Электрические сети и системы — Роль электрических сетей и систем в энергетике страны
ВВЕДЕНИЕ
В-1. Роль электрических сетей и систем в энергетике страны.
Задачи энергетики. Электрическая энергия является наиболее универсальным видом энергии. Она очень просто и экономично может быть преобразована в другие виды энергии — тепловую, механическую, световую и т. д. Электрическая энергия находит значительное применение в устройствах автоматики, электроники и т. п., без которых немыслимы современные аппараты и технические сооружения. Поэтому в настоящее время электрическая энергия (сокращенно электроэнергия) весьма широко используется во всех отраслях народного хозяйства страны и прежде всего в промышленности и в быту.
Электровооруженность труда в промышленности является важным показателем уровня технического развития страны. Повышение электровооруженности труда указывает на технический прогресс государства, поэтому она непрерывно возрастает. В Директивах XXIV съезда КПСС в качестве одной из основных задач 9-й пятилетки указано повышение уровня электрификации производства и эффективности использования энергии.
Электроэнергия производится на электростанциях, являющихся «фабриками электричества». Она получается путем преобразования химической энергии топлива (тепловые электростанции — ТЭС) или энергии воды (гидростанции —ГЭС), ветра, атомной энергии (АЭС) и т. д. В городах и промышленных центрах помимо электроэнергии может иметься значительная потребность в тепловой энергии. В связи с этим наряду с электрификацией в стране развивается и теплофикация. Во многих случаях оказывается экономичным одновременно с выработкой электроэнергии производить и выработку тепловой энергии. Для этого сооружаются специальные типы электростанций — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Приведенный к. п. д. ТЭЦ с турбинами большой мощности составляет 65—67% и выше, тогда как на конденсационных ТЭС он не превышает 35—40%. Таким образом, использование топлива на ТЭЦ оказывается почти в 2 раза выше. В связи с этим удельный вес ТЭЦ возрастает, и.в настоящее время мощность ТЭЦ составляет около 35% общей мощности ТЭС.
Электрификация страны означает сооружение электростанций, электрических сетей и установок для потребления электроэнергии — электроприемников. Электрические сети служат для передачи электроэнергии от электростанций и распределения ее между потребителями. Практически вся вырабатываемая электроэнергия поступает к ее приемникам через электрические сети. При этом электроэнергия может передаваться на весьма — большие расстояния — в десятки, сотни и тысячи километров, многократно преобразовываться и изменяться количественно и качественно.
Сети состоят из линий и трансформаторов. Трансформаторы служат для изменения параметров передаваемой электроэнергии — величин токов и напряжений. На подстанциях кроме трансформаторов устанавливаются различные коммутационные аппараты — выключатели, разъединители и т. п., с помощью которых производится включение и отключение элементов сети. В зависимости от местных условий значения напряжений и токов линий изменяются достаточно широко. Например, в сетях трехфазного переменного тока напряжения изменяются в пределах от 0,22 до 750 кВ (см. гл. 1).
Электроприемники (ЭП) представляют собой устройства, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии—тепловую (электрические печи), световую (осветительные лампы), механическую (электродвигатели) и т. п. Каждый ЭП может присоединяться к электрической сети и отключаться от нее по мере надобности. Таким образом, электроэнергия непосредственно не попользуется, она является как бы промежуточным продуктом. Основным назначением ее является передача энергии от места выработки к месту потребления.
Часто приходится рассматривать не отдельные ЭГ1, а группы их, и не только сами ЭП, но и вместе с соответствующей частью сети, к которой они присоединены. Такая группа ЭП, присоединенных с помощью сети к общему пункту, от которого происходит питание их электроэнергией, называется потребителем электроэнергии. Потребителями электроэнергии могут быть: цех, завод, дом, квартал города, поселок, целый район с несколькими промышленными предприятиями и поселками и т. д.
Рис. В-1. Изменение величин выработанной электроэнергии (7), млрд, κβτ-ч, и установленной мощности электростанций (2), тыс. Мет, в СССР за период с 1913 по 1969 г.
