Выбор напряжения питания района электросети

Обновлено: 07.07.2024

Осветительная сеть состоит из:

Осветительные сети предназначены для получения искусственного освещения в неосвещенных естественным светом помещениях, для освещения помещений и уличных площадок в ночное и сумеречное время, для подсветки световой рекламы и питание иллюминаций.

Силовые сети

Силовые сети предназначены для обеспечения питания конечных стационарных электропотребителей (нагревательные элементы, асинхронные двигатели электроустановок, двигатели постоянного тока, трансформирующие устройства, электронная бытовая техника), а также для возможности подключения нестационарных (переносимых) электроприемников.

Силовые сети могут включать в себя:

Напряжение питающей и распределительной сети

Основной системой напряжения для электроснабжения городских потребителей является 10/0,4 кВ. Напряжение 6 кВ для электроснабжения новых районов не рекомендуется; действующие сети этого напряжения переводятся на 10 кВ. По мере роста плотности нагрузок система напряжений 10/0,4 кВ должна получить преимущественное развитие, что позволит отказаться от одной ступени трансформации и, следовательно, существенно снизить расход электроэнергии на ее транспорт. Система централизованного электроснабжения городских потребителей состоит из двух типов сетей: питающих (ВЛ 110 и 35 кВ) распределительных (ВЛ 10 кВ, потребительские ПС 10/0,4 и линии 380/220 В).

Основным направлением развития электрических сетей городского назначения является преимущественное развитие сетей 10 кВ.

В системе электроснабжения электрические сети напряжением 35-110 кВ имеют важное значение, с точки зрения надежности электроснабжения схема этих сетей является определяющей. Для схемы электроснабжения принят переменный ток

Наивыгоднейшее напряжение зависит от многих факторов: это потребляемая мощность, удалённость от источника питания и напряжения, на котором может производиться питание. Для питания может применяться напряжение 10 -110 кВ

Для схемы электроснабжения принят переменный ток. Наивыгоднейшее напряжение зависит от многих факторов: это потребляемая мощность, удалённость от источника питания и напряжения, на котором может производиться питание. Для питания может применяться напряжение 10 -110 кВ.

На ПС принято напряжение питающей сети 110-35кВ, На второй ступени электроснабжения применяется напряжение 10кВ.

В электроустановках до 1000В, применяется напряжение 380/220В, с питанием силовых и осветительных электроприемников, от общих трансформаторов, но от отдельных сетей.

Система напряжений выбирается с учетом перспективы развития города в пределах расчетного срока, его генерального плана и системы напряжений в данной энергосистеме.

При этом должен выполняться основной принцип развития сети: повышение напряжения распределительной сети до оптимального значения (0.38, 10, 110 кВ) и сокращение числа промежуточных трансформаций.

В распределительных сетях энергосистем наибольшее распространение имеет напряжение 110 кВ и в меньшей степени напряжение 220 кВ. Последнее развивается в отдельных крупных городах. Для большинства городов, оптимальной является система напряжений 110/10/0.38 кВ.

Задача выбора оптимального напряжения каждой ступени трансформации, а также их числа должна рассматриваться с учетом дальности передачи мощности и величины передаваемой мощности. Дополнительно должны учитываться характеристики и размещение источников питания, а также плотность нагрузки.

В условиях роста электрических нагрузок элементов городской распределительной сети основным и наиболее эффективным мероприятием, обеспечивающим повышение пропускной способности линий и снижение потерь электроэнергии, является перевод сети на повышенное напряжение. Перевод сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ позволит повысить пропускную способность линий в полтора раза и одновременно снизить потери электроэнергии в 2 раза.

Городские электрические сети напряжением 10 кВ должны выполняться трехфазными с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью, сети напряжением 380 В-трехфазными, четырехпроводными, с глухим заземлением нейтрали.

Групповая сеть

6.2.9. Линии групповой сети внутреннего освещения должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями.

6.2.10. Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, ДНаТ, в это число включаются также штепсельные розетки.

В производственных, общественных и жилых зданиях на однофазные группы освещения лестниц, этажных коридоров, холлов, технических подполий и чердаков допускается присоединять до 60 ламп накаливания, каждая мощностью до 60 Вт.

