Diseños de circuitos de elementos SES, su diseño.

CONFERENCIA

SOLUCIONES DE CIRCUITO DE ELEMENTOS SES,

SU CONSTRUCCIÓN

1. Centro de Energía Eléctrica

2. Red de distribución de alta tensión

3. Subestaciones transformadoras 10/04 kV

4. Redes de distribución de baja tensión

1. Centro de Energía Eléctrica

La estructura del centro de energía eléctrica del sistema de suministro de energía (punto de recepción de electricidad) y su diagrama dependen de una gran cantidad de factores, los principales de los cuales son: la magnitud de la carga eléctrica del consumidor, las características de su funcionamiento y la funcionamiento de receptores de energía individuales, decisiones tomadas con respecto a los principios de construcción y diagrama.

Dependiendo de la magnitud de la tensión de suministro, existen dos tipos de centros de suministro eléctrico: la subestación reductora principal y el punto de distribución central.

1.1. Subestación reductora principal

La selección de soluciones de circuitos de subestaciones se basa en los siguientes principios:

– uso de los circuitos más simples con un número mínimo de interruptores;

– utilización de un sistema de barras dividido en secciones;

– uso de operación separada de líneas y transformadores;

– uso de diagramas de bloques.

Estructuralmente, el GPP consta de tres partes (Fig. 2.1): aparamenta de alta tensión (HVSD), transformadores y aparamenta de baja tensión (LVSD). Si el GPP cuenta con aparamenta de media tensión, entonces incluye aparamenta y transformadores de alta, media y baja tensión.

El principio básico de la aparamenta de alta tensión es simplificar el circuito y el diseño para reducir el coste, por lo que se fabrica sin barras según circuitos simplificados, entre los que se pueden distinguir tres tipos principales: conexión sólida de la línea eléctrica a la transformador, circuito simplificado en bloques de cortocircuito separador, diagrama de circuito con interruptores.

Conexión ciega de la línea al transformador. Se utiliza cuando la red de suministro de energía de 35...220 kV se realiza mediante líneas de cable según un diagrama radial (Fig. 2.2).

Para garantizar la protección de los transformadores, se transmite un pulso de disparo a una subestación del sistema de energía eléctrica, donde la línea eléctrica se conecta a las barras colectoras mediante un dispositivo de conmutación de protección. Este circuito se caracteriza por una mayor confiabilidad debido a la ausencia de elementos adicionales en la cadena de transmisión de energía secuencial (la ausencia de dispositivos eléctricos en la aparamenta de alto voltaje).

Esquema en bloques de cortocircuito del separador. es el más común. Existen varias variedades de estos esquemas, uno de los cuales se muestra en la Fig. 2.3. En él, si hay falla en uno de los transformadores, la protección activa el correspondiente cortocircuito (QK), que en redes de 35 kV es bipolar, ya que estas redes operan con neutro aislado, y en redes de 110 o 220. Redes de kV: unipolares, ya que estas redes funcionan con un neutro sólidamente puesto a tierra.

La activación del cortocircuito provoca un cortocircuito artificial en la red eléctrica de suministro, que se apaga mediante la protección instalada en el tramo principal de la línea. El interruptor principal de la línea asegura así la desconexión de fallos no sólo en la línea, sino también en todos los transformadores conectados a ella según este circuito. Durante un tiempo muerto en el ciclo de recierre automático del interruptor del cabezal, el separador (QR) se apaga, separando el transformador dañado de la línea. Al final de la pausa muerta en el ciclo de reinicio automático, se restablece el voltaje en la línea, asegurando así el suministro de energía a los consumidores restantes conectados a esta línea. El puente entre las entradas RUVN, que contiene un separador y un seccionador, sirve para aumentar la confiabilidad del circuito. Así, durante reparaciones programadas o de emergencia de una de las líneas de suministro, el transformador correspondiente recibe energía a través de un puente. El separador en el puente está conectado a su protección, y el funcionamiento del circuito en este caso es similar al discutido anteriormente. Las desventajas de este esquema son la baja confiabilidad del funcionamiento de cortocircuitos y separadores en zonas climáticas con intensa formación de hielo y la implementación de un cortocircuito artificial.

Circuito con interruptores de alto voltaje.(Fig. 2.4) tiene mayor confiabilidad, pero también mayor costo.

Si el puente en el RUVN se realiza solo en seccionadores, entonces se llama no automático, y si contiene un dispositivo que implementa la función de conmutación de protección, dicho puente se llama automático.

Los diagramas de aparamenta de alta tensión de una subestación discutidos anteriormente son diagramas de las conexiones principales, es decir. conexiones de dichos dispositivos eléctricos a través de los cuales se realiza el flujo de energía eléctrica en la dirección de los generadores a los receptores eléctricos. Dichos dispositivos eléctricos son: líneas eléctricas; transformadores; aparatos eléctricos; neumáticos prefabricados. Además de los elementos del diagrama de conexión principal de la aparamenta, también contiene otros elementos que sirven para proteger contra sobretensiones (descargadores), obtener información sobre los parámetros del modo de funcionamiento (transformadores de corriente y tensión), garantizar la seguridad al realizar trabajos en las aparamentas. (seccionadores de puesta a tierra), implementación de transferencia de información, etc.

La segunda parte estructural del GPP son los transformadores. Se trata de transformadores llenos de aceite de dos, tres devanados o de devanado secundario dividido, equipados con un dispositivo de regulación de tensión bajo carga. Los transformadores de tres devanados se utilizan cuando es necesario disponer de dos redes de distribución de alta tensión en el sistema de suministro de energía, por ejemplo de 10 y 6 kV o de 35 y 10 kV. La división del devanado secundario de los transformadores se utiliza para reducir el nivel de corrientes de cortocircuito, es decir, para reducir el costo de los equipos eléctricos de los cuadros de baja tensión. La tensión de los transformadores GPP utilizados es de 35...220/10(6) kV,
y el rango de potencias nominales incluye los siguientes valores: 4,0; 6.3; 10; dieciséis; 25; 40; 63; 80 MVA.

Normalmente, los transformadores GPP, al igual que el equipo eléctrico de una aparamenta de alta tensión, se instalan al aire libre en una aparamenta abierta.
Las únicas excepciones son situaciones en las que el medio ambiente no lo permite (polvo pesado, emisiones peligrosas, etc.), lo que aumenta significativamente el costo de instalación de equipos eléctricos. A la hora de diseñar una subestación, también es necesario tener en cuenta la dirección de las líneas eléctricas adecuadas, la ubicación de las vías de acceso, la topografía y geología de la zona, etc.

Los transformadores en el territorio de una aparamenta abierta, por regla general, se instalan sobre bases especiales sobre ruedas y rieles, lo que permite sacarlos del lugar de instalación durante los trabajos de reparación. La estructura de la base tiene una fosa especial con una rejilla ignífuga en caso de una liberación de emergencia del aceite ardiendo del transformador. El pozo está conectado por una tubería a un tanque de recolección de aceite ubicado en el territorio de la gasolinera. Un ejemplo de la subestación reductora principal se muestra en la Fig. 2.5.

La tercera parte estructural del GPP es una aparamenta de baja tensión, que tiene una gran cantidad de posibles opciones de implementación. En ciudades y empresas industriales, se lleva a cabo en forma de dispositivos de distribución cerrados ubicados en un edificio especial o en una instalación de producción. En zonas rurales, es posible utilizar aparamenta exterior completa del tipo KRUN.

La más simple y extendida de las opciones posibles para conectar aparamenta de baja tensión a transformadores es la opción con un sistema de barras seccionales que funcionan por separado en modo normal para reducir el nivel de corrientes de cortocircuito (Fig. 2.6).

Según su ubicación en el diagrama del cuadro, los dispositivos eléctricos tienen los siguientes nombres típicos: QF 1, QF 2 – dispositivos de entrada; QF 3 – seccional; QF 4 –QF 7 – dispositivos lineales.

La construcción de una aparamenta cerrada también puede albergar otros equipos eléctricos: bancos de condensadores para compensar cargas reactivas, medios técnicos de automatización y control de despacho de plantas de energía solar.

Además de las tres partes estructurales principales mencionadas anteriormente, el GPP también puede tener otros elementos:

– dispositivo de puesta a tierra;

– dispositivo de protección contra rayos;

Arroz. 2.5. Diseño de GPP 220/10 kV:

1 – transformador; 2 – pararrayos; 3 – seccionador; 4 – conductor de corriente;

5 – cárter de aceite; 6 – línea de aceite; 7 - canal de cable; 8 - cable

paso superior; 9 - Pararrayos; 10 – lugar para reparación de transformadores

Arroz. 2.6. Diagrama de aparamenta

baja tensión con una partición

sistema de bus

– dispositivos para compensación de corrientes capacitivas de falla a tierra;

– dispositivos de sistemas de comunicación de alta frecuencia a través de cables de línea eléctrica;

– mecanismos auxiliares y estructuras necesarias para trabajos de reparación, etc.

1.2. Punto de distribución central

El segundo tipo de centro de energía eléctrica es un punto de distribución central. Sirve para distribuir la electricidad suministrada al consumidor a una tensión de 10 kV. Esto es posible en dos casos típicos. El primero es cuando la electricidad se suministra a la tensión del generador desde una central térmica cercana, el segundo, el más extendido, es la recepción de electricidad por parte de pequeños consumidores desde los puntos de distribución de gas de empresas más grandes o desde subestaciones del sistema eléctrico con un 10 aparamenta de kV.

Principios básicos para la implementación de dispositivos de distribución central: diseño cerrado (ya sea en un edificio separado o en una instalación de producción); uso de los esquemas más simples con un sistema de barras colectoras seccionales. El diagrama de conexión eléctrica de la aparamenta central es similar al diagrama de la aparamenta de baja tensión GPP (Fig. 2.6).

El diseño de las celdas, así como de las celdas GPP de 10 kV, se realiza mediante celdas completas con tensiones superiores a 1 kV. Estructuralmente son una estructura metálica dividida en compartimentos en los que se ubican barras colectoras, dispositivos eléctricos (interruptores, fusibles, seccionadores), transformadores de medida, así como dispositivos de protección y medida. El uso de tales dispositivos simplifica significativamente la parte constructiva. Además, la práctica de su funcionamiento ha demostrado su funcionamiento más fiable en comparación con las aparamentas prefabricadas convencionales.

Los cuadros completos tienen dos diseños fundamentalmente diferentes:

– dispositivos de aparamenta estacionarios completos para servicio unidireccional (cámaras tipo KSO), en los que los dispositivos eléctricos, el accionamiento y todos los dispositivos están instalados de forma permanente (Fig. 2.7);

Arroz. 2.7. Cámara de distribución

servicio unidireccional:

A– vista frontal y sección; b– diagrama de conexión primaria

– dispositivos de distribución completos extraíbles (bahías-
ki tipo KRU), en el que el disyuntor con el accionamiento se encuentra en un carro extraíble especial equipado con contactos enchufables (Fig. 2.8).

un segundo

Arroz. 2.8. Célula de conmutación completa:

A– vista frontal y sección; b– diagrama de conexión primaria

Las principales características de las cámaras KSO incluyen la simplicidad y el costo de fabricación relativamente bajo. Las celdas de la aparamenta se caracterizan por lo siguiente: la capacidad de reemplazar rápidamente los dispositivos, la compacidad del dispositivo y el servicio bidireccional.

2. Red de distribución de alta tensión

El siguiente bloque estructural del sistema de suministro de energía es la red de distribución de alto voltaje, que sirve para transmitir y distribuir electricidad desde el centro de suministro de energía entre los receptores de energía de alto voltaje y las subestaciones de 10/0,4 kV, aunque esta red se puede realizar a voltajes de 6, 10, 20 kV.

Una tensión de 6 kV conlleva los mayores costes debido al aumento de las pérdidas de electricidad en la red, y sólo se justifica en dos casos:

– si el consumidor dispone de un gran número de receptores eléctricos con una potencia de 300...1000 kW y una tensión nominal de 6 kV;

– a una tensión de la fuente de alimentación existente de 6 kV. Esto es típico del suministro de energía a pequeños consumidores como suscriptores de un sistema de suministro de energía cercano existente, cuya red eléctrica de alto voltaje, por ciertas razones, se implementa a un voltaje de 6 kV, es decir, en los casos en que no haya otras opciones.