Установленная мощность электростанций и производство электроэнергии в СССР непрерывно возрастают (рис. В-1). На 1/1 1970 г. суммарная мощность электростанций составляла около 155 млн. кету а производство электроэнергии за 1969 г. — 689 млрд. кВт-ч. Из этого количества электроэнергии примерно 68% потреблялось в промышленности, 7,5%—электрифицированным железнодорожным транспортом, около 12% —в быту.
Электрификация страны связана с колоссальными затратами как материальных, так и денежных средств. Ежегодно в стране производится огромное количество электрических машин и аппаратов, сооружаются электрические,сети весьма значительной протяженности. Например, в 1968 г. было произведено:
генераторов 14,5 млн. кВт
турбин 15,8 млн. кВт
силовых трансформаторов 105,1 млн. кВА
электродвигателей переменного тока:
мощностью от 0,25 до 100 кВт . . . 5 289 тыс. шт.
25,4 млн. кВт
мощностью более 100 кВт 27,2 тыс. шт.
5,4 млн. кВт
электрических ламп (осветительных) . . 1 269 млн. шт.
Одновременно было сооружено более 23 тыс. км линий электрических сетей напряжением 35 кВ и выше. Из них линий напряжением 35 кВ—10,6; 110 кВ — 8; 220 кВ — 2,3; 330 кВ — 1,3 и 500 кВ — 0,9 тыс. км. К 1969 г. протяженность линий электрических сетей напряжением 35 кВ и выше составляла 386 тыс. км, а протяженность линий напряжением ниже 35 кВ была во много раз большей.
В среднем на 1 млн. кВт вводимой мощности генераторов электростанций требуется выпуск 8—10 млн. кВА силовых трансформаторов и более 3 млн. кВт электродвигателей, одновременно должно сооружаться около 1,7—2 тыс. км линий напряжением 35 кВ и выше [Л. 2]. По приближенным подсчетам стоимость трансформаторов и линий электрических сетей всех напряжений составляет не менее половины общей стоимости электростанций, которая в настоящее время выражается суммой около 120—150 млрд. руб.
Назначение электрических сетей и систем и их развитие. Основным назначением электрических сетей является электроснабжение потребителей. Электрические сети служат для присоединения ЭП и потребителей в целом к источникам питания. Эта задача является достаточно сложной в связи с большим количеством ЭП и значительной территорией, на которой они расположены.
Вторым назначением электрических сетей является передача электроэнергии йт места ее выработки к месту потребления. Часто источники энергии (бассейны топлива, водные бассейны и т. д.) расположены в значительном удалении от центров потребления — крупных заводов, населенных пунктов и т. п. При этом возникает задача передачи энергии. Может быть произведена передача топлива по газопроводам и нефтепроводам, перевозка высококачественных углей по железным дорогам. Возможна передача тепловой энергии по специальным трубопроводам. Во многих случаях перевозка топлива, например угля, может быть нерентабельной; более выгодным оказывается сооружение электростанций вблизи бассейна топлива и передача электроэнергии по линиям сети. Таким образом, электрическая сеть является одним из возможных путей передачи электроэнергии. Это особенно существенно в условиях Советского Союза: около 85% наиболее экономичных топливно-энергетических ресурсов находится в азиатской части страны, а основная часть потребителей электроэнергии (80%) в настоящее время сосредоточена в центральной части, на юге, западе и Урале. В связи с этим возникает необходимость переброски на большие расстояния значительных потоков топлива или электроэнергии. Это требует строительства мощных линий передач очень высокого напряжения.
Электрические сети служат также для создания энергетических систем 1 . Вся политика электрификации Советского Союза со времени создания плана ГОЭЛРО направлена на объединение электростанций. При этом получаются существенные технико-экономические преимущества. К числу их относятся:
- Возможность увеличения единичной мощности генераторов и электростанций. Это снижает стоимость 1 кВт установленной мощности, позволяет резко повысить производительность электромашиностроительных заводов при тех же производственных площадях и трудозатратах.
- Значительное повышение надежности электроснабжения потребителей.
- Повышение экономичности работы различных типов электростанций. При этом обеспечиваются наиболее эффективное использование мощности ГЭС и более экономичные режимы работы ТЭС.
- Снижение необходимой резервной мощности на электростанциях.