Для групповых линий, питающих световые карнизы, световые потолки и т.п. с лампами накаливания, а также светильники с люминесцентными лампами мощностью до 80 Вт, рекомендуется присоединять до 60 ламп на фазу; для линий, питающих светильники с люминесцентными лампами мощностью до 40 Вт включительно, может присоединяться до 75 ламп на фазу и мощностью до 20 Вт включительно — до 100 ламп на фазу.

Для групповых линий, питающих многоламповые люстры, число ламп любого типа на фазу не ограничивается.

В групповых линиях, питающих лампы мощностью 10 кВт и больше, каждая лампа должна иметь самостоятельный аппарат защиты.

6.2.11. В начале каждой групповой линии, в том числе питаемой от шинопроводов, должны быть установлены аппараты защиты на всех фазных проводниках. Установка аппаратов защиты в нулевых защитных проводниках запрещается.

6.2.12. Рабочие нулевые проводники групповых линий должны прокладываться при применении металлических труб совместно с фазными проводниками в одной трубе, а при прокладке кабелями или многожильными проводами должны быть заключены в общую оболочку с фазными проводами.

6.2.13. Совместная прокладка проводов и кабелей групповых линий рабочего освещения с групповыми линиями освещения безопасности и эвакуационного освещения не рекомендуется.

Допускается их совместная прокладка на одном монтажном профиле, в одном коробе, лотке при условии, что приняты специальные меры, исключающие возможность повреждения проводов освещения безопасности и эвакуационного при неисправности проводов рабочего освещения, в корпусах и штангах светильников.

6.2.14. Светильники рабочего освещения, освещения безопасности или эвакуационного освещения допускается питать от разных фаз одного трехфазного шинопровода при условии прокладки к шинопроводу самостоятельных линий для рабочего освещения и освещения безопасности или эвакуационного освещения.

6.2.15. Светильники, устанавливаемые в подвесные потолки из горючих материалов, должны иметь между местами их примыкания к конструкции потолка прокладки из негорючих теплостойких материалов в соответствии с требованиями НПБ 249-97.

Современное разделение на группы

Современные требования по безопасной электропроводки и практика электромонтажа, идет по пути увеличения групп электропроводки квартиры, а также установки не только этажных щитов, но и электрощитов в квартире.

В рекомендациях компании Schneider Electric можно встретить такую таблицу распределения квартирной электропроводки на группы.

В западном электромонтаже, существует схема разделения на группы под названием «звезда». Это когда каждый электроприёмник дома, запитывается от отдельного автомата защиты, то есть количество групп практически совпадает с количеством электроприёмников. Такая схема дорогостоящая и в России практикуется крайне редко.

Выбор схемы электроснабжения

Наиболее экономичной и надёжной системой электроснабжения, является такая, при которой источники высшего напряжения максимально приближены к потребителям электроэнергии, а приём электроэнергии рассредотачивается по нескольким пунктам. Система электроснабжения таким образом, чтобы все её элементы находились под нагрузкой. Система имеет «скрытый» резерв, который предусматривается в самой схеме электроснабжения, которая после аварии должна принять на себя нагрузки временно выбывшего элемента, путём перераспределения её между оставшимися в работе частями сети, с использованием перегрузочной способности электрооборудования. Восстановление питания потребителей производится автоматически, с использованием схемы автоматики на оперативном токе. Применяется также автоматическое отключение неответственных потребителей на время послеаварийного режима, если питающие линии или трансформаторы, даже с учётом перегрузки не могут обеспечить полное резервирование. Применяется раздельная работа элементов схемы: линий, трансформаторов. При этом существенно снижаются токи короткого замыкания и упрощается коммутация и релейная защита трансформаторов и вводов. Благодаря применению автоматики, надёжность питания является высокой. Применяется секционирование всех звеньев, начиная от источника питания до сборных шин низкого напряжения ТП. На секционных аппаратах предусматриваются простейшие схемы автоматического включения резерва (АВР), это повышает надёжность питания. На подстанции применяются схемы с выключателями, которые позволяют:

1) обеспечить самозапуск электродвигателей, т.к. время действия АВР, меньше при схемах с отделителями; 2) упростить схему защиты и автоматики.