La tensión más habitual para una red de distribución de alta tensión es la de 10 kV ya que resulta más económica que la de 6 kV. Al mismo tiempo, si el consumidor tiene varios receptores de energía con un voltaje de 6 kV, entonces es recomendable alimentarlos desde una subestación transformadora de 10/6 kV. En nuestro país se produce la mayor cantidad de productos eléctricos a este voltaje, y es el principal para las redes de distribución de alto voltaje de las centrales solares. El voltaje de 20 kV es el más económico, pero aún no se utiliza en las redes de distribución de alto voltaje de nuestro país debido a la falta del equipo eléctrico necesario.

Los principales factores que influyen en la elección de un esquema VVRS para un consumidor en particular son los siguientes:

– el tipo específico de estructura SES aceptada para su implementación;

– potencia distribuida por la red;

– grado requerido de confiabilidad del suministro de energía;

– características de la ubicación de las subestaciones en el plano general de la instalación y su número total;

– condiciones para el tendido de redes y características ambientales.

Al diseñar una planta de energía solar, se consideran y calculan varias opciones posibles para el esquema VVRS entre aquellas que satisfacen las condiciones especificadas. Luego se selecciona el que tiene el menor costo estimado.

Sobre la base de la experiencia en el diseño y operación de sistemas de suministro de energía, ahora se han formado los siguientes diseños de circuitos estándar de redes eléctricas: radial, principal, radial-principal, en anillo, con suministro de energía bidireccional.

Radial Este es un esquema en el que cada subestación individual es alimentada por un centro de suministro eléctrico a través de una línea separada conectada al tablero a través de una celda separada. Si la subestación tiene dos transformadores, entonces una línea de transmisión de energía de doble circuito llega a ella en la red radial desde diferentes secciones de la central eléctrica. Un ejemplo de tal esquema se muestra en la Fig. 2.9, donde las subestaciones aún no se presentan de manera fundamental, sino estructural.

Arroz. 2.9. Circuito radial de alta tensión.

red de distribución

Los circuitos radiales tienen la mayor confiabilidad en comparación con los principales, ya que si se daña alguna línea, solo se desconecta un consumidor. Pero también son los más caros, ya que requieren tender una gran cantidad de cables e instalar una gran cantidad de celdas en aparamentas o puntos de distribución de 10 kV. Los circuitos radiales son apropiados en los casos en que hay grandes cargas concentradas ubicadas en diferentes direcciones del centro de energía.

Magistralnaya Este esquema se denomina así cuando cada línea principal que sale del centro de suministro eléctrico suministra a varias subestaciones transformadoras de 10/0,4 kV a lo largo de una cadena (Fig. 2.10).

Existen los siguientes tipos de circuitos troncales utilizados en VVRS:

– línea principal única, cuando las líneas de transmisión de energía de un solo circuito van a las subestaciones (más típico cuando hay subestaciones de un solo transformador en el sistema de suministro de energía);

– doble red, cuando las líneas eléctricas de doble circuito van a las subestaciones (Fig. 2.10);

Arroz. 2.10. Circuito troncal de alta tensión.

red de distribución

– líneas principales contrarias, cuando las cadenas de líneas de transmisión de energía de dos líneas principales van a subestaciones de dos transformadores desde diferentes secciones del tablero entre sí (Fig. 2.11).

Arroz. 2.11. Esquema de carreteras que se aproximan.

Las características de los circuitos principales en comparación con los radiales, en igualdad de condiciones, son su menor costo, determinado por la menor cantidad de dispositivos eléctricos en el cuadro del centro de suministro de energía, y su menor confiabilidad. Por ejemplo, el fallo de una línea de transmisión de energía al final de una carretera provoca una pérdida de suministro de energía a todos los consumidores conectados a ella.

Línea principal radial (mixta) Este esquema es cuando contiene fragmentos de circuitos radiales y principales (Fig. 2.12). El esquema mixto tiene las características de los esquemas radial y principal en la medida que tiende a una u otra solución extrema, ya que es una solución intermedia entre ellos.

Arroz. 2.12. Esquema de tronco radial

red de distribución de alta tensión

Anillo el diagrama es un desarrollo de la línea principal, consistente en que parte de un tramo del cuadro y termina en otro tramo (Fig. 2.13).

Arroz. 2.13. Circuito en anillo de alto voltaje

red de distribución

De la definición anterior de circuito en anillo, se desprende su característica principal: el anillo, que consta de un cierto número de líneas eléctricas que conectan subestaciones y secciones de la aparamenta de suministro de energía, debe estar abierto en algún punto. De lo contrario, a través del anillo fluirá la llamada corriente de ecualización, determinada por la diferencia de potencial de las mismas fases de las secciones del interruptor de fuente (ya que el dispositivo seccional está abierto) y la resistencia total de las líneas del anillo. Por lo tanto, el estado de funcionamiento normal de un circuito en anillo es que una de las líneas está en estado abierto, pero sólo en un lado, es decir. está bajo voltaje.

La ventaja de los circuitos en anillo es su alta confiabilidad en comparación con los comentados anteriormente, debido a que la falla de cualquiera de las líneas no conlleva una limitación del suministro de energía a los consumidores conectados a la subestación transformadora, ya que el circuito siempre está en un estado operativo que permita la transmisión de electricidad. La desventaja de los circuitos en anillo es que, en igualdad de condiciones, son más caros, lo que se explica por la mayor longitud de las líneas eléctricas y su mayor sección transversal.

Circuito de alimentación bidireccional. fundamentalmente diferente del anillo solo en que no está conectado a una fuente (aunque a diferentes secciones del dispositivo de distribución), sino a dos, independientes (Fig. 2.14).

Arroz. 2.14. Circuito VVRS con fuente de alimentación bidireccional.

En ocasiones en una red de distribución de alta tensión puede ser necesario implementar puntos de distribución. Como se mencionó anteriormente, esto está determinado por una gran cantidad de subestaciones transformadoras en una planta de energía solar, cuando existe la necesidad de un nivel adicional de distribución de electricidad, o por la presencia de receptores de energía de alto voltaje en el consumidor, cuando Es recomendable acercar el nodo de distribución a su grupo. En este caso, una solución de circuito común es utilizar un sistema de barras colectoras seccionales (Fig. 2.15).

Arroz. 2.15. Diagrama de puntos de distribución

red de distribución de alta tensión

Estructuralmente, el punto de distribución VVRS a menudo se realiza en forma de un cuadro cerrado utilizando equipos completos de la serie KSO o KRU. A veces, según las condiciones técnicas y económicas, se puede adoptar un diseño abierto de un punto de distribución utilizando equipos completos de instalación en exteriores.

Las redes eléctricas de alta tensión se realizan mediante líneas aéreas, líneas de cable y conductores.

Aerolíneas diseñado para transmitir electricidad a distancia a través de cables. Los principales elementos estructurales de las líneas aéreas son alambres, cables, soportes, aisladores y accesorios lineales. Los cables se utilizan para transmitir electricidad. Los cables de protección contra rayos se instalan en la parte superior de los soportes sobre los cables para proteger la línea aérea de las sobretensiones de los rayos.

Los soportes sostienen alambres y cables a una cierta altura sobre el suelo o el nivel del agua. Los aisladores aíslan los cables del soporte. Utilizando accesorios lineales, los cables se fijan a aisladores y los aisladores se fijan a soportes. En la Fig. La Figura 2.16 muestra un soporte metálico para una línea de circuito único.

En las líneas aéreas, los cables desnudos se utilizan con mayor frecuencia. El material del alambre debe tener una alta conductividad eléctrica. El cobre tiene la conductividad más alta, seguido del aluminio; El acero tiene una conductividad significativamente menor. Alambres y cables

d Debe estar hecho de metal con suficiente resistencia. En términos de resistencia mecánica, el acero es lo primero. El material de alambres y cables debe ser resistente a la corrosión y a las influencias químicas. Actualmente, los alambres más utilizados son el aluminio (A) y el acero-aluminio (AS). El núcleo de acero aumenta la resistencia mecánica, el aluminio es la parte conductora del cable. Según la condición de resistencia mecánica, en líneas aéreas superiores a 1000 V se pueden utilizar alambres de aluminio con una sección transversal de al menos 35 mm 2, alambres de acero-aluminio y acero con una sección transversal de al menos 25 mm 2.

Por diseño, los cables pueden ser de uno o varios cables. El alambre sólido consta de un solo alambre redondo. Estos cables son más baratos que los trenzados, pero son menos flexibles y tienen menos resistencia mecánica. Los cables trenzados hechos de un metal constan de varios cables trenzados entre sí. A medida que aumenta la sección transversal, aumenta el número de cables. En los alambres trenzados de acero y aluminio, el núcleo del alambre (alambres internos) está hecho de acero y los alambres superiores están hechos de aluminio.

Los más utilizados son los alambres de acero-aluminio. No se tiene en cuenta la conductividad del núcleo de acero y como resistencia eléctrica solo se toma la resistencia de la pieza de aluminio. Se fabrican alambres de acero y aluminio de las siguientes marcas: AS, ASKS, ASKP, ASK. Los cables resistentes a la corrosión ASKS, ASKP, ASK están destinados a líneas aéreas que pasan por las costas de mares, lagos salados y en zonas industriales con aire contaminado; ASKS y ASKP son cables de grado AC en los que el espacio entre cables del núcleo de acero (C) o todo el cable (P) está lleno de un lubricante neutro de mayor resistencia al calor; ASK es un alambre de la marca ASKS, donde el núcleo de acero está aislado con dos tiras de película de polietileno. La designación del grado del alambre incluye la sección transversal nominal de la parte de aluminio del alambre y la sección transversal del núcleo de acero, por ejemplo AC 120/19 o ASKS 150/34.

Los aisladores de línea están diseñados para aislar y sujetar cables en líneas aéreas y en aparamentas de centrales eléctricas y subestaciones. Están fabricados en porcelana, vidrio templado o materiales poliméricos. Por diseño, los aisladores se dividen en pasador y colgante. Los aisladores de pasador se utilizan en líneas aéreas con tensiones de hasta 1 kV y en líneas aéreas de 6...35 kV. Para tensiones nominales de 6...10 kV e inferiores, los aisladores se fabrican de un solo elemento (Fig. 2.17, A), y a 20...35 kV - dos elementos (Fig. 2.17, b). Los aisladores de pasador se montan sobre soportes mediante ganchos.

a B C

Arroz. 2.17. Aisladores de pasador y colgante:

A– clavija 6...10 kV; b– clavija 20...35 kV;

V– tipo de disco suspendido

Los aisladores de suspensión tipo disco son más comunes en líneas aéreas con voltajes de 35 kV y superiores. Consisten en una parte aislante de porcelana o vidrio. 1 y piezas metálicas - tapas 2 y varilla 3 , conectado a la parte aislante mediante una unión de cemento. 4 . Los aisladores suspendidos se ensamblan en guirnaldas, que pueden servir de soporte o tensores. Los primeros se montan sobre soportes intermedios, los segundos, sobre soportes de anclaje.

Los accesorios lineales utilizados para sujetar cables a aisladores y aisladores a soportes se dividen en los siguientes tipos principales: abrazaderas utilizadas para sujetar cables en guirnaldas de aisladores suspendidos; accesorios de acoplamiento para colgar guirnaldas en soportes y conectar guirnaldas de cadenas múltiples entre sí, así como conectores para conectar alambres y cables en el tramo.

Los principales tipos de soportes de líneas aéreas son de anclaje e intermedios. Los soportes de estos dos grupos principales se diferencian en la forma en que se suspenden los cables. Los cables se suspenden sobre soportes intermedios mediante guirnaldas de aisladores de soporte. Se instalan soportes intermedios en secciones rectas de líneas aéreas para sostener el cable en el tramo de anclaje. Un soporte intermedio es más barato y más fácil de fabricar que un soporte de anclaje, ya que, debido a la igual tensión de los alambres en ambos lados, tiene alambres intactos, es decir. en modo normal, no hay fuerza a lo largo de la línea. Los soportes intermedios representan el 80...90% del número total de soportes de líneas aéreas.

Los soportes de anclaje están diseñados para la fijación rígida de cables en puntos particularmente críticos de una línea aérea: en las intersecciones de estructuras de ingeniería y en los extremos de la línea. Pero los soportes de anclaje están diseñados para soportar tensión unidireccional a lo largo de alambres y cables cuando los alambres o cables se rompen en el tramo adyacente. Los soportes de anclaje son mucho más complejos y caros que los intermedios y, por tanto, su número en cada línea debe ser mínimo.