1 Как известно, энергетической системой называют объединение электростанций, связанных общей сетью между собой и с потребителями электроэнергии. Электрической системой называют электрическую часть энергетической системы.
Преимущества электрических систем столь велики, что в 1970 г. лишь менее 4% всего количества электроэнергии было выработано отдельно работавшими электростанциями. Вся остальная электроэнергия была выработана на электростанциях, объединенных в энергетические системы. Мощность энергетических систем непрерывно возрастает. Из отдельных энергетических систем создаются мощные объединенные системы. В 1969 г. закончено объединение всех энергетических систем европейской части СССР с общей мощностью более 90 млн. кВт в Единую энергетическую систему ЕЭС европейской части Союза. Она объединяет работу свыше 550 электростанций, в нее входят семь объединенных энергетических систем. Создание ЕЭС дало также существенный экономический эффект от снижения максимума совмещенного графика нагрузки всей объединенной системы за счет разницы в поясном времени между гео-
Графическими зонами, что в 1970 г. составило около 3— 3,5 млн. кВт. Крупными энергетическими объединениями являются единая энергетическая система Сибири (включающая энергетические системы Западной и Восточной Сибири) и объединенная энергетическая система Средней Азии и Южного Казахстана. В этих трех энергетических объединениях вырабатывается в настоящее время около 85% всей электроэнергии Советского Союза.
Увеличение мощности объединенных энергетических систем позволило сооружать более мощные электростанции, имеющие весьма высокие технико-экономические показатели. В 1970 г. в эксплуатации находилось 38 крупных ГЭС и ТЭС единичной мощностью 1 000 Мет и более, их суммарная установленная мощность составляла 63,5 млн. кВт или 38% от мощности всех электростанций Советского Союза. Развитие объединенных энергетических систем оказалось возможным на базе широкого внедрения мощных межсистемных линий электропередачи напряжением 330—500 кВ.
Эта тенденция развития энергетики Советского Союза продолжается и в будущем. В соответствии с намеченными планами [Л. 2] предполагается, что за период с 1970 по 1980 г. выработка электроэнергии должна быть резко увеличена. До 1980 г. энергетика должна развиваться главным образом за счет строительства мощных ТЭС и ГЭС и дальнейшего внедрения АЭС. Большая часть электроэнергии (до 80—83%) будет вырабатываться на ТЭС и АЭС, использующих органическое топливо (уголь, природный и попутный газ, торф) и ядерное горючее.
Будет, проводиться дальнейшая централизация электроснабжения и, в частности, концентрация мощностей на ТЭС с мощностями 2,4; 3,2; 4,0; 6,0 млн. кВт и выше с установкой энергоблоков (котел— турбина — генератор — трансформатор) по 300, 500, 800 и 1 200 Мет. К середине 1969 г. в СССР работало около 180 энергоблоков по 150, 200 и 300 Мет суммарной мощностью 36,7 млн. кВт, которые вырабатывали 37% всей электроэнергии, получаемой на ТЭС. Дальнейшее развитие получат ТЭЦ.
Большое внимание уделяется вопросам развития гидроэнергетики. Будет продолжаться строительство мощных высоконапорных ГЭС с использованием наиболее эффективных гидроэнергоресурсов восточных районов
страны и строительство комплексных гидроузлов, предназначенных для развития как энергетики, так и других- отраслей народного хозяйства: ирригации, водоснабжения, водного транспорта, рыбного хозяйства и т. п. В то — же время в европейской части СССР будут строиться специальные пиковые и аккумулирующие ГЭС, которые позволят обеспечить эффективную работу электростанций других типов в условиях более стабильных нагрузок, что является более экономичным.
Дальнейшее развитие получат объединенные энергетические системы европейской части и др. Мощность европейской ЕЭС к 1975 г. должна составлять 160—170, а к 1980 г. — 230—250 млн. кВт. Будут проводиться работы по созданию объединенной энергосистемы страны. Она должна строиться на базе мощных системообразующих энергетических линий постоянного и переменного тока сверхвысокого напряжения. Для этого в первую очередь должны быть решены проблемы, связанные с созданием мощных линий электропередачи постоянного тока с напряжением 1 500 кВ (±750 кВ) и переменного тока с напряжением 750—1 200 кВ, а в дальнейшем передач постоянного тока с напряжением 2 000—2 200 кВ (±1 000—1 100 кВ).
