лампы. Желтый цвет в меньшей степени, чем белый, привлекает насекомых, ландшафтные архитекторы нередко используют цветные лампы для освещения водоема в саду. Но обычно сад освещают, чтобы показать естественные краски растений, особенности рельефа и по возможности выделить их. Поэтому наиболее уместен белый или более эффектный голубой свет. С остальными цветами нужно быть осмотрительнее.
Низковольтные сети, питаемые от ТП, как правило, выполняются на напряжение 380 / 220 в по четырехпроводной схеме. Схемы этих сетей также устраиваются радиальными или магистральными. Для питания крупных машин обычно применяются радиальные линии, для мелких - смешанные радиальные и магистральные.
Низковольтные сети, питаемые от ТП, как правило, выполняются на напряжение 380 / 220 в по четырехпроводной системе. Схемы этих сетей также устраиваются радиальными или магистральными. Для питания крупных машин обычно применяются радиальные линии, для мелких - смешанные радиальные и магистральные.
Распределительные низковольтные сети 0 38 кВ, как правило, выполняют воздушными.
Воздушные низковольтные сети на территории нефтебаз и электропроводки внутри помещений выполняются изолированными проводами.
Соединение потребите - имеется возможность ВКЛЮ-леи трехфазного тока треугольником, . Распределительные низковольтные сети целесообразно прокладывать с нулевым проводом.
Магнитные пускатели могут защищать низковольтные сети от перегрузок, а также отключать их при полном исчезновении или понижении напряжения.
К внутрицеховым сетям в настоящей главе относятся все низковольтные сети (0 4.0 23 А - б), : i также высоковольтные сети (6: л к отдельным электроприемникам.
Ввиду компактности строительной площадки и большой насыщенности ее крановым оборудованием временные низковольтные сети предусмотрены не воздушные, а кабельные.
Схема типичной независимой сети для снабжения крупных сосредоточенных нагрузок. Вторичные сети (рис. 1 - 10) это главным образом [ низковольтные сети, подобные своей предшественнице, - эдисоновской сетевой системе постоянного тока.
В проекте электроснабжения площадки решаются также вопросы напряжения высоковольтных сетей, их конфигурации, сечения проводов; определяются типы, количество и размещение трансформаторных подстанций; проектируются низковольтные сети.
Необходимо остановиться также и на вопросе прокладки низковольтных кабельных сетей. Полный перевод установок на электропривод приводит к резкому возрастанию количества кабелей, что вызывает необходимость уже сейчас вести низковольтные сети от подстанций до потребителя в кабельных каналах.
Такую массу имела бы трехпро-водная линия, если бы площадь поперечного сечения каждого ее провода была равна площади поперечного сечения провода двухпроводной линии. По условиям задачи, 10 А - это наименьший из токов, которые расплавляют вставку. Низковольтные сети однофазного тока широко применяются для питания электроосветительных приборов как внутри помещений, так и снаружи. Нужно выбрать плавкую вставку с номинальным током 10 А. Защита от перегрузок требует более строгого согласования номинального тока плавкой вставки с допустимым по нагреву током провода.
Известно, что сила тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Тяжесть поражения, следовательно, должна быть тем больше, чем выше напряжение. Это не означает, однако, что низковольтные сети безопасны. В этом сущность характерного парадокса: иногда напряжение 10 кВ не является для человека роковым, а в других случаях оказывается смертельным напряжение 36 В. Имеются сведения, что на сети напряжением до 25 В в настоящее время приходится 6 5 % общего числа электротравм со смертельным исходом.
В европейских странах стандартными напряжениями для трехфазных четырехпроводных систем электроснабжения приняты 220/380 В или 230/400 В. В настоящее время, в соответствии с новейшим международным стандартом МЭК 60038, многие страны переоборудуют свои низковольтные сети под номинальное напряжение 230/400 В. В городах и населенных пунктах средних и больших размеров используются подземные кабельные распределительные системы.
Распределительные понижающие подстанции, расположенные на расстоянии 500-600 метров друг от друга, обычно включают в себя:
- Высоковольтное распредустройство, состоящее из трех или четырех шкафов, которые устанавливаются:
Вводный и выходной выключатели нагрузки, образующие кольцевую магистраль;
- один или два выключателя (или выключатели нагрузки со встроенными предохранителями) для подключения трансформатора.
- Один или два трансформатора мощностью до 1000 кВА.
- Один или два распределительных щита на 6-8 отходящих линий с защитой плавкими предохранителями для трехфазной четырехпроводной низковольтной системы или с автоматическими выключателями в пластиковом корпусе, предназначенными для контроля и защиты 4-жильных отходящих распределительных кабелей.
Выход трансформатора соединяется с низковольтными шинами через выключатель нагрузки или просто через разъединительные вставки.
В районах с высокой плотностью нагрузки прокладывается сеть распределительных кабелей стандартных сечений, при этом обычно один кабель прокладывается вдоль каждого тротуара, а 4-сторонние распределительные коробки устанавливаются в люках на углах улиц, где два кабеля пересекаются.