Para las líneas aéreas de los sistemas de distribución de alta tensión se utilizan soportes de madera, hormigón armado y metal. Los soportes de madera se utilizan en líneas aéreas con tensiones de hasta 35 kV inclusive. Las ventajas de estos soportes son su bajo coste (en zonas con recursos forestales) y su facilidad de fabricación. La desventaja es que la madera es susceptible a pudrirse, especialmente en el punto de contacto con el suelo. Un remedio eficaz contra la pudrición es la impregnación con antisépticos especiales. Los soportes metálicos (acero) utilizados en líneas eléctricas con voltajes de 35 kV y superiores requieren pintura para protegerlos de la corrosión durante el funcionamiento. Instale soportes metálicos sobre cimientos de hormigón armado. Los soportes de hormigón armado son más duraderos que los de madera, requieren menos metal que los metálicos, son fáciles de mantener y, por tanto, se utilizan mucho en líneas aéreas. Para las líneas de 35...500 kV se utilizan predominantemente diseños estandarizados de soportes metálicos y de hormigón armado. Como resultado de esto, se redujo el número de tipos y diseños de soportes y sus piezas; los soportes comenzaron a producirse en masa en las fábricas, lo que permite acelerar y reducir el costo de construcción de las líneas.

Líneas de cable Por regla general, se colocan en lugares donde la construcción de líneas aéreas es difícil (ciudades, asentamientos, en el territorio de empresas industriales). Tienen una serie de ventajas sobre las líneas aéreas: protección contra las influencias atmosféricas, mayor confiabilidad y seguridad operativa. Por tanto, a pesar del elevado coste, las líneas de cable se han generalizado en las redes eléctricas.

El cable de 6...35 kV consta de conductores conductores de corriente, aislamiento y fundas protectoras. Los núcleos están hechos de alambre de cobre o aluminio; pueden ser de un solo alambre o de varios alambres. El aislamiento de cables superiores a 1 kV está hecho de papel impregnado y diversos compuestos plásticos. Las carcasas protectoras que impiden la penetración de humedad, gases y ácidos están hechas de plomo, aluminio o cloruro de polivinilo. Para proteger mecánicamente las fundas, se les aplica una armadura de acero, encima de la cual, además, se aplica una cubierta protectora de hilo de cable impregnado.

Para tensiones de 110 kV y superiores, los cables están llenos de aceite y representan una estructura técnica bastante compleja. Hay cables llenos de aceite de baja (hasta 0,5 MPa) y alta (1...1,5 MPa) de presión. El cable lleno de aceite de baja presión tiene un hilo conductor completo trenzado a partir de alambres de cobre individuales. En el interior del núcleo hay un canal lleno de aceite a presión, lo que elimina la posibilidad de que se formen huecos en el aislamiento de papel y aumenta significativamente su resistencia eléctrica. El canal conductor de petróleo está conectado mediante acoplamientos especiales a los tanques de presión ubicados a lo largo de la ruta. Las fases del cable de alta presión lleno de aceite se colocan en una tubería de acero, encima de la cual hay un revestimiento anticorrosión. La tubería de acero, que sirve de protección contra daños mecánicos, se llena de aceite bajo sobrepresión.

Actualmente se domina la producción de cables con aislamiento de polietileno reticulado. Debido a sus altas propiedades termomecánicas, estos cables permiten cargas de corriente más altas que los cables con papel impregnado, plástico convencional y aislamiento de goma.

El método de tendido de líneas de cables se elige según la cantidad de cables, las condiciones de la ruta, el grado de contaminación y agresividad del medio ambiente, los requisitos operativos, la eficiencia y otros factores.

Tendido de una línea de cable en una zanja de tierra es uno de los métodos más simples y económicos (Fig. 2.18). La profundidad de la zanja depende del voltaje de la línea. Para líneas de cable con tensión de hasta 10 kV, la zanja tiene una profundidad de 0,8 m, para líneas con tensión de 110 kV - 1,5 m.

El fondo de la zanja se cubre con una capa de arena o tierra tamizada, sobre la cual se colocan los cables en una fila. La distancia entre cables adyacentes debe ser de al menos 0,1 m. Los cables se cubren con una capa de arena o tierra tamizada en la parte superior. Encima se colocan losas de hormigón armado o una capa de ladrillo rojo, que sirven para proteger los cables de daños mecánicos durante los trabajos de excavación. En una zanja de tierra no se tienden más de seis cables. Esto se debe al hecho de que con un aumento en el número de cables, sus condiciones de enfriamiento empeoran, la carga de corriente permitida de los cables disminuye y la eficiencia del uso de los cables disminuye.

El tendido de una línea de cable en bloques se utiliza cuando la ruta del cable es muy estrecha y en las intersecciones con estructuras de ingeniería, por ejemplo, ferrocarriles (Fig. 2.19). A determinadas distancias se construyen pozos para cables, en los que se conectan los cables y a través de los cuales se instalan los cables y se reemplazan los cables dañados. Se trata de un método de instalación más caro y con peores condiciones de refrigeración que el tendido de cables en una zanja de tierra.

Al tender una gran cantidad de cables (más de 20) en una dirección, se utilizan canales y túneles para cables. Los canales de hormigón armado pueden ser subterráneos o semienterrados. Este método de instalación se utiliza principalmente en áreas de subestaciones y talleres de empresas industriales (Fig. 2.20).

Arroz. 2.20. Tendido de cables en canales de cable:

1 - soporte; 2 – cables; 3 – panel extraíble

El tendido de cables en túneles es el método más caro, por lo que se utiliza sólo cuando hay una gran cantidad de cables (al menos 30). El túnel es una estructura prefabricada de hormigón armado en la que se tienden cables de diferentes voltajes y diferentes propósitos (potencia y control) a lo largo de soportes. Además de los cables, en los túneles se pueden tender otras redes de servicios públicos (Fig. 2.21).

Las galerías y los pasos elevados se diferencian de los túneles en que están ubicados sobre el suelo en estanterías especiales (Fig. 2.22). En este caso se reserva una superficie más pequeña para el recorrido del cable. Las galerías y pasos elevados, a diferencia de los túneles, se utilizan en industrias donde pueden existir acumulaciones de gases inflamables y explosivos más pesados ​​que el aire, y en empresas con suelos muy agresivos.

Conductores de corriente con tensión 6...35 kV. se utilizan para el suministro de energía interna de empresas industriales con cargas concentradas potentes, por ejemplo, empresas de metalurgia ferrosa y no ferrosa y la industria química. El elemento principal del conductor es una barra colectora rígida o flexible de aluminio o su aleación. Distinguido estructuralmente:

– conductor flexible (Fig. 2.23, A);

– conductor de corriente rígido simétrico (Fig. 2.23, b);

– conductor de corriente rígido asimétrico (Fig. 2.23, V).

En barras con barras rígidas, se utilizan barras planas para corrientes de hasta 2 kA; ​​para corrientes elevadas se utilizan barras de canal u otro perfil. En conductores simétricos, las barras colectoras están ubicadas en los vértices de un triángulo equilátero, en conductores asimétricos, verticalmente. Los conductores rígidos tienen tramos cortos entre los puntos de fijación de las barras colectoras y, por lo tanto, requieren una gran cantidad de aisladores y conexiones de contactos.

Una barra colectora con barras colectoras flexibles es prácticamente una línea aérea con cables de gran sección transversal. La longitud del tramo es aquí claramente mayor que en el caso de barras colectoras rígidas. Sin embargo, las barras con barras flexibles requieren un área más amplia que las barras con barras rígidas.

a B C

Arroz. 2.23. Conductores de corriente 6...35 kV

En comparación con los cables tendidos en túneles o en pasos elevados y galerías, los conductores presentan una serie de ventajas:

– menor consumo de metales no ferrosos;

– el aislamiento de los conductores es aire;

– la capacidad de sobrecarga de los conductores es significativamente mayor que la de los cables;

– la fiabilidad de los conductores es mayor que la de los cables.

3. Subestaciones transformadoras 10/0,4 kV

Las subestaciones transformadoras TP 10/0,4 kV están diseñadas para convertir la electricidad a una tensión de 0,4 kV, en la que el consumidor tiene el mayor número de receptores de energía, y distribuirla a la red de distribución de baja tensión. Estructuralmente, como se mencionó anteriormente, una subestación consta de un tablero de alta tensión, transformadores y un tablero de baja tensión. La cantidad de transformadores en una subestación está determinada por la categoría de consumidor en términos de confiabilidad del suministro de energía (uno o dos).

Básicamente, los circuitos de estos centros de transformación se diferencian entre sí de los circuitos de las instalaciones de distribución de alta tensión. Existen tres tipos de circuitos de subestación RUVN: al conectarla a una red radial; cuando está conectado a la línea principal; cuando se conecta a una red en anillo.

Diagrama de una subestación transformadora al conectarla a una red radial. mostrado en la Fig. 2.24. La peculiaridad de este circuito es que no cuenta con aparamenta de alta tensión. Esto se puede hacer cuando la línea eléctrica de entrada es de corta longitud y está hecha de cable, así como cuando los elementos aguas arriba del sistema de alimentación (CEP, VVRS, TP) son del mismo propietario.

Arroz. 2.24. Diagrama de subestación transformadora

sin aparamenta alta

Voltaje

La ausencia de dispositivos eléctricos en el RUVN aumenta la confiabilidad del suministro de energía, en igualdad de condiciones, ya que se reduce el número de elementos en la cadena de transmisión secuencial de energía. La protección y conmutación en este caso se llevan a cabo mediante interruptores de alto voltaje QF 1, QF 2, ubicados en el centro de energía.

Los dispositivos de conmutación de baja tensión tienen los siguientes nombres típicos: QF 3, QF 5 – dispositivos de entrada; QF 4 – seccional; QF 4 –QF norte– dispositivos lineales.

En los cuadros de baja tensión se pueden utilizar los siguientes: interruptores - como dispositivos de conmutación; fusibles - como dispositivos de protección; Las máquinas automáticas son como dispositivos de conmutación de protección. En los sistemas de suministro de energía para consumidores industriales, se utilizan dispositivos de conmutación automática para implementar LVSG, eliminando la posibilidad de modos de fase abierta en comparación con el uso de fusibles.

Esquema de una subestación transformadora al conectarla a la red principal. La aparamenta de alta tensión de esta subestación debe permitir realizar las siguientes funciones: desconectar la subestación de la línea principal - esto se realiza mediante un seccionador (QS) o un interruptor de carga (QW); proteja la subestación durante sobrecargas y cortocircuitos; esto se hace mediante fusibles (FU). En la figura se presentan fragmentos de las opciones especificadas para dispositivos de distribución. 2.25.

Arroz. 2.25. Diagramas de aparamenta

alta tensión TP 10/0,4 kV con fuente de alimentación

conectándolos a la red troncal

Los seccionadores se instalan en subestaciones con transformadores de baja potencia (hasta 250 kVA) y solo pueden conmutar la corriente sin carga de estos transformadores. Para transformadores de mayor potencia, se instalan interruptores de carga para permitir la conmutación de las corrientes de carga. El interruptor de carga está controlado por una palanca manual con un electroimán incorporado para apagado remoto. El encendido se realiza únicamente manualmente mediante un mango, mientras se estira el resorte.
para paradas. Los interruptores de carga en un bloque con fusibles tienen un dispositivo para emitir un comando de apagado cuando se funde un fusible, que consta de un sistema de palanca, que está influenciado por el indicador de funcionamiento del fusible, y un grupo de contactos que da una señal de apagado. Esto permite excluir los modos de funcionamiento monofásicos de las subestaciones. Los fusibles se pueden instalar en la parte superior o inferior del interruptor de carga.

Diagrama TP al conectarlo a una estaca-red tsevoy. La aparamenta de alta tensión de esta subestación debe permitir realizar las siguientes funciones: desconectar la subestación de la red - esto se realiza mediante un seccionador o interruptor de carga; proteja la subestación durante sobrecargas y cortocircuitos; esto se hace mediante fusibles; encender o apagar las líneas eléctricas entrantes; esto se hace mediante interruptores de carga. El diagrama de una subestación de dos transformadores conectada a una red en anillo (o una red con suministro de energía bidireccional) se muestra en la Fig. 2.26.

Tipos de transformadores de potencia para subestaciones transformadoras de 10/0,4 kV:

– transformadores de aceite (tipo cerrado);

– transformadores secos (tipo cerrado);

– transformadores con relleno no inflamable.