Одна из первых уникальных воздушных линий постоянного тока напряжением 1 500 кВ из Казахстана в Центр европейской части (Экибастуз — Тамбов) длиной более 2400 км позволит передавать в центральную часть страны около 6 млн. кВт мощности и 40 млрд, кВт-ч электроэнергии в год от ТЭС, сооружаемых на базе использования дешевых углей Экибастуз- ского угольного бассейна. До 1980 г. будут строиться линии электропередачи переменного тока напряжением 750 кВ, в первую очередь на юге европейской части страны. Также будут вестись проектные и опытные работы по строительству линий переменного тока напряжением 1 100—1 200 кВ.
Создание мощных магистральных линий, электропередачи постоянного и переменного тока потребует одновременно значительного расширения строительства новых линий всех напряжений.
Одновременно с развитием существующих типов электростанций и линий электрических сетей будут продолжаться исследовательские работы по созданию новых источников электроэнергии и новых типов линий для ее передачи. К числу новых источников электроэнергии относятся газотурбинные и парогазовые установки, установки, преобразующие тепло в электроэнергию с помощью магнитогидродинамических генераторов (МГД генератор) и др. Будут продолжаться исследования новых типов линий — криогенных, кабельных с натриевыми жилами и т. п.
Роль электрических сетей при решении любой задачи электрификации страны весьма велика. Вопросы составления энергетического баланса страны, определения -перспектив развития отдельных районов и использования сырьевых ресурсов, выбора мощности и местоположения электростанций, размещения крупных энергоемких предприятий, объединения энергетических систем и т. п. не могут быть решены без учета электрических сетей. При этом нельзя выбирать отдельно наивыгоднейшие параметры электростанций, электрических сетей и т. п.
Все эти вопросы необходимо решать комплексно с учетом взаимного влияния—таким образом, чтобы было обеспечено наиболее эффективное и рациональное использование имеющихся энергетических ресурсов. Только после этого может вестись рабочее проектирование отдельных элементов электрических систем: электростанций, электрических сетей различных напряжений, устройств защиты и автоматики м т. п.
Для иллюстрации рассмотрим два примера. Часто возникает задача по сопоставлению двух вариантов сооружения ТЭС. Их можно построить близ угольного бассейна, а вырабатываемую электроэнергию передавать по электрической сети в пункты потребления. Можно также перевозить уголь по железной дороге, а электрические станции построить в центрах потребления электрической энергии.
Решение в значительной мере зависит от стоимости электрической сети и связано с условиями передачи и распределения электроэнергии.
Выбор мест размещения устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР) в энергетической системе в значительной мере зависит от схемы соединений линий сети и схем присоединения к ней электрических станций. Это мероприятие особенно эффективно в случае возможности разделения энергетической системы на две взаимно несинхронно работающие части с большим дефицитом активной мощности в одной из них (см. §1-5).
Учет условий работы электрических сетей. Линии электрических сетей и оборудование станций и подстанций в период их работы могут повреждаться под влиянием различных воздействий, например атмосферных (см. гл. 1 и 5). В результате могут иметь место их повреждения и нарушение электроснабжения потребителей. При создании электрических систем, т. е. объединении электростанций на параллельную работу, необходимо учитывать предельные значения мощностей, которые могут быть переданы по этим линиям. В случае превышения этих предельных значений может быть нарушена устойчивость параллельной работы электростанций, что также приведет к нарушению электроснабжения потребителей.
В связи с этим возникают дополнительные задачи: а) контроля за текущим режимом работы установок; б) защиты их от повреждений; в) поддержания или регулирования режима в целях обеспечения наибольшей экономичности их работы.