Тенденция последнего времени – применение всепогодных наземных шкафов, устанавливаемых вплотную к стене или, по возможности, “заподлицо” со стеной.
Перемычки в распределительных коробках устанавливаются так, чтобы на выходе из подстанции распределительные кабели образовывали радиальные цепи с разомкнутыми концами (рис. C3). В том месте, где распределительная коробка объединяет распределительный кабель от одной подстанции с распределительным кабелем от соседней подстанции, перемычки между фазами удаляются или заменяются плавкими предохранителями, однако перемычка для нейтрали остается на месте.
Рис. C3: Одна из возможных схем построения низковольтной сети с радиальными разветвленными распределительными линиями путем удаления перемычек между фазами
Такая схема позволяет создать очень гибкую систему, в которой целая подстанция может быть выведена из эксплуатации, а участок, который она обычно снабжала электроэнергией, будет обслуживаться из распределительных коробок соседних подстанций.
Кроме того, короткие участки силовых кабелей (между двумя распределительными коробками) могут быть отсоединены для поиска повреждений и ремонта.
В случае большой плотности нагрузки, подстанции располагаются ближе друг к другу, и иногда требуется применение трансформаторов мощностью до 1500 кВА.
В районах с меньшей плотностью нагрузки широко применяются другие схемы построения городской низковольтной распределительной сети на основе отдельно стоящих стоек, установленных на земле в стратегических точках этой сети. Такая схема основана на принципе использования радиальных распределительных кабелей постепенно уменьшающегося сечения, у которых размер токоведущей жилы уменьшается по мере сокращения числа потребителей с удалением от подстанции.
В такой схеме несколько крупно-секционированных низковольтных радиальных фидеров питают от распределительного щита данной подстанции шины распределительной стойки, от которой распределительные кабели меньшего сечения снабжают энергией потребителей, непосредственно окружающих эту стойку.
В городках, деревнях и селах распределение энергии на протяжении многих лет традиционно основывалось на использовании неизолированных медных проводов, закрепленных на деревянных, бетонных или стальных опорах и питаемых от трансформаторов, установленных на опорах или земле.
В последние годы были разработаны низковольтные изолированные провода, из которых скручиванием получают двух- или четырехжильный самонесущий кабель для использования в воздушных линиях электропередачи. Они считаются более безопасными, чем неизолированные медные провода.
Интересно, что аналогичный способ используется при более высоких напряжениях. Сейчас на рынке имеются самонесущие жгуты из изолированных проводов для высоковольтных наземных установок напряжением 24 кВ.
В случаях, когда для электроснабжения поселка используются несколько подстанций, соединение соответствующих фаз осуществляется на опорах, где встречаются низковольтные линии от разных подстанций.
Практика, принятая в странах Северной и Центральной Америки, разительно отличается от той, которая используется в Европе. Там низковольтные распределительные сети практически отсутствуют, и случаи подачи трехфазного питания к жилым помещениям в жилом районе редки.
Распределение электроэнергии эффективно осуществляется на высоком напряжении, и применяемый способ вновь отличается от стандартной европейской практики. Применяемая высоковольтная система представляет собой фактически трехфазную четырехпроводную систему, от которой однофазные распределительные сети (линейный и нулевой провода) подают питание на множество однофазных трансформаторов. Вторичные обмотки этих трансформаторов имеют выведенную среднюю точку для получения однофазного трехпроводного питания напряжением 120/240 В. Центральные провода являются нейтральными проводами низковольтной сети, которые вместе с нейтральными проводами высоковольтной сети глухо заземлены через определенные интервалы вдоль своей длины.
Каждый понижающий трансформатор обычно питает один или несколько домов с прилегающими постройками непосредственно с помощью радиального питающего кабеля (кабелей) или воздушной линии (линий) электропередачи.
В этих странах существует много других систем, но описанная выше является самой распространенной.
На рис. C4 показаны основные особенности этих двух систем.
Примечание:
на подстанциях при первичном напряжении свыше 72,5 кВ в некоторых европейских странах первичная обмотка включается по схеме «заземленная звезда», а вторичная – по схеме «треугольник». В этом случае на стороне вторичной обмотки подключается заземляющий реактор со схемой соединения обмоток в зигзаг, нейтраль которого через резистор соединяется с землей.
Часто такой заземляющий реактор имеет вторичную обмотку для обеспечения этой подстанции низковольтным трехфазным питанием. В этом случае его называют «заземляющим трансформатором».
Рис. C4: Широко применяемые американские и европейские системы подключения потребителей к сети электроснабжения
Страница 13 из 77
В городах и больших населенных пунктах стандартные низковольтные распределительные кабели с помощью распределительных коробок образуют сеть. Некоторые ее звенья удаляются и поэтому каждая электрораспределительная линия, выходящая из подстанции, образует разветвленную расширяемую радиальную систему, как показано на рис. D3.