Los transformadores más comunes son los transformadores de aceite. Para instalaciones exteriores se utilizan siempre transformadores de aceite; para instalaciones interiores se utilizan transformadores secos o de aceite, si la instalación de estos últimos no contradice los requisitos del PUE. La principal característica que limita el uso de transformadores en edificios industriales es la presencia de aceite, que genera riesgo de incendio. Existen numerosas normas y reglas que regulan el uso de este tipo de transformadores desde este punto de vista. Los transformadores de aceite tienen una capacidad de sobrecarga, lo que determina su uso más amplio.

Arroz. 2.27. Métodos de colocación del transformador.

subestaciones

Según su ubicación, las subestaciones transformadoras se dividen en varios tipos (Fig. 2.27).

· Doméstico ubicado dentro de las instalaciones de producción entre equipos tecnológicos. Esta ubicación de subestaciones transformadoras corresponde a los costos más bajos para la construcción de sistemas de suministro de energía para grandes talleres de producción. Las subestaciones de taller internas son especialmente apropiadas en talleres de múltiples bahías de gran ancho, cuando no interfieren con la ubicación de los equipos de proceso. Se permite la instalación abierta de centros de transformación completos en talleres, lo que facilita la colocación de subestaciones en el interior de los talleres. En este caso, toda la subestación transformadora está aislada con una valla de malla de acero equipada con una puerta con cerradura. Las subestaciones internas, incluidas las subestaciones completas, solo se pueden utilizar en aquellas instalaciones de producción donde no esté prohibido por las normas contra incendios (solo en edificios con grado de resistencia al fuego I o II) y en instalaciones de producción clasificadas en las categorías D y D, así como como donde el entorno lo permita en el taller. Si la densidad de carga es alta y por alguna razón es imposible colocar una subestación transformadora entre los equipos de proceso, se instalan tramos eléctricos especiales, separados de las instalaciones de producción.
En estos tramos se instalan no sólo centros de transformación completos, sino también otros equipos eléctricos.

· Incorporado, ubicado dentro de las instalaciones de producción, adyacente directamente a la pared exterior del edificio y, a diferencia de los internos, con salida independiente a la calle. El uso de centros de transformación incorporados está menos limitado por las normas contra incendios y las condiciones ambientales en el taller, ya que no tienen acceso al taller.

· Adjunto, adosados ​​desde el exterior al muro exterior del edificio y similares en cuanto a uso a los empotrados. La principal desventaja de estas subestaciones, que limita su uso, es el deterioro del aspecto arquitectónico de los edificios industriales y el estrechamiento de los pasos entre ellos.

· De pie, ubicado cerrado en edificios especiales separados o abierto en forma de una subestación transformadora completa para instalación al aire libre. Las subestaciones transformadoras interiores independientes requieren mayores costos para la parte de construcción, la construcción del NVRS y se utilizan cuando por alguna razón es imposible o poco práctico utilizar subestaciones internas o integradas.

4. Redes de distribución de baja tensión

4.1. Redes eléctricas

Las redes eléctricas están diseñadas para la distribución de electricidad a bajo voltaje (hasta 1 kV) desde la subestación transformadora a todos los receptores eléctricos de bajo voltaje. En la estructura general del sistema de suministro de energía, son el eslabón más bajo, al que están conectados directamente los receptores de energía más populares (de bajo voltaje). Al mismo tiempo, la distancia a la que es aconsejable transmitir electricidad a baja tensión no supera los cientos de metros en las plantas de energía solar de empresas industriales y ciudades y aproximadamente 1 km en las zonas agrícolas.

Hay muchas variedades de circuitos y diseños de NVRS. Las redes más sencillas son las rurales, realizadas según los esquemas troncales más sencillos, principalmente mediante líneas aéreas.

En el desarrollo urbano de varios pisos, las redes de distribución de baja tensión (dentro de la manzana y en el edificio) se vuelven significativamente más pesadas, más complejas y se realizan según circuitos principales radiales, principalmente con cables o alambres aislados tendidos de forma oculta. Pero los NVRS de empresas industriales se distinguen por la mayor complejidad y variedad de diseño. Por ello, en este trabajo, la presentación del material está orientada
sino en el NVRS de los sistemas de suministro de energía de las empresas industriales.
Y dado que estas redes se realizan dentro de las instalaciones de producción (a menudo se les llama redes de taller), muchos de sus requisitos vienen dictados por las condiciones ambientales de estas instalaciones.

Las redes de distribución de baja tensión tienen una serie de características específicas que conviene tener en cuenta a la hora de diseñarlas.

· Importante ramificación de redes, ya que a veces cientos de receptores eléctricos diferentes, ubicados en el taller de una empresa industrial o en edificios de varios pisos ubicados cerca de la subestación transformadora, reciben energía del centro de energía (subestación transformadora de 0,4 kV).

· En las empresas industriales, así como en las empresas de las zonas agrícolas, muchos elementos del NVRS se encuentran muy cerca de los receptores eléctricos, es decir, de unidades tecnológicas, por lo que es necesario tener en cuenta su influencia en el funcionamiento de los equipos eléctricos.

· En las inmediaciones de los receptores eléctricos y, por supuesto, de muchos elementos del NVRS hay un gran número de personas sin formación especial, para quienes es necesario garantizar el grado necesario de seguridad eléctrica.

· Ejecución separada de redes eléctricas de fuerza e iluminación.

La tensión nominal del NVRS está determinada por la tensión nominal de los receptores eléctricos, que está estandarizada por GOST 21128-83 “Sistemas de suministro de energía, redes, fuentes, convertidores y receptores de energía eléctrica. Tensiones nominales hasta 1000 V.” Se establece el siguiente rango de tensiones nominales de los receptores eléctricos: 220, 380, 660 V. Aquí se entiende por tensión nominal aquella tensión a la que, en plena carga, el receptor eléctrico presenta los mejores indicadores técnicos y económicos y su servicio. la vida es igual al estándar. Tales desviaciones de voltaje se consideran aceptables cuando los indicadores técnicos y económicos (a plena carga) cambian ligeramente y la vida útil no es inferior a la estándar. Los receptores eléctricos más habituales son los de 220 V (monofásicos) y 380 V (trifásicos). El voltaje de 660 V se utiliza raramente y sólo en empresas industriales donde hay una gran cantidad de motores eléctricos de 660 V.

La calidad del voltaje está estandarizada por GOST 13109-97 “Energía eléctrica. Compatibilidad electromagnética de equipos técnicos. Normas para la calidad de la energía eléctrica en sistemas de suministro de energía de uso general”. Establece valores permisibles de desviaciones de voltaje en los terminales de receptores eléctricos del valor nominal, iguales a ±5 - normalmente permisible y ±10% - valores máximos permisibles de desviación de voltaje en estado estacionario d Ud. y. ..

Estructuralmente, la red eléctrica tiene dos partes (Fig. 3.28):

– red de suministro de energía;

– red de distribución de energía.

El primer nivel (superior) son las redes de suministro que aseguran la transmisión y distribución de electricidad entre los puntos de distribución, desde los cuales se alimentan los receptores de energía u otros puntos de distribución secundarios. Los puntos de distribución, según las características de diseño y la naturaleza del consumidor, pueden tener diferentes nombres: paneles de grupo o de distribución, puntos de distribución o de alimentación, conjuntos de energía o iluminación, dispositivos de distribución de entrada (en edificios de varios pisos), barras colectoras de distribución. Pero en cualquier caso, contienen dispositivos eléctricos (interruptores, fusibles, disyuntores) en una combinación determinada.

El segundo nivel (inferior) son las redes de distribución. Proporcionan transmisión y distribución de electricidad desde los puntos de distribución hasta los receptores de energía.

En las redes de distribución de bajo voltaje de áreas agrícolas, caracterizadas por cargas pequeñas y líneas aéreas, la distribución de electricidad se realiza de manera más simple: mediante grifos de líneas aéreas sin la implementación de puntos de distribución. Esto, por supuesto, reduce la confiabilidad y facilidad de operación de las redes, pero reduce significativamente los costos de implementación de redes de distribución de bajo voltaje.

Desde el punto de vista de las soluciones de circuitos, las redes de distribución de energía se realizan únicamente según circuitos radiales, cuando cada receptor de energía está conectado al punto de distribución más cercano mediante una línea individual. Al mismo tiempo, para reducir costes, los puntos de distribución de la red de distribución de energía se ubican lo más cerca posible de los consumidores de energía. El uso de circuitos únicamente radiales en la red de distribución de energía se debe a que siempre debe ser posible quitar tensión de la línea que va al receptor de energía en caso de que ésta quede fuera de funcionamiento.
Y esto sólo se puede conseguir con un esquema radial.

Las redes de suministro de energía pueden tener diferentes esquemas: radial, principal, mixta, en anillo, con suministro de energía bidireccional.

Esquemas radiales(Fig. 2.29): esto es cuando una línea individual va a cada punto de distribución y en la aparamenta TP de 0,4 kV esta línea está conectada a las barras colectoras a través de una máquina separada. Estos esquemas son los más confiables y, naturalmente, requieren los mayores costos. Una falla en cualquier línea o en cualquier punto de distribución causa el cierre de solo esa línea y no afecta la operación de otras líneas y puntos de distribución.

La ventaja de los circuitos radiales también incluye el hecho de que la concentración de los dispositivos de conmutación de protección en un solo lugar en la subestación transformadora facilita la solución de los problemas de automatización del control de NVRS y también simplifica las tareas de contabilidad y racionamiento del consumo de energía en el taller.

El único inconveniente que limita en gran medida el uso de circuitos radiales son los altos costos de capital causados ​​​​por la necesidad de construir una aparamenta desarrollada de 0,4 kV y tender una gran cantidad de líneas radiales de la red de suministro de energía.

Circuitos troncales le permitirá abandonar el uso de una aparamenta TP de 0,4 kV voluminosa y costosa y abaratará la construcción de una red de suministro de energía. Hay tres tipos característicos de carreteras:

– una columna vertebral formada por cables o alambres;

– una línea troncal formada por una canalización prefabricada;

– una red troncal formada por barras troncales y de distribución.

En el primer caso, el más extendido, la línea principal abastece a varios puntos de distribución ubicados en cualquier dirección desde la subestación transformadora, a lo largo de una cadena (Fig. 2.30). Aquí, el número y la longitud total de las líneas de la red de suministro de energía que parten de la subestación transformadora y se extienden por todo el taller se reducen significativamente en comparación con el esquema radial.

El segundo tipo de líneas utilizadas en los grandes talleres son las barras colectoras principales tipo ShMA, diseñadas para corrientes elevadas (1250...3200 A). Pueden tener diferentes diseños y esquemas de conexión a la aparamenta TP de 0,4 kV (Fig. 2.31),

pero la idea principal es la transmisión de electricidad por todo el taller mediante autobuses.

línea principal, a la que, con la ayuda de ramales realizados

ya sean cables o alambres aislados, conecte el

puntos límite ubicados en el taller. Dichos esquemas se obtendrán

es el nombre “bloque principal transformador”. Al mismo tiempo, significativamente

Se reducen los costos de la aparamenta de 0,4 kV TP y de la implementación del suministro de energía.

red principal, y la propia red de suministro de energía se vuelve universal

e independiente de la ubicación de los equipos tecnológicos en el taller. Reorganizar o reemplazar completamente los equipos de proceso en un taller no requiere modificaciones en la red de suministro eléctrico.

t El tercer tipo de carreteras es el uso combinado de barras colectoras principales y de distribución (Fig. 2.32). Las barras de distribución tipo ShRA están fabricadas para corrientes bajas (100...630 A). Combinan simultáneamente las funciones de la línea principal y de los puntos de distribución, es decir Funciones de transmisión y distribución de electricidad. Se tiende una red de distribución de energía desde el ShRA hasta los receptores eléctricos.

Una desventaja natural de todos los circuitos principales en comparación con los circuitos radiales es su menor confiabilidad. Si la línea principal o cualquier ramal de ella sufre daños, todos los puntos de distribución conectados a esta línea principal perderán energía.

En su forma pura, los circuitos radiales o principales rara vez se utilizan en la red de suministro de energía. Los más extendidos son esquemas mixtos, combinando elementos de circuitos radiales y principales al mismo tiempo. Además, todos los planes son individuales y dependen en gran medida de condiciones específicas.

Un análisis exhaustivo de estos esquemas, así como de sus requisitos, nos permite formular algunos principios generales.
y recomendaciones.

