Soluciones de circuitos de elementos SES, su diseño. Líneas eléctricas de baja y alta tensión.
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.
Panel de distribución equipado con un disyuntor automático de alimentación basado en la corriente de fuga.
Interruptor para cableado de jardín. equipado con un disyuntor automático de suministro de energía basado en la corriente de fuga, ya no está integrado en los circuitos de entrada en el panel de distribución. El umbral de respuesta es de 30 mA, equipado con fusible.
Si quieres que sea tan brillante como en una habitación cercana a tu casa, utiliza un voltaje de 220 V. Con este voltaje, la fachada de la casa quedará brillantemente iluminada, la iluminación inferior será potente, cada fuente de luz podrá iluminar un área dentro de un radio de hasta 6 m. El tendido de un cable de red es costoso. Debe ser instalado por un electricista calificado y el desorden que causará en su jardín será tan impresionante como el costo. El cable aislado hasta el lugar de instalación de la lámpara o del casquillo impermeable debe tenderse a una profundidad de al menos 0,5 m. Tenga en cuenta que el casquillo debe montarse en una pared o en un soporte firmemente fijado y no en una valla de madera: la valla podría caerse y dañar el cable. Debe pensar en colocar una red de alto voltaje ya al plantar un jardín; en etapas posteriores, es mejor usar una red con un voltaje reducido.
Red de baja tensión
Transformador para reducir la tensión de la red. Los circuitos de bajo voltaje proporcionan un voltaje de 12 V o 24 V. Los transformadores convencionales están diseñados para uso en interiores, pero existen modelos para uso en exteriores.
Conector de cable impermeable Envuelto en polietileno para protección adicional.
Red de baja tensión es económico y fácil de instalar: la corriente de 12 o 24 V la proporciona un transformador que se conecta a un tomacorriente de la casa. Se puede colocar un cable de bajo voltaje en la superficie del suelo, pero en este caso el suelo debe tratarse con cuidado para no dañar el cable al excavar. Un transformador convencional puede alimentar seis lámparas incandescentes, aunque existen modificaciones para doce lámparas. Los cables simplemente se conectan a los contactos en la base de cada lámpara. Todo esto es simple, pero dicha iluminación no proporcionará una iluminación deslumbrante: una lámpara redonda iluminará un área dentro de un radio de no más de dos metros.
¿Lámparas sencillas o de colores?
Es una lástima que muchos, habiendo dispuesto un excelente sistema de iluminación, lo estropeen todo con una excesiva variedad de lámparas de colores. De hecho, puedes utilizar lámparas de colores en el jardín. El color amarillo atrae a los insectos en menor medida que el blanco; los arquitectos paisajistas suelen utilizar lámparas de colores para iluminar un estanque en el jardín. Pero normalmente el jardín se ilumina para mostrar los colores naturales de las plantas, los relieves y, si es posible, resaltarlos. Por lo tanto, la luz blanca o un azul más dramático es la más apropiada. Hay que tener más cuidado con otras flores.
Las redes de bajo voltaje alimentadas por transformadores generalmente funcionan a un voltaje de 380/220 V utilizando un circuito de cuatro hilos. Los esquemas de estas redes también se disponen como radiales o troncales. Para alimentar máquinas grandes se suelen utilizar líneas radiales; para máquinas pequeñas se utilizan líneas radiales y principales mixtas.
Las redes de bajo voltaje alimentadas por transformadores generalmente funcionan a un voltaje de 380/220 V utilizando un sistema de cuatro hilos. Los esquemas de estas redes también se disponen como radiales o troncales. Para alimentar máquinas grandes se suelen utilizar líneas radiales; para máquinas pequeñas se utilizan líneas radiales y principales mixtas.
Las redes de distribución de baja tensión de 0 a 38 kV suelen ser aéreas.
Las redes aéreas de bajo voltaje en el territorio de los depósitos de petróleo y el cableado eléctrico interior se realizan con cables aislados.
Conexión para consumir: es posible conectar corriente trifásica con un triángulo. Es recomendable tender las redes de distribución de baja tensión con hilo neutro.
Los arrancadores magnéticos pueden proteger las redes de bajo voltaje de sobrecargas y también apagarlas cuando el voltaje desaparece o disminuye por completo.
En este capítulo, las redes dentro del taller incluyen todas las redes de bajo voltaje (0 4.0 23 A - b), i también las redes de alto voltaje (6: l a receptores eléctricos individuales.
Debido a la compacidad del sitio de construcción y su alta densidad de equipos de grúas, las redes temporales de bajo voltaje no se proporcionan por vía aérea, sino por cable.
Diagrama de una red independiente típica para el suministro de grandes cargas concentradas. Las redes secundarias (Fig. 1 - 10) son principalmente redes de bajo voltaje, similares a su predecesor, el sistema de red de CC de Edison.