Это осуществляется с помощью устройств релейной защиты и автоматики и устройств автоматического ведения режима. Должны быть специальные устройства противоаварийной автоматики, которые обнаруживают повреждения по изменениям параметров — напряжений, токов и т. п. и производят локализацию повреждений, например отключают поврежденные участки. К этим устройствам защиты и автоматики предъявляются определенные требования. Соответствующие требования предъявляются и к устройствам режимной автоматики для ведения режима — поддержания необходимого качества электроэнергии, наивыгоднейшего распределения нагрузок между электростанциями, наиболее экономичного режима работы эклектических сетей.
Таким образом, с условиями работы электрических сетей связаны условия работы всех объектов, входящих в электрические системы и, в частности, электростанций. Условиями работы сетей определяются требования ко всем устройствам защиты и автоматики, а также требования к устройствам грозозащиты и защиты от так называемых коммутационных перенапряжений. Последние возникают при коммутациях, т. е, отключениях и включениях элементов сети.
Система и назначение электрических сетей
Электрические сети — это сложная система, предназначенная для обеспечения электроэнергией всех потребителей, которые используют ее для своих повседневных нужд. Назначение электрических сетей:
- производство;
- передача;
- распределение.
Эти электросети растут от небольших местных проектов, до простирающихся на тысячи километров и соединяющих миллионы домов и предприятий.
Электрические сети состоят из бесчисленных сложных взаимосвязей, однако назначение электрических сетей — производство, передача и распределение электроэнергии.
Производство
Электричество начинается в электростанциях, которые работают для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию с использованием генератора (за исключением солнечной энергии, которая использует для этого фотоэлектрические элементы).
Электростанции преобразуют энергию из таких видов топлива, как уголь или природный газ, или потоков энергии, таких как ветер и солнечный свет. Эта совокупность установок генерируют много электроэнергии и часто находится далеко от спроса на ток.
Следующая система решает проблему передачи.
Передача
Электрическая передача осуществляется с помощью линий.
Электричество, выходящее из электростанции, проходит через специальное оборудование. Эта система оборудования увеличивает напряжение с пропорциональным уменьшением тока (количество электронов, которые текут в секунду). Это увеличение напряжения осуществляется повышающим трансформатором. Это преобразование позволяет току течь на большие расстояния, при этом типичное максимальное расстояние составляет около 500 километров.
Причина, по которой используются повышающие трансформаторы, заключается в том, что при прохождении больших расстояний через проводящий провод электричество неизбежно потеряет энергию из-за сопротивления в проводах. Эта проблема по существу решается (не полностью, а до приемлемого уровня) использованием высоковольтных линий электропередачи.
Соответствующие потери мощности в линиях при повышении напряжения уменьшаются на квадрат тока, что означает, что если ток упал в 2 раза, потери мощности уменьшаются в 4 раза.
Большие высоковольтные линии электропередач являются важным компонентом сети, поскольку они транспортируют электроэнергию с небольшими потерями энергии.
Эти линии передачи постоянного тока считаются более выгодными. Однако для перехода на передачу постоянного тока потребуется не один десяток лет.
Распределение
Распределение электроэнергии сначала начинается с распределительных подстанций, использующих понижающие трансформаторы, которые выполняют противоположную задачу повышающего трансформатора.
Напряжения передачи на большие расстояния небезопасны для людей, поэтому эти понижающие трансформаторы снижают напряжение до более безопасных уровней. Распределительные электрические сети затем соединяют эти подстанции с потребителями, которым требуется электроэнергия, начиная от крупных промышленных зданий до небольших домов.
Большее количество подстанций и трансформаторов меньшего размера помогают еще больше снизить напряжение до относительно безопасного уровня и разделить электроэнергию между своими подразделениями.
До «домашнего» потребителя благодаря сложным электрическим сетям электроэнергия поступает уже с напряжением 220 вольт.
Назначение электрических сетей в производстве, передаче и распределении электроэнергии.
Сетевая наука в действии
Ученые во многих областях на протяжении многих лет создали обширные инструменты, математические, вычислительные и вероятностные, направленные на изучение, моделирование и понимание назначения электрических сетей.
Изучение сетевой науки основывалось на развитии теории графов, которая была впервые рассмотрена Леонардом Эйлером в 1736 году, когда он опубликовал знаменитую статью «Семь мостов Кенигсберга» . В контексте сетевой теории сложная сеть может быть определена как граф, который состоит из относительно многих взаимно связанных узлов (например, структурной или функциональной связи).