Рис. 1.1 Магистральная схема

Требование к местам установки коммутационной и защитной аппаратуры

К месту расположения аппаратов защиты предъявляются следующие требования:

-доступность для обслуживания и исключение возможности их случайного повреждения;

-аппараты защиты необходимо устанавливать во всех местах сети, где сечение проводника уменьшается по направлению к месту потребления электроэнергии;

Установка аппаратов защиты во всех случаях должна быть выполнена так, чтобы при оперативном обслуживании или при их автоматическом действии были исключены опасности для обслуживающего персонала, и возможность повреждения оборудования.

Всем вышеуказанным требованиям отвечает установка защитной аппаратуры в ВРУ и ЩУ (силовых и осветительных щитах).

Аппараты управления силовыми электроприемниками должны устанавливаться в местах, удобных для обслуживания и в то же время не мешать производству, незагромождать проходы и как можно ближе к месту расположения управляемыми механизмами. В соответствии с условиями эксплуатации аппаратура защиты и управления должна иметь вид климатического исполнения У5 и степень защиты: при открытом исполнении в защитной оболочке -IP54, при закрытом исполнении в защитной оболочке-IP44-при расположении непосредственно в животноводческом помещении. При расположении в электрощитовой: вид климатического исполнения -У2, по степени защиты -открытое или защищённое при установке в оболочках IP21.

Аппаратура защиты и управления установками установлена в пультах управления, которые располагаются в непосредственной близости от своих установок.

Граница эксплуатационной ответственности

В законодательстве есть понятие граница эксплуатационной ответственности. По сути, она разделяет, за что отвечает управляющая компания дома, а за что собственник жилья.

Для электроснабжения квартиры граница эксплуатационной ответственности «пролегает» по месту подключения кабеля (проводов) электропитания квартиры к автомату защиты (пакетному выключателю) установленному до электросчетчика (прибор учета расхода электроэнергии) данной квартиры.

Это значит, что электроснабжение квартиры, за которое отвечает собственник, включает:

общий (для квартиры) автомат защиты (вводной автомат) или пакетный выключатель и/или противопожарное УЗО;
Счетчик учета потребления электроэнергии;
Кабель или провода от счетчика учета до квартиры (если в квартире стоит квартирный щиток);
Автоматы защиты между квартирным щитком (если он есть) и счетчиком учета.

В квартирах, где нет квартирного щитка, граница эксплуатационной ответственности проходит для каждой квартиры в этажном щите.

Резервированные распределительные сети

Для создания надежной системы обеспечения электроэнергией, распределительные сети среднего напряжения (СН) делают по резервным схемам, одновременно используя и радиальную и магистральную схемы.

На рисунках мы видим реализации, радиально-магистральную схему резервной распределительной сети (рис 1.3) и кольцевую замкнутую схему сети с единым центром питания.

На следующем фото видим, одинарную и двойную конфигурации сети при двустороннем питании.

А это схема распределительной сети, выполненная по сложно-замкнутой конфигурации с двумя источниками питания (ЦП).

Примечание: ЦП – подстанция. Она принимает электрическую энергию, понижает высокое напряжение распределительной сети способом трансформации (понижающие подстанции) и распределяет электрическую энергию потребителям. Стоит отметить, что есть и повышающие подстанции.

ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Выбор напряжения для системы внутреннего электроснабжения должен быть тесно увязан с выбором напряжения внешнего электроснабжения. Так при напряжениях питающих линий 6 – 20 кВ, такое же напряжение целесообразно применять и для распределительных сетей. С другой стороны наличие электроприемников высокого напряжения является основным фактором, обуславливающим выбор величины номинального напряжения распределительных сетей. При небольшом количестве электроприемников высокого напряжения (до 3 – 4) их питание может осуществляться от отдельных подстанций или по схеме «блок трансформатор-двигатель».

Выбор рационального напряжения распределительной сети предприятия чаще всего производится после технико-экономического расчета. При этом следует учитывать следующие рекомендации.

Напряжение 35 кВ, как правило, применяется для питания предприятий средней мощности, а также может применяться на крупных предприятиях для частичного распределения электроэнергии в следующих случаях:

- при наличии крупных электроприемников 35 кВ;

- при наличии удаленных электроприемников большой мощности;

- при напряжении питающих линей 35 кВ на предприятиях средней мощности, с применением трансформаторов 35/0,4…0,66 кВ, без применения промежуточных напряжений 6 или 10 кВ;

- при ряде других условий.