· En todos los casos en los que los requisitos de fiabilidad del suministro eléctrico lo permitan, se deben utilizar circuitos principales con pequeños interruptores TP de 0,4 kV o sin ellos. Sólo si existen razones de peso, está permitido abandonar los circuitos principales de la red de suministro de energía y cambiar a radiales.

· En presencia de grandes receptores eléctricos individuales o puntos de distribución, que requieren una línea individual y un disyuntor correspondiente de 400 o 630 A, un circuito radial es apropiado si no se proporciona una barra colectora principal.

· Si la mayor parte de los receptores eléctricos en un taller, de acuerdo con el grado requerido de confiabilidad del suministro de energía, son consumidores de categoría II y solo hay unos pocos receptores eléctricos individuales de categoría I, entonces con un circuito principal general de suministro de energía red en el taller, los consumidores eléctricos de categoría I ciertamente deben tener un circuito radial con la instalación de una entrada de reserva automática en el dispositivo de distribución TP de 0,4 kV o incluso en un punto de distribución.

· Si una unidad tecnológica compleja y multienlace tiene varios receptores eléctricos que llevan a cabo un solo proceso tecnológico, y la pérdida de energía en cualquiera de estos receptores eléctricos hace que toda la unidad se detenga en su conjunto, entonces en tales casos se requiere un circuito principal. para alimentar estos receptores eléctricos se pueden utilizar, independientemente del grado de fiabilidad requerido.

· Si en el taller hay varias subestaciones transformadoras y la red de suministro de energía está formada por barras colectoras principales, entonces se utiliza ampliamente su redundancia mutua. Las líneas individuales están conectadas mediante puentes de respaldo equipados con interruptores o disyuntores automáticos. Esto permite reparar cualquier centro de transformación en el taller sin desconectar la red correspondiente. Cuando la carga disminuye por la noche o durante la reparación de equipos de proceso, dicho sistema brinda la capacidad de apagar transformadores ligeramente cargados para ahorrar energía.

Las condiciones ambientales en el taller tienen una gran influencia en las decisiones que se toman a la hora de elegir el circuito, estructura y diseño del NVRS. En entornos desfavorables (peligros de incendio y explosión, especialmente polvorientos o agresivos), existen dos formas de realizar NVRS.

El primero es colocar todos los equipos eléctricos principales de las subestaciones transformadoras y NVRS al aire libre en un entorno desfavorable, es decir. en salas especiales aisladas de ambientes desfavorables. Al mismo tiempo, en las instalaciones de producción sólo se instalan redes de distribución de energía, que siempre tienen un circuito radial, de acuerdo con requisitos especiales. Aquí, cada receptor eléctrico ubicado en el taller es alimentado por una línea individual desde un dispositivo de conmutación de protección ubicado en una sala eléctrica especial, aislada de la sala de producción en un ambiente desfavorable.

El segundo método se utiliza sólo en los casos en que el primero resulta irracional o extremadamente difícil y consiste en utilizar equipos eléctricos especialmente diseñados para entornos adversos específicos, por ejemplo, a prueba de explosiones o a prueba de explosiones para NVRS.

4.2. Redes de iluminación

Las redes de iluminación eléctrica están diseñadas para suministrar energía a las instalaciones de iluminación: lámparas con lámparas incandescentes, DRL y lámparas fluorescentes. Para luminarias se permite utilizar tensiones no superiores a 380/220 V CA con neutro puesto a tierra y 220 V con neutro aislado. Para lámparas portátiles de mano en zonas de alto riesgo, se debería utilizar una tensión no superior a 50 V en condiciones especialmente desfavorables, cuando el peligro de descarga eléctrica se agrave por la proximidad, una posición incómoda del trabajador o el contacto. con superficies metálicas conectadas a tierra, se debe utilizar un voltaje no superior a 12 V.

El voltaje de la mayoría de las fuentes de luz producidas industrialmente no supera los 220 V, lo que cumple con los requisitos de seguridad eléctrica. Para lámparas de descarga de gas diseñadas para un voltaje de 380 V, se permite utilizar un voltaje lineal de 380 V de un sistema de 380/220 V y un voltaje de fase de un sistema de 660/380 V. Además, esto solo es posible si. se cumplen las siguientes condiciones: la entrada al dispositivo de iluminación con conductores con aislamiento para tensión no inferior a 660 V; Está prohibido introducir dos o tres fases diferentes del sistema de 660/380 V en el aparato de iluminación.

Las redes de iluminación no suelen combinarse con redes eléctricas. No obstante, las instalaciones de iluminación suelen alimentarse de transformadores comunes a las redes de potencia e iluminación a una tensión de 380/220 V con neutro sólidamente puesto a tierra. El ámbito de aplicación de los transformadores de iluminación independientes se limita a los casos en que la naturaleza de la carga de energía de las empresas industriales (potentes máquinas de soldar, arranque frecuente de potentes motores eléctricos) no permite la calidad de voltaje requerida para el suministro de lámparas. juntos.

Si los receptores eléctricos de potencia se alimentan desde una red de 660/380 V con un neutro conectado a tierra, entonces se pueden conectar lámparas diseñadas para un voltaje de 380 V (lámparas de descarga de gas) a la misma red. El resto de dispositivos de iluminación se alimentan desde transformadores intermedios con una tensión de 660/380 V o desde transformadores separados con una tensión de 10/0,4 kV.

Al abordar cuestiones de suministro de energía para iluminación de emergencia (iluminación que proporciona una iluminación mínima cuando la iluminación de trabajo está apagada), es necesario tener en cuenta los requisitos de SNiP y PUE. Indican que lámparas de alumbrado de emergencia
Las medidas de seguridad (para continuar el trabajo), así como los dispositivos de iluminación de evacuación en habitaciones sin luz natural, deben conectarse a una fuente independiente o conectarse automáticamente a ella cuando la iluminación de trabajo se apaga repentinamente (Fig. 3.33, A Y b).

Las luminarias de iluminación de evacuación en habitaciones con luz natural están conectadas a una red independiente de la red de iluminación de trabajo, comenzando desde la aparamenta de la subestación o desde la entrada al edificio (Fig. 2.33, V).

En general, una red de iluminación eléctrica puede incluir los siguientes enlaces (Fig. 3.34): aparamenta de una subestación transformadora 1 , red de suministro 2 , panel principal 3 , escudos de emergencia 4 y escudos del grupo de trabajadores 5 iluminación, red de grupo 6 , así como fuentes de luz. 7 . A la hora de implementar circuitos de alimentación específicos para instalaciones de iluminación, pueden faltar determinados enlaces.

Arroz. 2.33. Opciones de energía para iluminación de trabajo y de emergencia.

Como se muestra, las redes de iluminación se dividen en suministro y grupo. La red de suministro incluye líneas desde subestaciones transformadoras u otros puntos de energía hasta paneles de grupo, y la red de grupo incluye líneas desde paneles de grupo hasta luminarias.

Al inicio de cada línea de suministro se instalan dispositivos de protección y apagado. Al comienzo de la línea de grupo, se requiere un dispositivo de protección, no pudiendo instalarse un dispositivo de desconexión si dichos dispositivos existen a lo largo de la línea o cuando la iluminación está controlada por dispositivos instalados en las líneas de alimentación.

Arroz. 2.34. Estructura de la red de iluminación.

Los paneles de iluminación del maletero reciben energía de una línea potente de la subestación y luego distribuyen electricidad entre los paneles del grupo conectados a ellos. La presencia de paneles troncales en el diseño permite hacer que una red ramificada compleja sea más flexible y estructurada. Esto también evita complicar demasiado la aparamenta de la subestación.

Los paneles de grupo, en los que se instalan dispositivos de protección y control de líneas de grupo, están diseñados para suministrar energía directa a los dispositivos de iluminación.

Al colocar paneles de grupo en una habitación, se debe tener en cuenta que para reducir la longitud de la red de grupo y el consumo de material conductor, los paneles de grupo se ubican en el centro de la carga. Para facilitar el mantenimiento, los escudos están ubicados en lugares de fácil acceso para el personal de mantenimiento.

Los circuitos de alimentación son bastante variados. En este caso, se pueden utilizar circuitos de alimentación tanto radiales como principales. Las diferencias entre estos esquemas en términos de aplicación son menores. Básicamente, a la hora de decidir el suministro eléctrico de las instalaciones de iluminación, se guían por la distribución del local. A menudo, líneas separadas deben abastecer a las áreas de producción o talleres. Al mismo tiempo, por un lado, cuando se utiliza un gran número de líneas radiales, aumenta la longitud total de las redes. Por otro lado, al utilizar autopistas, las secciones transversales de los conductores pueden aumentar excesivamente. A continuación es
Estos son los circuitos que se encuentran con mayor frecuencia al alimentar iluminación y receptores de energía desde transformadores comunes (Fig. 2.35):
1 – paneles de grupo para iluminación de trabajo, 2 – líneas salientes de receptores eléctricos de potencia, 3 – paneles de iluminación de emergencia, 4 – tableros de iluminación principales, 5 - carreteras principales.

A la hora de distribuir luminarias entre las líneas de una red grupal, conviene guiarse por los datos límite establecidos por el PUE para la corriente máxima de los dispositivos y el número de lámparas conectadas. Por ejemplo, cada fase de una línea de grupo no incluye más de
20 lámparas incandescentes, DRL o no más de 60...100 lámparas fluorescentes, dependiendo de la potencia unitaria máxima de la fuente de luz.

Las líneas de grupo se fabrican monofásicas, bifásicas y trifásicas. Aumentar el contenido de fase le permite reducir el nivel de pulsaciones de iluminación.

Al construir redes grupales para sistemas de CA trifásicos, se utilizan los siguientes esquemas.

Neutro sólidamente puesto a tierra:

– monofásico de dos hilos (Fig. 2.36, A, b);

d);

– trifásico bifásico con neutro (Fig. 2.36, V);

mi);

– trifásico de cuatro hilos con hilo neutro (Fig. 2.36, GRAMO).

Neutro aislado:

– bifásico de dos hilos (Fig. 2.36, d);

– trifásico de tres hilos (Fig. 2.36, mi).

Arroz. 2.35. Circuitos de alimentación para redes de iluminación:

A– alimentación eléctrica directamente desde el cuadro de distribución de la subestación;

b– alimentación a través del panel principal; V- nutrición

con un sistema de bloque “transformador-principal”

Arroz. 2.36. Diagramas de red grupal

Como método para conectar dispositivos de iluminación según las fases de una línea de grupo, el más preferible A- B- C- A- B- C... Esta opción es óptima desde el punto de vista tanto de la reducción de las pulsaciones de iluminación como de la uniformidad de la distribución de la iluminación.

4.3. Diseño de red

El diseño de redes de distribución de baja tensión para instalaciones específicas se caracteriza por una importante diversidad. El diseño de una red de distribución de baja tensión viene determinado por una gran cantidad de factores que caracterizan sus características (diseño, tamaño de carga, área ocupada por la instalación, grado de confiabilidad requerido, deseo de reducir costos, etc.), así como por una gran cantidad de normas y reglas que reflejan las condiciones ambientales y garantizan la seguridad eléctrica.

A continuación se muestra una clasificación de métodos para construir NVRS:

– conductores desnudos (cables aéreos, conductores abiertos);

– líneas de cable;

– cableado eléctrico (cables aislados, cables de sección pequeña);

– barras (barras rígidas hasta 1 kV, fabricadas en fábrica).

La forma más sencilla y económica es fabricar NVRS con cables o barras colectoras sin aislar (desnudos). Se trata de líneas eléctricas aéreas, muy utilizadas en redes rurales, en redes de pueblos y ciudades pequeñas, así como para alimentar iluminación exterior y pequeños consumidores en polígonos industriales. Todos los consumidores de electricidad (edificios residenciales, edificios comerciales, etc.) en dichas redes están conectados a líneas aéreas mediante grifos, que generalmente están hechos con cables aislados para garantizar la seguridad eléctrica y contra incendios.

En los antiguos talleres de producción construidos antes de 1970, hay conductores de corriente principales abiertos hechos de alambres de aluminio desnudos de gran sección transversal o barras colectoras y colocados en el espacio entre celosías debajo del techo del taller sobre aisladores. Los tomadores de corriente y los grandes receptores eléctricos reciben energía de dichos conductores mediante grifos, conectados firmemente al conductor en el lugar correcto y conducidos mediante cables o alambres aislados. Los conductores abiertos están ubicados en instalaciones industriales a gran altura, por encima del alcance de las grúas, y se cree que son inaccesibles a contactos accidentales o daños al caer cualquier objeto.