Электроэнергетическая система относится к категории одной из наиболее важных инфраструктур. Она переживает значительные изменения, вызванные старением централизованных энергетических сетей, в то время как спрос на электроэнергию растет, а также Всемирной решимостью сократить выбросы CO2 . Кроме того, недавние стихийные бедствия, выявили некоторые слабости энергосистемы.
Поэтому для повышения устойчивости электрические сети должны иметь способности к самовосстановлению. Это привело к обязательному обновлению до «умной сети». В нынешнее время создаются взвешенные комплексные сетевые структуры с системой определяющей мощности в системах распределения электроэнергии.
По протяженности электрические сети России самые большие. Так с напряжением порядка нескольких сот киловольт протяженность электрических сетей России составляет 450 тыс.км
Механическая характеристика двигателя постоянного тока последовательного возбуждения
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Студопедия рекомендует:
Иррационализм Иррационализм — обозначение течений в философии, которые, в противоположность рационализму, ограничивают или отрицают возможности.
Организационная структура турфирмы Эффективность управления деятельностью зависит оттого, насколько грамотно сформирована организационная структура управления и.
Отрасли психологии Отрасли психологии, области исследований и психологической практики формируются на основе следующих критериев.
ВИДЫ ДОКУМЕНТОВ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ Документ — средство закрепления различными способами на специальном материале информации о фактах.
Техника проведения гигиенической ванны новорожденным и грудным детям Показания: соблюдение гигиены тела, закаливание ребенка. Противопоказания: температура тела выше 38°.
ГЛАВА 12. ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
§12.1. Назначение и классификация электрических сетей, их устройство и графическое изображение
Электрическая энергия универсальна : она удобна для дальних передач , легко
распределяется по отдельным потребителям и с помощью сравнительно несложных устройств преобразуется в другие виды энергии .
Эти задачи решает энергетическая система , где осуществляются преобразование энергии топлива или падающей воды в электрическую энергию , трансформация токов и напряжений , распределение и передача электрической энергии потребителям .
Часть энергетической системы , включающую трансформаторные подстанции ( ТП ) и линии электропередачи ( ЛЭП ), называют электрической сетью . Таким образом , электрическая сеть
служит для передачи электрической энергии от мест производства к местам потребления и для распределения ее по группам и отдельным потребителям .
Электрические сети классифицируют по различным признакам .
В зависимости от напряжения между проводами линии различают сети напряжением до
1000 и свыше 1000 В .
По роду тока различают электрические сети постоянного , однофазного и трехфазного
В зависимости от конструктивных особенностей бывают воздушные и кабельные сети , а также сети внутри зданий и объектов .
Основные требования , предъявляемые к электрическим сетям , сводятся к экономии
электротехнических материалов и снижению первоначальных затрат при гарантированной надежности электросети и высоком качестве электроэнергии . Для удовлетворения этих требований разработан ряд мероприятий , к которым относятся , в частности , применение повышенных напряжений , стальных проводов , регулирование напряжения .
В настоящее время сети трехфазного тока напряжением 220/127 В вытесняются сетями напряжением 380/220 В , сети напряжением 6 кВ — сетями 10 кВ и т . д .
При прокладке и эксплуатации электрических сетей большое внимание должно быть уделено обеспечению безопасности обслуживающего персонала .
Расчет электрических сетей производят на основании исходных данных и нормативов ГОСТа , определяющего типовые элементы сети и ее характеристики .
К исходным данным относятся напряжение источника , напряжение и мощность потребителей , вид линии ( однофазная , трехфазная , воздушная , кабельная ), ее конфигурация ( распределение потребителей вдоль линии , схема соединений ), длина проводов ( расстояние между источником электроэнергии и потребителями ), условия окружающей среды и требования эксплуатации ( техники безопасности ).
В результате электрического расчета необходимо : 1) рассчитать площади поперечного сечения всех проводов так , чтобы потери напряжения в них и температура нагрева проводов не превышали допустимых норм ; выбрать тип и стандартные площади сечения проводов ; 2)
определить требуемые характеристики плавких вставок и выбрать соответствующие предохранители ; 3) выбрать схемы заземления , вычислить число и размеры заземлителей .