El proyecto de suministro de energía del sitio también aborda cuestiones relacionadas con el voltaje de la red de alto voltaje, su configuración y la sección transversal de los cables; se determinan los tipos, número y ubicación de las subestaciones transformadoras; Se están diseñando redes de baja tensión.
También es necesario insistir en la cuestión del tendido de redes de cable de baja tensión. La conversión completa de las instalaciones a propulsión eléctrica conduce a un fuerte aumento en el número de cables, lo que hace necesario ahora conducir redes de baja tensión desde las subestaciones hasta los consumidores a través de canales de cable.
Una línea de tres hilos tendría tal masa si el área de la sección transversal de cada uno de sus cables fuera igual al área de la sección transversal del cable de una línea de dos hilos. Según las condiciones del problema, 10 A es la corriente más pequeña que funde el inserto. Las redes monofásicas de baja tensión se utilizan ampliamente para alimentar dispositivos de iluminación eléctrica tanto en interiores como en exteriores. Es necesario seleccionar un cartucho fusible con una corriente nominal de 10 A. La protección contra sobrecargas requiere una coordinación más estricta de la corriente nominal del cartucho fusible con la corriente de calentamiento permitida del cable.
Se sabe que la corriente es proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. La gravedad de la lesión, por tanto, debería ser mayor cuanto mayor sea el voltaje. Sin embargo, esto no significa que las redes de baja tensión sean seguras. Esta es la esencia de una paradoja característica: a veces un voltaje de 10 kV no es fatal para una persona, pero en otros casos un voltaje de 36 V resulta fatal. Hay información de que actualmente existen redes con voltajes de hasta 25 V. entre el 6% y el 5% del número total de lesiones eléctricas mortales.
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 las ciudades y en los asentamientos medianos y grandes se utilizan sistemas de distribución de cables subterráneos.
Las subestaciones reductoras de distribución, ubicadas a una distancia de 500 a 600 metros entre sí, suelen incluir:
- Aparamenta de alta tensión formada por tres o cuatro armarios, en los que se instalan:
Interruptores de carga de entrada y salida que forman un anillo principal;
- uno o dos interruptores (o interruptores de carga con fusibles incorporados) para conectar el transformador.
- Uno o dos transformadores con capacidad de hasta 1000 kVA.
- Uno o dos tableros de distribución para 6-8 líneas de salida con protección mediante fusibles para sistema de baja tensión trifásico de cuatro hilos o con disyuntores en carcasa plástica diseñados para controlar y proteger cables de distribución de salida 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 de alta densidad, se instala una red de cables de distribución de calibre 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.
La tendencia reciente es el uso de gabinetes de suelo para todo clima instalados cerca de la pared o, si es posible, "a ras" de la pared.
Los puentes en las cajas de distribución se instalan de modo que, a la salida de la subestación, los cables de distribución formen circuitos radiales con extremos abiertos (Fig. C3). 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.
Arroz. C3: Uno de los posibles esquemas para construir una red de baja tensión con líneas de distribución ramificadas radiales eliminando puentes entre fases.
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 menores densidades de carga se utilizan ampliamente otros esquemas de construcción de una red de distribución urbana en baja tensión basados en racks exentos instalados en el suelo en puntos estratégicos de la 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 portador de corriente disminuye a medida que disminuye el número de consumidores 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 ciudades, pueblos y aldeas, la distribución de energía durante muchos años se ha basado tradicionalmente 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.
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 que los cables de cobre desnudos.
Curiosamente, se utiliza un método similar a voltajes más altos. Ya se encuentran disponibles en el mercado mazos de cables aislados autoportantes para instalaciones terrestres de alta tensión con una tensión de 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 donde confluyen líneas de baja tensión de diferentes subestaciones.
Las prácticas en América del Norte y Central son muy diferentes a las de Europa. Allí, 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. El sistema de alta tensión utilizado es en realidad un sistema trifásico de cuatro hilos desde el cual redes de distribución monofásicas (línea y neutro) suministran energía a una pluralidad de 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 reductor normalmente 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 arroz. C4 Se muestran las características principales de estos dos sistemas.
Nota: En subestaciones con una tensión primaria superior a 72,5 kV en algunos países europeos, el devanado primario se conecta según el circuito de "estrella conectada a tierra" y el devanado secundario, según el circuito "triángulo". En este caso, un reactor de puesta a tierra está conectado en el lado del devanado secundario con un circuito para conectar los devanados en zigzag, cuyo neutro está conectado a tierra a través de una resistencia.
A menudo, un reactor de puesta a tierra de este tipo tiene un devanado secundario para proporcionar a esta subestación energía trifásica de bajo voltaje. En este caso se denomina “transformador de puesta a tierra”.
Arroz. C4: Sistemas americanos y europeos ampliamente utilizados para conectar a los consumidores a la red de suministro de energía.
Página 13 de 77
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. |
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. |
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. |
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.