El método más extendido y extendido es la creación de redes mediante cables. El cable es el producto de fábrica más avanzado en términos de protección del medio exterior y seguridad eléctrica, permitiendo al máximo la industrialización de la instalación de redes.

Además de los cables de alimentación, en los talleres de las empresas industriales se utilizan ampliamente cables de control, telefónicos y otros cables especiales. Los cables para redes de distribución de baja tensión (hasta 1000 V) tienen aislamiento de plástico o goma (tipo AVVG, AVRG). Existen métodos de tendido de cables:

– abierto (en estructuras de edificios, pasos elevados tecnológicos);

– oculto (dentro de estructuras, en trincheras);

– en estructuras de cables (en canales, túneles, bloques, en galerías y pasos elevados).

Si es necesario transmitir grandes corrientes, los conductos de cables son inferiores por razones técnicas y económicas a los conductos de barras, ya que en este caso la red de cables se vuelve voluminosa y pesada.

A corrientes bajas (cuando se alimentan pequeños consumidores), en muchos casos es más eficaz utilizar cableado eléctrico en lugar de cables. Se fabrican con alambres aislados o cables no armados de pequeñas secciones (hasta 16 mm 2) con aislamiento de núcleos de caucho o plástico (APR, APV, APRV, APRTO, ART) y son muy utilizados en el interior de edificios y estructuras para la implementación de ambos. redes de energía e iluminación, y para circuitos secundarios de conmutación, protección y control. El cableado eléctrico según PUE es un tipo de red independiente hasta 1000 V con características y requisitos individuales para su implementación. Los métodos de cableado eléctrico se clasifican de la siguiente manera:

– abierto (en estructuras de construcción, en bandejas, cajas, tuberías);

– oculto (en los huecos de las estructuras, en los espacios entre losas, en una capa de yeso);

- externo.

En la Fig. 2.37 muestra opciones para cableado eléctrico abierto en bandejas, en la Fig. 2,38 – en cajas. El cableado eléctrico en cajas, a diferencia del cableado eléctrico en bandejas, protege los alambres y cables de la contaminación. Las cajas están realizadas en forma de perfiles en forma de U con tabiques en tramos de 3 m de largo. Las cajas tienen tiras para sujetar los alambres y cables tendidos en ellas. El número de cables colocados en una caja no debe exceder los 12. Con menos frecuencia, en los talleres de empresas industriales, se utiliza el tendido sobre rodillos y aisladores.

El cableado eléctrico oculto se utiliza en elementos estructurales de edificios, en paredes, suelos y techos, en cimentaciones de equipos, etc. Puede fabricarse en tuberías, en canales formados en el espesor del hormigón e incrustarse en elementos de construcción o tuberías. Si se proporciona cableado eléctrico en tuberías, en todos los casos en los que esto esté permitido, se deben utilizar tuberías de plástico en lugar de metal. Las tuberías metálicas se utilizan en áreas explosivas y en áreas con un ambiente activo corrosivo.

Arroz. 2.37. Realización de cableado abierto en bandejas:

A- a lo largo de las columnas, b– a lo largo de las paredes, V– suspensión sobre cables;

1 - bandeja, 2 - cableado eléctrico

Arroz. 2.38. Realizar cableado abierto

en cajas:

A- en cables, b– entre paréntesis; 1 - caja, 2 - cableado eléctrico

Los conductos de barras colectoras completos cerrados, fabricados en fábricas en forma de secciones prefabricadas ensambladas en líneas en el lugar de instalación, se utilizan ampliamente en los talleres de empresas industriales con un entorno normal. Están destinados a la instalación abierta en locales industriales y eléctricos a lo largo de estructuras portantes, columnas y cerchas de edificios; se pueden colocar en túneles, pasos elevados, galerías, etc. Los sistemas completos de canalización prefabricada tienen un grado de protección que permite su instalación en naves industriales a baja altura (2,5 m) del nivel del suelo, lo que simplifica su mantenimiento y reduce la longitud de las redes. El uso de barras colectoras completas asegura la industrialización de la instalación, acelera los trabajos de instalación y mejora su calidad, así como la fiabilidad de los NVRS y la facilidad de su funcionamiento.

Existen varios tipos de canalizaciones prefabricadas de CA completas y cerradas:

– líneas principales para 1600...4000 A;

– unidades de distribución para 100...630 A;

– iluminación 25...100 A;

– carro para 100...450 A.

Trompa Las barras colectoras están diseñadas para transportar potentes líneas troncales en NVRS. Tienen neumáticos de aluminio aislados encerrados en una carcasa metálica que evita el contacto accidental con los neumáticos y los protege de daños. Estas barras colectoras se fabrican en forma de secciones estándar separadas, conectadas en el lugar de instalación mediante soldadura o compresión de pernos. Se proporcionan secciones de derivación para derivar barras colectoras y secciones de conexión para conectar derivaciones de cables. También hay secciones angulares, ajustables y flexibles. El conductor neutro y al mismo tiempo el conductor de tierra son partes de la carcasa de la barra colectora de aleación de aluminio.

Distribución Las canalizaciones prefabricadas realizan dos funciones simultáneamente: una línea principal para una corriente relativamente baja (hasta 630 A) y puntos de derivación. Se fabrican en forma de caja de chapa de acero, en la que se montan cuatro barras colectoras de aluminio sin aislar sobre aisladores. Los receptores eléctricos se conectan a través de cajas de derivación conectadas a barras colectoras mediante conectores enchufables en los que se instala el equipo de conmutación de protección necesario. Al mismo tiempo, se garantiza una mayor seguridad eléctrica debido a que el acceso a los dispositivos instalados en la caja de derivación sólo es posible después de retirar la caja de derivación de la barra colectora, es decir, después de abrir el conector enchufable. Existen conductos de barras de distribución de diseño especial, destinados, por ejemplo, a instalación vertical en edificios de gran altura, a prueba de polvo para instalación en habitaciones con ambiente polvoriento.

Encendiendo Las barras colectoras están destinadas a la implementación de redes de iluminación grupal en locales industriales, así como para alimentar herramientas manuales eléctricas y otros receptores eléctricos pequeños. La barra colectora de iluminación es una caja metálica cerrada que contiene cuatro conductores de cobre aislados. Las secciones se conectan entre sí mediante un dispositivo de enchufe. Las ramas se conectan mediante un conector enchufable especial. La diferencia fundamental entre las barras de iluminación y las barras de distribución es la ausencia de cajas de derivación con dispositivos de conmutación de protección.

Carretilla Las barras colectoras están diseñadas para líneas de carros en instalaciones industriales, que se utilizan para suministrar energía a receptores eléctricos móviles, como por ejemplo puentes grúa. Una línea de tranvía es una sección de una red diseñada para transmitir electricidad a receptores eléctricos mediante colectores de corriente deslizantes o rodantes. El uso de líneas de carro es posible en habitaciones que no contengan polvo conductor.

En la Fig. La Figura 2.39 muestra los diseños de diferentes tipos de barras colectoras. Los sistemas de canalización prefabricada completos se utilizan únicamente para redes internas. Si es necesario extender la barra colectora fuera del local, así como en condiciones de hacinamiento, curvas complejas, en casos de intersección de tuberías, estructuras de edificios, etc. Es más conveniente reemplazar secciones de la barra colectora principal con insertos de cables para corrientes elevadas (más de 1000 A).

Arroz. 2.39. Diseño de canalizaciones prefabricadas de varias series.

y sus elementos:

A- línea principal; b- distribución; V- Encendiendo;

GRAMO– carro; d– cuadro de salida; 1 - tapa; 2 - acoplamiento

pernos; 3 – esquinas; 4 – aisladores; 5 - llantas; 6 – yugo

4.4. Puntos de distribución en NVRS

Los puntos de distribución (dispositivos de distribución con voltaje de hasta 1 kV) consisten en gabinetes o bloques total o parcialmente cerrados con dispositivos incorporados, dispositivos de protección y automatización, instrumentos de medición y dispositivos auxiliares. Dichos dispositivos de distribución incluyen tableros de distribución, tomas de corriente, puestos de control, etc.

En los NVRS de energía, los puntos de distribución con una pequeña cantidad de conexiones a menudo se denominan centros de seguridad(gabinetes). Estos puntos son el límite entre las redes de suministro y distribución de energía y realizan dos funciones: distribución de energía y protección de las líneas de la red de distribución de energía. Según los dispositivos de protección utilizados se distinguen dos tipos de tomas de corriente.

CON puntos de lodo con fusibles, por ejemplo tipo ShR-11 (Fig. 2.40). Los armarios son una caja metálica con puerta, en cuyo interior se encuentra un conjunto extraíble, que es un marco con un interruptor de entrada y fusibles para las líneas de salida. Estos tomas de corriente se distinguen por su bajo coste y, por supuesto, algunos inconvenientes operativos que surgen a la hora de sustituir fusibles fundidos. Tener 5–8 tripolares

grupos de fusibles de la serie PN2 o NPN2 para corrientes nominales de 60, 100 y 250 A y un interruptor de entrada, con el que se corta la tensión al sustituir los fusibles. Al poner fuera de funcionamiento cualquier receptor eléctrico o sustituir fusibles, es necesario desconectar todo el tomacorriente mediante el interruptor de entrada.

CONestaciones de lodos con máquinas, por ejemplo, las series PR8500, PR8700, PR11 con máquinas automáticas de tipo VA, AE y A3700. Estas tomas de corriente son naturalmente más caras, pero son fáciles de usar, tienen de cuatro a doce disyuntores tripolares para las líneas de salida y, si es necesario, un disyuntor de entrada. Para restablecer la energía a cualquier línea de salida después de eliminar la falla en la misma, basta con encender la máquina correspondiente. En este caso no es necesario, como en el primer caso, apagar todo el tomacorriente.

Si se requiere mayor número de conexiones y mayor potencia distribuida, entonces más voluminosos y más caros tableros de distribucion, que se completan a partir de paneles separados (introductorio, seccional, final, etc.). Se instalan en subestaciones transformadoras, salas de máquinas y centrales eléctricas. Los escudos se fabrican en versiones abiertas y cerradas. Los cuadros abiertos constan de paneles instalados en salas eléctricas especiales. Los paneles cerrados se instalan en los talleres de empresas industriales. Los escudos de la serie ShchO-70 están diseñados para servicio unilateral; no tienen protecciones en la parte superior ni en la parte trasera (Fig. 2.41). Los paneles PAR-11M reemplazan los tipos principales de escudos del tipo ShchO-70 y tienen dimensiones totales reducidas. Los paneles se pueden utilizar en la industria, la agricultura, para completar subestaciones transformadoras y para el suministro de energía a edificios residenciales y públicos.

Arroz. 2.41. Vista general de los paneles ShchO-70.

En edificios residenciales y públicos alimentados desde subestaciones transformadoras separadas, especiales entrada y distribucióndispositivos. Están diseñados para recibir, distribuir y contabilizar electricidad y proteger líneas salientes. La serie de dispositivos de entrada y distribución incluye paneles de entrada y distribución. El diseño de los gabinetes ASU es un ensamble de paneles tipo gabinete con servicio unidireccional. Los dispositivos de conmutación de protección están instalados en el interior sobre un marco extraíble. Los contadores y transformadores de corriente se instalan en un compartimento separado.

En redes de iluminación de edificios industriales y administrativos se utilizan como puntos de bifurcación. escudosEncendiendo, por ejemplo, tipo OShchV, ShchOA, equipado con disyuntores tripolares y unipolares (Fig. 2.42). Están diseñados para la distribución de energía eléctrica de corriente alterna trifásica con un voltaje de 380/220 V, protección contra sobrecargas y corrientes de cortocircuito en redes grupales y para encendidos y apagados poco frecuentes de circuitos eléctricos.

Arroz. 2.42. Vista general de escudos tipo OSCHV.

Los puntos de alimentación que contienen un solo dispositivo y sirven para conmutar y proteger una línea trifásica con un voltaje de 380/220 V se denominan por la fuerzacajas, por ejemplo YaS, ShS, YaU. Están equipados con un bloque de fusibles o un disyuntor automático.

El suministro de energía de bajo y alto voltaje son dos formas fundamentalmente diferentes de transmitir el monstruo eléctrico. Pero así como una cuchara es buena para cenar, también es recomendable utilizar la tensión para el fin previsto. Comencemos con lo que es el voltaje de bajo voltaje. Y por último, os diré la respuesta a la pregunta más apasionante: ¿qué camino y cómo sigue el monstruo eléctrico antes de llegar a nuestra casa? Pero primero lo primero.