При расчете электрических сетей обычно используют так называемые однолинейные схемы . Многолинейная и соответствующая ей однолинейная схемы электрической цепи
представлены на рис . 12.1, а , б . На однолинейной схеме указывают : напряжение источника U 1 ( напряжение в начале линии ), напряжение потребителя U ( напряжение в конце линии ), мощность
Р и коэффициент мощности cos ϕ потребителя , длину линии l . Число проводов в линии определяют по числу черточек , поставленных у источника . В качестве примера на рис . 12.2 изображена однолинейная схема трехпроводной линии .
Рис . 12.1. Многолинейная ( а ) и однолинейная ( б ) схемы электрической цепи Рис . 12.2. Однолинейная схема трехпроводной
Карточка № 12.1 (112).
Назначение и классификация электрических сетей, их устройство и графическое изображение
решаются с помощью электрической
Все перечисленные задачи
Сети напряжением до 1000 В
Сети напряжением выше 1000 В
Оба названных вида сетей
Какие сети не используются для
Сети постоянного тока
Сети однофазного тока
Сети трехфазного тока
Сети многофазного тока
Внутренние сети объектов
Все перечисленные сети
Какая сеть требует меньшего расхода
Сеть напряжением 220/127 В
провода при равной длине и одинаковой передаваемой
Сеть напряжением 380/220 В
Расход металлов на провода
названных выше сетях практически
§12.2. Провода, кабели, электроизоляционные материалы в сетях напряжением до 1000В
Для прокладки воздушных линий используют различные виды голых проводов .
Стальные однопроволочные провода изготовляют диаметром не более 5 мм . В очень редких случаях применяют медные однопроволочные провода диаметром 5 мм ( в районах повышенной влажности , химически загрязненной атмосферы ).
Наибольшее распространение находят многопроволочные провода , которые имеют высокую прочность и гибкость . Их изготовляют из одинаковых проволок , число которых может достигать 37. Диаметр проволок и их число подбирают таким образом , чтобы обеспечить
наибольшую плотность упаковки проволок в проводе . Обычно 6, 11, 18 проволок располагают вокруг одной центральной и слабо закручивают . В качестве примера на рис . 12.3 показано поперечное сечение провода ПС -35.
Рис . 12.3. Поперечное сечение провода ПС -35
Многопроволочные провода бывают стальными , алюминиевыми , сталеалюминиевыми и из биметаллических проволок . Для предохранения от ржавчины стальные провода делают из оцинкованной проволоки , иногда применяют нержавеющую сталь . В сталеалюминиевых проводах часть проволок — стальная , часть — алюминиевая . Этим обеспечивается механическая прочность при повышенной электропроводности . Биметаллические проволоки изготовляют электролитическим способом : стальную жилу покрывают слоем меди или алюминия .
Рассмотрим маркировку голых проводов для воздушных линий .
Медные провода обозначают буквой М , алюминиевые — А , сталеалюминиевые — буквами АС , стальные — ПС .
Однопроволочные провода обозначают буквой О . Цифры , следующие за буквами , указывают диаметр провода в миллиметрах ( у однопроволочных проводов ) или площадь поперечного сечения в миллиметрах в квадрате ( у многопроволочных проводов ). Например , ПС 05
— провод стальной однопроволочный диаметром 5 мм ; ПС 35 — провод стальной многопроволочный площадью поперечного сечения 35 мм 2 ; А 25 — провод алюминиевый многопроволочный площадью поперечного сечения 25 мм 2 и т . д . Допустимые токовые нагрузки проводов при различных условиях приводятся в справочниках . Например , вне помещений при температуре нагрева провода 70° С и температуре окружающей среды 25° С для провода А 16 допускается токовая нагрузка 105 А , для провода ПС 04—30 А и т . д .
Для сравнительной характеристики голых проводов различных марок приведем некоторые
Удельное активное сопротивление , Ом / км
Удельная масса провода , кг / км
Отсюда следует , что при равных площадях поперечного сечения стальной и сталеалюминиевый провода имеют близкие по значению активные сопротивления . Активное сопротивление медного провода примерно в 1,5 раза меньше , однако медь является дорогостоящим материалом и для проводов электрических сетей применяется редко .