1.2 Низковольтные распределительные сети
В европейских странах стандартными напряжениями для трехфазных четырехпроводных систем электроснабжения приняты 220/380 В или 230/400 В. В настоящее время в соответствии с новейшим международным стандартом IEC 60038 многие страны переоборудуют свои низковольтные сети под номинальное напряжение 230/400 В. В городах и населенных пунктах средних и больших размеров используются подземные кабельные распределительные системы. Распределительные подстанции высокого/низкого напряжения, расположенные на расстоянии 500-600 метров друг от друга, обычно оборудуются:
Высоковольтное распредустройство, из 3 или 4-х камер, часто имеет вводные и выходные выключатели нагрузки, образующие кольцевую магистраль, и один или два автоматических выключателя или комбинированные выключатели нагрузки- предохранителями для отключения цепей трансформатора.
Одним или двумя трансформаторами высокого/низкого напряжения мощностью 1000 кВА.
Одним или двумя (спаренными) распределительными щитами на 6-8 отходящих линий с защитой плавкими предохранителями для трехфазной четырехпроводной низковольтной системы или щитами автоматических выключателей в пластиковом корпусе, предназначенных для контроля и защиты 4-жильных отходящих распределительных кабелей.
Выход трансформатора соединяется с низковольтными шинами через выключатель нагрузки или просто через разъединительные вставки. В густо населенных районах прокладывается сеть распределительных кабелей стандартных размеров, при этом обычно один кабель прокладывается вдоль каждого тротуара, а 4-сторонние распределительные коробки устанавливаются в люках на углах улиц, где два кабеля пересекаются.
Рис. D3: Одна из возможных схем построения низковольтной сети с радиальными разветвленными распределительными линиями путем удаления перемычек между фазами
Тенденция последнего времени - применение всепогодных наземных шкафов, устанавливаемых вплотную к стене или по возможности заподлицо со стеной. Перемычки устанавливаются так, чтобы на выходе из подстанции распределительные кабели образовывали радиальные цепи с разомкнутыми концами (рис. D3). В том месте, где распределительная коробка объединяет распределительный кабель от одной подстанции с распределительным кабелем от соседней подстанции, перемычки между фазами удаляются или заменяются плавкими предохранителями, однако перемычка для нейтрали остается на месте.
В городских районах с меньшей плотностью электрических нагрузок обычно используется более экономичный вариант системы радиального распределения энергии, в котором по мере удаления от питающей электрической подстанции устанавливаются провода меньшего сечения. |
Такая схема позволяет создать очень гибкую систему, в которой целая подстанция может быть выведена из эксплуатации, а участок, который она обычно снабжала электроэнергией, будет обслуживаться из распределительных коробок соседних подстанций. Кроме того, короткие участки силовых кабелей (между двумя распределительными коробками) могут быть отсоединены для поиска повреждений и ремонта. В случае большой плотности нагрузки, подстанции располагаются ближе к друг к другу и иногда требуется применение трансформаторов мощностью до 1500 кВА. В районах с меньшей плотностью нагрузки широко применяются другие схемы построения городской низковольтной распределительной сети на основе отдельно-стоящих низковольтных распределительных стоек, установленных на земле в стратегических точках этой сети. Такая схема основана на принципе использования радиальных распределительных кабелей постепенно уменьшающегося сечения, у которых размер токоведущей жилы кабеля уменьшается по мере сокращения числа потребителей с удалением от подстанции. |
Использование усовершенствованных методов с применением воздушного кабеля из изолированных скрученных проводов, установленного на опорах, является в настоящее время принятой практикой во многих странах. |
В последние годы были разработаны низковольтные изолированные провода, из которых скручиванием получают двух- или четырехжильный самонесущий кабель для использования в воздушных линиях электропередачи. Они считаются более безопасными и визуально более подходящими, чем неизолированные медные провода. |
В Европе каждая подстанция системы энергоснабжения способна обеспечить низковольтное питание района, расположенного в радиусе приблизительно 300 м. Системы, применяемые в странах Северной и Центральной Америки,состоят из высоковольтной сети, от которой много небольших трансформаторов высокого/низкого напряжения питают каждый одного или нескольких потребителей по прямому питающему кабелю, идущему от трансформатора. |
Практика, принятая в странах Северной и Центральной Америки, разительно отличается от той, которая используется в Европе - низковольтные распределительные сети практически отсутствуют и случаи подачи трехфазного питания к жилым помещениям в жилом районе редки. |
Величины, показанные на рис. D2, являются ориентировочными. Для первых трех систем произвольно выбрано максимальное значение рабочего тока 60 А, поскольку для установленного допустимого отклонения напряжения в процентах меньшие падения напряжения допускаются при этих более низких напряжениях. Для второй группы систем тоже произвольно было выбрано максимальное допустимое значение тока 120 А.