Entonces, el bajo voltaje es lo que se agrieta en nuestros enchufes. El voltaje de baja tensión es muy útil ya que proporciona la máxima potencia con costos mínimos para los conductores. Para transmitir electricidad con un voltaje de 220 V y una corriente de 16 A, es suficiente un cable de dos núcleos con una sección transversal de 1,5 a 2,5 mm. Este es un estándar generalmente aceptado según el cual se fabrican todos los aparatos eléctricos en Europa y Asia. En Estados Unidos y Canadá el voltaje estándar es de 110 V; tienen sus propios electrodomésticos que tienen enchufes especiales. La diferencia de voltaje en este caso no es tan importante, porque ambos estándares son de bajo voltaje. Y ambos son bastante peligrosos para los humanos, pero es poco probable que una descarga eléctrica desde un tomacorriente dañe a un adulto. A menos que estemos hablando de un contacto prolongado con cables, en cuyo caso las consecuencias seguramente serán más graves. Entonces, si trazamos una línea debajo de todo lo que acabamos de decir, resulta que dicha corriente no requiere un cable eléctrico costoso, tampoco requiere aparatos eléctricos especiales y, de hecho, es prácticamente segura. Es perfecto para locales residenciales, oficinas e industrias. Vale recordar que para tensión de baja tensión los valores suelen estar entre 12 V y 380 V, por lo que incluso algunas industrias pueden operar desde una red de baja tensión.

Las líneas eléctricas de alto voltaje son rutas especiales para transmitir electricidad de enorme potencia a largas distancias. El voltaje de tales redes es colosal y puede variar de 1 kV a 1150 kV. Pero este método tiene sus ventajas. Implica menos pérdidas que el bajo voltaje cuando se transmite electricidad a largas distancias. Estas pérdidas pueden estar asociadas con una gran cantidad de factores. El primero de ellos es la resistencia, un valor constante para cada material, que se mide en ohmios. ¿Todos recuerdan las leyes de Ohm? La corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. En base a esto, está claro que se pierde mucha potencia para superar la resistencia en el conductor. Además, se producen pérdidas colosales cuando se crea un campo electromagnético alrededor del conductor y su calentamiento. Desafortunadamente, estas son pérdidas que son difíciles de combatir, pero hay una solución: aumentar muchas veces la potencia de la corriente transmitida. Entonces, en porcentaje, las pérdidas en un mismo conductor serán varias veces menores. Por eso se necesita alto voltaje.

En conclusión, un poco sobre cómo llega el monstruo eléctrico de la central a nuestra casa. Imaginemos que tomamos electricidad de una central térmica. Puede que te sorprenda, pero antes de que la electricidad llegue a tu casa con un voltaje de 220 V y 50 Hz, debe pasar por siete etapas tecnológicas. Así, la primera etapa en el movimiento de la electricidad será una central térmica. Desde él se suministra una corriente de cierto voltaje; por regla general, es igual a 12 kV. Desde la central térmica la electricidad irá a una subestación con transformadores elevadores, que aumentan la tensión de 12 kV a 400 kV. De esta forma superamos el máximo de pérdidas y obtenemos una línea eléctrica principal. Por cierto, el voltaje de estas líneas eléctricas puede ser colosal y alcanzar los 1150 kV kilovoltios o 1,15 MV (megavoltios). Además, como habrás adivinado, la línea eléctrica principal termina en una subestación en la que hay un transformador reductor que devuelve una tensión de 12 kV. ¿Para qué? El hecho es que es muy difícil construir una línea de suministro de energía potente para cada pueblo o ciudad, pero una de 12 kilovatios es bienvenida. Sigamos adelante, punto seis: nuevamente un transformador reductor, después del cual obtenemos electricidad con el ya familiar voltaje de 220 V. Este no es un camino fácil, pero resulta mucho más económico cuando se transmite corriente a largas distancias.

Las redes eléctricas se dividen en dos categorías principales: hasta y por encima de 1000 voltios (V). A continuación hablaremos de redes por encima de 1000 V. Los países de la antigua URSS utilizan las mismas clases de voltaje estándar. Esto se debe al hecho de que antes era un Sistema Energético Unificado y hoy los Sistemas Energéticos de todos los países de la CEI funcionan en paralelo. El rango estándar de voltajes por encima de 1000 V: 3, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750 kV, donde kV es un kilovoltio, es decir, 1000 V. Existe una relación directa: mayor necesidad de electricidad a transmitir, más rentable será utilizar una clase de voltaje más alto.

La electricidad se genera en centrales eléctricas de varios tipos, pero la clase de voltaje de los generadores no suele ser alta y varía de 6 kV a 20 kV. Para transferir la electricidad generada por el generador al sistema se utilizan transformadores elevadores, que se denominan transformadores de acoplamiento (TC). Las líneas que conectan el vehículo y los buses de las subestaciones de distribución se denominan líneas de comunicación (LC). Por tanto, cuanto mayor sea la clase de tensión de la línea, menores serán las pérdidas en los cables y, en consecuencia, la transmisión de electricidad será más rentable. El sistema de suministro de energía de cualquier estado se puede comparar con el sistema circulatorio humano. Los flujos de electricidad entre regiones se realizan a través de líneas de transmisión de energía más potentes de 500 a 750 kV, en la región hay una distribución de energía a lo largo de líneas de 220 a 330 kV, entre distritos de la misma región a lo largo de líneas de 35 a 110 kV. Dentro de los pequeños asentamientos, las redes de distribución tienen una tensión de 6 a 10 kV.

Se construyeron subestaciones eléctricas a lo largo de todo el recorrido de las líneas de alta tensión (PS - designación de subestaciones con tensiones superiores a 10 kV, TP - para subestaciones de 10/0,4 kV). Las principales funciones de la subestación son: mantener la tensión en un nivel determinado, selección y distribución de energía para el suministro de energía al área correspondiente, de ser necesario, con transformación de clases de tensión. Con la ayuda de equipos de subestaciones también regulan la dirección de los flujos de energía en el sistema eléctrico. Un ejemplo de tal equipo es un transformador desfasador. Además, la subestación mantiene registros de la electricidad transmitida y también se ubican dispositivos de protección de relés para líneas eléctricas.

El destino final de la electricidad es su consumidor, es decir, tú y yo, las plantas, las fábricas y la infraestructura de la ciudad. Para la distribución de electricidad en las grandes ciudades se utiliza una clase de voltaje de 110 a 220 kV, en asentamientos más pequeños de 10 a 35 kV.

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En ciudades y grandes zonas pobladas, los cables de distribución estándar de baja tensión forman una red mediante cajas de conexiones. Algunos de sus enlaces se eliminan y, por lo tanto, cada línea de distribución de energía que sale de la subestación forma un sistema radial ramificado y expandible, como se muestra en la Fig. D3.
1.2 Redes de distribución de baja tensión
En los países europeos, los voltajes estándar para los sistemas de suministro de energía trifásicos de cuatro hilos son 220/380 V o 230/400 V. Actualmente, de acuerdo con la última norma internacional IEC 60038, muchos países están convirtiendo sus redes de bajo voltaje a una tensión nominal de 230/400 V. En ciudades y zonas pobladas En lugares de tamaño mediano y grande se utilizan sistemas de distribución de cables subterráneos. Las subestaciones de distribución de alta y baja tensión ubicadas a una distancia de 500 a 600 metros entre sí suelen estar equipadas con:
Una aparamenta de alta tensión, que consta de 3 o 4 cámaras, a menudo tiene interruptores de carga de entrada y salida que forman un anillo principal, y uno o dos disyuntores o interruptores de carga combinados y fusibles para desconectar los circuitos del transformador.
Uno o dos transformadores de alta/baja tensión con capacidad de 1000 kVA.
Uno o dos tableros de distribución (emparejados) para 6-8 líneas salientes con protección de fusibles para un sistema trifásico de bajo voltaje de cuatro hilos o paneles de disyuntores con carcasa de plástico diseñados para controlar y proteger cables de distribución salientes de 4 hilos.
La salida del transformador se conecta a las barras de baja tensión mediante un interruptor de carga o simplemente mediante insertos seccionadores. En áreas densamente pobladas, se instala una red de cables de distribución de tamaño estándar, generalmente con un cable a lo largo de cada acera y cajas de conexiones de 4 vías instaladas en bocas de acceso en las esquinas de las calles donde se cruzan dos cables.

Arroz. D3: Uno de los posibles esquemas para la construcción de una red de baja tensión con líneas de distribución ramificadas radiales eliminando puentes entre fases.
La tendencia reciente es el uso de armarios de suelo para todo tipo de clima, instalados cerca de la pared o, si es posible, a ras de la pared. Los puentes se instalan de manera que a la salida de la subestación los cables de distribución formen circuitos radiales con extremos abiertos (Fig. D3). Cuando la caja de distribución combina el cable de distribución de una subestación con el cable de distribución de una subestación adyacente, los puentes de fase se quitan o reemplazan con fusibles, pero el puente neutro permanece en su lugar.

En zonas urbanas con cargas eléctricas de menor densidad, se suele utilizar una versión más económica del sistema de distribución de energía radial, en el que se instalan cables más pequeños a medida que aumenta la distancia desde la subestación eléctrica de suministro.	Esta disposición permite un sistema muy flexible en el que una subestación completa puede quedar fuera de servicio y el área donde normalmente suministra energía puede recibir servicio desde las cajas de distribución de las subestaciones vecinas. Además, se pueden desconectar secciones cortas de cables de alimentación (entre dos cajas de conexiones) para solucionar problemas y repararlos. En caso de alta densidad de carga, las subestaciones se ubican más cerca unas de otras y, en ocasiones, se requiere el uso de transformadores con una capacidad de hasta 1500 kVA. En zonas con menor densidad de carga se utilizan ampliamente otros esquemas de construcción de una red de distribución urbana de baja tensión basados ​​en racks de distribución de baja tensión exentos instalados en el suelo en puntos estratégicos de esta red. Este esquema se basa en el principio de utilizar cables de distribución radiales de sección transversal gradualmente decreciente, en los que el tamaño del núcleo del cable que transporta corriente disminuye a medida que el número de consumidores disminuye con la distancia a la subestación. En este esquema, varios alimentadores radiales de baja tensión de gran sección alimentan desde el panel de distribución de una subestación determinada los buses del rack de distribución, desde donde cables de distribución más pequeños suministran energía a los consumidores que se encuentran inmediatamente alrededor de este rack. En las ciudades comerciales, los pueblos y las zonas rurales, la distribución de energía se ha basado tradicionalmente durante muchos años en el uso de cables de cobre desnudos montados sobre postes de madera, hormigón o acero y alimentados desde transformadores montados en postes o en el suelo.
El uso de métodos mejorados que utilizan cables aéreos de alambres trenzados aislados montados sobre soportes es ahora una práctica aceptada en muchos países.	En los últimos años, se han desarrollado cables aislados de bajo voltaje que se han retorcido en cables autoportantes de dos o cuatro núcleos para su uso en líneas eléctricas aéreas. Se consideran más seguros y visualmente más atractivos que los cables de cobre desnudos. Esto se aplica particularmente a los casos en los que los cables están sujetos a las paredes (por ejemplo, cables debajo de los aleros), donde es poco probable que sean visibles. Curiosamente, se han utilizado principios similares a voltajes más altos y ahora se encuentran disponibles en el mercado mazos de cables aislados autoportantes para uso en instalaciones terrestres de alto voltaje para operación a 24 kV. En los casos en que se utilizan varias subestaciones para suministrar energía a un pueblo, la conexión de las fases correspondientes se realiza sobre soportes en los que se unen líneas de baja tensión de diferentes subestaciones.
En Europa, cada subestación del sistema de suministro de energía es capaz de suministrar energía de bajo voltaje a un área ubicada dentro de un radio de aproximadamente 300 m. Los sistemas utilizados en América del Norte y Central consisten en una red de alto voltaje de la que salen muchos pequeños. Los transformadores de baja tensión alimentan cada uno de ellos a uno o más consumidores con un cable de alimentación directa proveniente del transformador.	Las prácticas adoptadas en América del Norte y Central son muy diferentes de las utilizadas en Europa: las redes de distribución de bajo voltaje son prácticamente inexistentes y los casos de suministro de energía trifásico a locales residenciales en una zona residencial son raros. La distribución de electricidad se realiza de manera eficiente a alta tensión y el método utilizado difiere nuevamente de la práctica europea estándar. La red de alta tensión utilizada es en realidad un sistema trifásico de cuatro hilos desde el cual redes de distribución monofásicas (línea y neutro) suministran energía a muchos transformadores monofásicos. Los devanados secundarios de estos transformadores tienen un punto central sacado para proporcionar energía monofásica de tres cables de 120/240 V. Los cables centrales son los cables neutros de bajo voltaje que, junto con los cables neutros de alto voltaje, son. sólidamente aterrizados a intervalos a lo largo de su longitud. Cada transformador de alto/bajo voltaje generalmente alimenta una o más casas y edificios asociados directamente a través de cables de alimentación radiales o líneas eléctricas aéreas. Hay muchos otros sistemas en estos países, pero el descrito anteriormente es el más común. En la Fig. D<, приведенном на следующей странице, показаны основные особенности этих двух систем.