Для электропроводки внутри помещений , как правило , используют изолированные провода из меди или алюминия . Изолированные однопроволочные провода имеют большую жесткость и площадь поперечного сечения не выше 10 мм 2 .
Многопроволочные провода изготовляют из луженых медных или алюминиевых жил . Они удобны при монтаже и эксплуатации .
Для прокладки скрытых безопорных линий , а также для канализации электроэнергии , подводимой к подвижным объектам , служат электрические кабели . В кабеле провода двух — или трехфазной линии заключены в прочную герметическую многослойную оболочку , что повышает надежность линий электропередачи . Кабели можно прокладывать под землей и под водой . Подземные кабели — основное средство канализации электроэнергии в крупных городах . Недостаток кабельных линий — их высокая стоимость .
В качестве электроизоляционных материалов используют вулканизированную резину , хлопчатобумажную пряжу , пропитанную специальными составами , промасленную бумагу . В последнее время широкое распространение получили поливинилхлоридные оболочки .
Карточка № 12.2 (270).
Провода, кабели, электроизоляционные материалы в сетях напряжением до 1000 В
В каких проводах высокая прочность совмещается с
Укажите площадь поперечного сечения :
а ) 4 мм 2 ; б ) 50 мм 2
однопроволочного стального провода ПС 04;
а ) 4 p мм 2 ; б ) 50 мм 2
многопроволочного сталеалюминиевого провода АС 50
а ) 4 p мм 2 ; б ) 6,25 p см 2
а ) 4 мм 5 ; б ) 6,25 p см 2
Какой из проводов прочнее , А 25 или АС 25?
прочность этих проводов одинаковы
Какую линию целесообразно использовать
подвода энергии к электрокомбайну ?
Линию из изолированных проводов
Укажите материал , который не используется
изоляции проводов и кабелей
Пол и винил хлорид
§12.3. Электроснабжение промышленных предприятий
В Советском Союзе в основном закончено создание Единой энергетической системы ( ЕЭС
Источниками электрической энергии ЕЭС служат тепловые ( ТЭС ), гидравлические ( ГЭС ) и атомные ( АЭС ) электростанции , имеющие общий режим производства энергии . Линии электропередачи , трансформаторные и распределительные устройства обеспечивают совместную работу электростанций и распределение энергии между потребителями .
ЕЭС обладает рядом преимуществ по сравнению с региональными энергосистемами : 1) максимальной надежностью электроснабжения ; 2) возможностью маневрирования мощностью ; 3) высоким качеством энергии ( прежде всего стабильностью напряжения и частоты тока ); 4) возможностью максимальной концентрации мощности источников энергии ( при этом существенно снижаются затраты на строительство и эксплуатацию электростанций , а также расход топлива на 1 кВт × ч ).
Около 2 / з всей электроэнергии ЕЭС потребляется промышленностью . Схема электроснабжения промышленных предприятий строится по ступенчатому принципу , число
ступеней зависит от мощности предприятия и схемы размещения отдельных потребителей электроэнергии . На первой ступени напряжение энергосистемы подводится к главной подстанции , где оно от 110—220 кВ снижается до 10—6 кВ . Сети второй ступени подводят это напряжение к цеховым трансформаторным подстанциям , где оно понижается до напряжения потребителей . Третью ступень составляют сети , распределяющие напряжение цеховой подстанции между отдельными потребителями .
На крупных предприятиях с большим потреблением электроэнергии ( химические , металлургические заводы ) питание потребителей может осуществляться при напряжении 660 В . Большинство предприятий использует трехфазные сети 380/220 В . На некоторых ( старых ) предприятиях применяют систему 220/127 В .
В помещениях с повышенной опасностью допустимое напряжение питания потребителей не должно превышать 36 В , в особо опасных условиях ( котлы , металлические резервуары ) — 12 В .
По требуемой надежности питания потребители электрической энергии делят на три категории . К первой категории относятся такие потребители , перерыв в снабжении которых
электроэнергией связан с опасностью для людей или влечет за собой большой материальный