Los valores mostrados en la Fig. D2 son orientativos. Para los primeros tres sistemas, se selecciona arbitrariamente una corriente operativa máxima de 60 A porque, para la tolerancia de voltaje porcentual indicada, se permiten caídas de voltaje más pequeñas en estos voltajes más bajos. Para el segundo grupo de sistemas también se eligió arbitrariamente el valor de corriente máximo permitido de 120 A.

¿Cómo se puede indicar el significado de las líneas eléctricas? ¿Existe una definición exacta de los cables por los que se transmite la electricidad? Existe una definición precisa en las normas intersectoriales para el funcionamiento técnico de las instalaciones eléctricas de consumo. Entonces, una línea eléctrica es, en primer lugar, una línea eléctrica. En segundo lugar, se trata de secciones de cables que se extienden más allá de las subestaciones y centrales eléctricas. En tercer lugar, el objetivo principal de las líneas eléctricas es transmitir corriente eléctrica a distancia.

Según las mismas reglas del MPTEP, las líneas eléctricas se dividen en aéreas y por cable. Pero cabe señalar que las líneas eléctricas también transmiten señales de alta frecuencia, que se utilizan para transmitir datos telemétricos, para el control de despacho de diversas industrias, para señales de automatización de emergencia y protección de relés. Según las estadísticas, por las líneas eléctricas pasan hoy 60.000 canales de alta frecuencia. Seamos realistas, la cifra es significativa.

Líneas de alta tensión

Las líneas eléctricas aéreas, generalmente designadas con las letras "VL", son dispositivos que se encuentran al aire libre. Es decir, los propios cables se colocan en el aire y se fijan a accesorios especiales (soportes, aisladores). Además, su instalación se puede realizar en postes, puentes y pasos elevados. No es necesario considerar “líneas aéreas” aquellas líneas que se tienden únicamente a lo largo de postes de alta tensión.

Qué se incluye en las líneas eléctricas aéreas:

• Lo principal son los cables.
• Barras transversales, con la ayuda de las cuales se crean las condiciones para evitar que los cables entren en contacto con otros elementos de los soportes.
• Aisladores.
• Los propios soportes.
• Bucle de tierra.
• Pararrayos.
• Arrestadores.

Es decir, una línea eléctrica no son solo cables y soportes, como puede ver, es una lista bastante impresionante de varios elementos, cada uno de los cuales soporta sus propias cargas específicas. También puedes agregarles cables de fibra óptica y equipos auxiliares. Por supuesto, si los canales de comunicación de alta frecuencia se transportan a lo largo de soportes de líneas eléctricas.

La construcción de una línea de transmisión de energía, así como su diseño, más las características de diseño de los soportes, están determinadas por las reglas para el diseño de instalaciones eléctricas, es decir, el PUE, así como por diversas normas y reglamentos de construcción, es decir. , SNIP. En general, la construcción de líneas eléctricas no es una tarea fácil y muy responsable. Por tanto, su construcción la llevan a cabo organismos y empresas especializadas que cuentan con especialistas altamente cualificados en su plantilla.

Clasificación de líneas eléctricas aéreas.

Las propias líneas aéreas de alta tensión se dividen en varias clases.

Por tipo de corriente:

• Variable,
• Permanente.

Básicamente, las líneas aéreas sirven para transmitir corriente alterna. Es raro ver la segunda opción. Generalmente se utiliza para alimentar una red de contactos o comunicaciones para proporcionar comunicaciones a varios sistemas de energía, existen otros tipos.

Por voltaje, las líneas eléctricas aéreas se dividen según el valor nominal de este indicador. A título informativo, los enumeramos:

• para corriente alterna: 0,4; 6; 10; 35; 110; 150; 220; 330; 400; 500; 750; 1150 kilovoltios (kV);
• Para voltaje constante, solo se usa un tipo de voltaje: 400 kV.

En este caso, las líneas eléctricas con voltajes de hasta 1,0 kV se consideran de clase baja, de 1,0 a 35 kV - media, de 110 a 220 kV - alta, de 330 a 500 kV - ultraalta, por encima de 750 kV - ultraalta . Cabe señalar que todos estos grupos se diferencian entre sí solo en los requisitos de condiciones y características de diseño. En todos los demás aspectos, se trata de líneas eléctricas ordinarias de alto voltaje.

El voltaje de las líneas eléctricas corresponde a su finalidad.

• Las líneas de alto voltaje con voltajes superiores a 500 kV se consideran de ultra larga distancia; están destinadas a conectar sistemas de energía individuales.
• Se consideran líneas principales las líneas de alta tensión con tensiones de 220 y 330 kV. Su objetivo principal es conectar potentes centrales eléctricas, sistemas de energía individuales, así como centrales eléctricas dentro de estos sistemas.
• Se instalan líneas eléctricas aéreas con un voltaje de 35-150 kV entre los consumidores (grandes empresas o zonas pobladas) y los puntos de distribución.
• Las líneas aéreas de hasta 20 kV se utilizan como líneas eléctricas que suministran corriente eléctrica directamente al consumidor.

Clasificación de líneas eléctricas por neutro.

• Redes trifásicas en las que el neutro no está puesto a tierra. Normalmente, este esquema se utiliza en redes con un voltaje de 3-35 kV, donde fluyen corrientes bajas.
• Redes trifásicas en las que el neutro está puesto a tierra mediante inductancia. Este es el llamado tipo resonante puesto a tierra. Estas líneas aéreas utilizan un voltaje de 3-35 kV, en el que fluyen grandes corrientes.
• Redes trifásicas en las que la barra de neutro está completamente puesta a tierra (efectivamente puesta a tierra). Este modo de funcionamiento neutro se utiliza en líneas aéreas de media y ultraalta tensión. Tenga en cuenta que en tales redes es necesario utilizar transformadores, y no autotransformadores, en los que el neutro esté firmemente conectado a tierra.
• Y, por supuesto, redes con un neutro sólidamente conectado a tierra. En este modo funcionan líneas aéreas con tensiones inferiores a 1,0 kV y superiores a 220 kV.

Desafortunadamente, también existe una división de líneas eléctricas donde se tiene en cuenta el estado operativo de todos los elementos de la línea eléctrica. Se trata de una línea eléctrica en buen estado, donde los cables, soportes y demás componentes se encuentran en buen estado. El énfasis principal está en la calidad de los alambres y cables; Condición de emergencia, donde la calidad de los alambres y cables deja mucho que desear. Y el estado de instalación cuando se realizan reparaciones o reemplazo de cables, aisladores, soportes y otros componentes de líneas eléctricas.

Elementos de líneas eléctricas aéreas.

Siempre hay conversaciones entre especialistas en las que se utilizan términos especiales respecto al tendido eléctrico. Para los no iniciados en las sutilezas de la jerga, es bastante difícil entender esta conversación. Por lo tanto, ofrecemos una definición de estos términos.

• La ruta es el eje de la línea de transmisión de energía, que discurre a lo largo de la superficie de la tierra.
• PC – piquetes. Básicamente, estos son tramos de la ruta de la línea eléctrica. Su longitud depende del terreno y de la tensión nominal de la ruta. El piquete cero es el inicio de la ruta.
• La construcción de un soporte se indica mediante un signo central. Este es el centro de la instalación de soporte.
• Los piquetes son esencialmente una simple instalación de piquetes.
• El tramo es la distancia entre los soportes, o más precisamente, entre sus centros.
• El hundimiento es el delta entre el punto más bajo del hundimiento del cable y la línea estrictamente tensada entre los soportes.
• El tamaño del cable es nuevamente la distancia entre el punto más bajo del hundimiento y el punto más alto de las estructuras de ingeniería que pasan debajo de los cables.
• Bucle o tren. Esta es la parte del cable que conecta los cables de tramos adyacentes en el soporte de anclaje.

Líneas eléctricas de cables

Entonces, pasemos a considerar un concepto como el de líneas eléctricas por cable. Comencemos con el hecho de que estos no son cables desnudos que se utilizan en líneas eléctricas aéreas, son cables encerrados en aislamiento. Normalmente, las líneas eléctricas de cable son varias líneas instaladas una al lado de la otra en dirección paralela. La longitud del cable para esto no es suficiente, por lo que se instalan acoplamientos entre las secciones. Por cierto, a menudo se pueden encontrar líneas eléctricas de cable llenas de aceite, por lo que estas redes suelen estar equipadas con equipos especiales de bajo llenado y un sistema de alarma que responde a la presión del aceite dentro del cable.

Si hablamos de la clasificación de líneas de cable, son idénticas a la clasificación de líneas aéreas. Hay características distintivas, pero no muchas. Básicamente, estas dos categorías se diferencian entre sí en el método de instalación, así como en las características de diseño. Por ejemplo, según el tipo de instalación, las líneas eléctricas por cable se dividen en subterráneas, submarinas y por estructura.

Las dos primeras posiciones son claras, pero ¿qué se aplica a la posición de las “estructuras”?

• Túneles de cables. Se trata de pasillos cerrados especiales en los que se tienden cables a lo largo de estructuras de soporte instaladas. Puede caminar libremente en dichos túneles mientras instala, repara y mantiene líneas eléctricas.
• Canales por cable. La mayoría de las veces son canales enterrados o parcialmente enterrados. Se pueden colocar en el suelo, bajo el suelo o bajo el techo. Se trata de pequeños canales en los que es imposible caminar. Para comprobar o instalar el cable, será necesario desmontar el techo.
• Cable mío. Se trata de un pasillo vertical de sección rectangular. El pozo puede ser transitable, es decir, con capacidad para que quepa una persona en él, para lo cual está equipado con una escalera. O intransitable. En este caso, se puede llegar a la línea del cable solo quitando una de las paredes de la estructura.
• Suelo de cables. Se trata de un espacio técnico, normalmente de 1,8 m de altura, equipado con losas de suelo en la parte inferior y superior.
• También se pueden colocar cables eléctricos en el espacio entre las losas del piso y el piso de la habitación.
• Un bloque de cables es una estructura compleja que consta de tendido de tuberías y varios pozos.
• Una cámara es una estructura subterránea cubierta en la parte superior con hormigón armado o una losa. En dicha cámara, las secciones de las líneas eléctricas de cable están conectadas con acoplamientos.
• Un paso elevado es una estructura abierta horizontal o inclinada. Puede ser elevado o elevado, transitable o intransitable.
• Una galería es prácticamente lo mismo que un paso elevado, sólo que cerrado.

Y la última clasificación en líneas eléctricas de cable es el tipo de aislamiento. En principio, existen dos tipos principales: aislamiento sólido y líquido. El primero incluye trenzas aislantes hechas de polímeros (cloruro de polivinilo, polietileno reticulado, caucho de etileno-propileno), así como otros tipos, por ejemplo, papel aceitado, trenzas de caucho-papel. Los aislantes líquidos incluyen aceite de petróleo. Existen otros tipos de aislamiento, por ejemplo, gases especiales u otro tipo de materiales sólidos. Pero hoy en día se utilizan muy raramente.

Conclusión sobre el tema.

La variedad de líneas eléctricas se reduce a la clasificación en dos tipos principales: aéreas y de cable. Ambas opciones se utilizan hoy en día en todas partes, por lo que no es necesario separar una de la otra y dar preferencia a una sobre la otra. Por supuesto, la construcción de líneas aéreas implica grandes inversiones de capital, porque el trazado de una ruta implica la instalación principalmente de soportes metálicos, que tienen un diseño bastante complejo. En este caso, se tiene en cuenta qué red se instalará y bajo qué voltaje.