Напряжение 20 кВ в электрических сетях используется довольно редко. В настоящее время аппаратуры на напряжение 20 кВ выпускается мало, что вызывает ее дороговизну. Выбор напряжения 20 кВ для распределения электроэнергии всегда требует обоснования.

По изоляции и габаритам напряжение 20 кВ стоит в одном ряду с напряжением 10 кВ, поэтому это напряжение легче подать внутрь цеха, чем напряжение 35 кВ. Также при напряжении 20 кВ резко снижаются потери напряжения и энергии, по сравнению с напряжением 10 кВ. Реальность применения этого напряжения зависит от освоения выпуска соответствующего электрооборудования и его цены.

Напряжения 6 и 10 кВ наиболее широко используются для распределительных сетей. При их выборе следует учитывать следующее:

- если генераторное напряжение собственной ТЭЦ или напряжение существующей сети равно 6 или 10 кВ, то за рациональное принимается, как правило, это напряжение;

- если мощность электроприемников 6 кВ составляет более 40 – 50 % от суммарной расчетной мощности предприятия, то за рациональное принимается это напряжение;

- если мощность электроприемников 6 кВ составляет менее 10 – 15 % от мощности предприятия, то за рациональное принимается напряжение 10 кВ, а электроприемники 6 кВ запитываются от понижающих трансформаторов 10/6 кВ. Применение трансформаторов 10/6 кВ также позволяет уменьшить посадку напряжения при самозапуске двигателей;

- если на предприятии используется напряжение 660 В, то в таком случае более предпочтительно напряжение 10 кВ, т.к. электродвигатели средней мощности можно запитать напряжением 660 В.

Во всех остальных случаях необходимо произвести технико-экономический расчет и выбрать более дешевый вариант.

Во всех случаях, особенно при значительном возрастании нагрузок предприятия следует проверить целесообразность перевода распределительных сетей 6 кВ на напряжения 10 – 20 кВ, с сохранением высоковольтных электроприемников 6 кВ или одновременной заменой их на электроприемники с более высокими напряжением.

При переходе с 6 кВ на 10 кВ можно сохранить кабельные линии, оборудование распределительных устройств и коммутационную аппаратуру, после проведения соответствующих профилактических испытаний. Силовые трансформаторы, трансформаторы напряжения и тока, разрядники и предохранители меняются на новые с номинальным напряжением 10 кВ.

Напряжение 3 кВ на новых предприятиях не применяется. При реконструкции и расширении предприятий с сетями 3 кВ их следует переводить на более высокие напряжения.

Исходя из требований к удобству эксплуатации систем электроснабжений схемы следует выполнять с минимальным числом используемых на предприятии напряжений и ступеней трансформации. Поэтому при проектировании новых и реконструкции действующих промышленных предприятий следует стремиться к ликвидации напряжений 6 и 35 кВ путем перевода существующих сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ и создания питающих сетей напряжением 110 – 220 кВ вместо сетей 35 кВ. Однако при наличии на предприятии крупных электроприемников на напряжение 35 кВ (таких как электрические печи и преобразователи на металлургических заводах и т.п.), исключить напряжение 35 кВ в схеме электроснабжения предприятия иногда невозможно.

Питание электроприемников напряжением до 1000 В в основном осуществляется стандартными напряжениями 220, 380 и 660 В. Выбор напряжения для питания силовых и осветительных электроприемников напряжением до 1 кВ обязательно должен решаться комплексно.

Напряжение 660 В используется для распределения мощностей на предприятиях с большой удельной плотностью электрических нагрузок, концентрацией мощностей с большим числом электродвигателей 200 – 600 кВт. Целесообразно сочетание 660 кВ с первичным номинальным напряжением 10 кВ.

Система 380/220 В получила широкое применение для совместного питания силовых и осветительных установок. Питание основной массы осветительных установок обеспечивается на напряжении 220 В, а силовая нагрузка на напряжении 380 В от одних и тех же трансформаторов цеховых КТП. Наибольшая единичная мощность трехфазных электроприемников, получающих питание от системы напряжений 380/220 В, как правило, не должна превышать 200 – 250 кВт.

Достоинства применения напряжения 660 В перед напряжением 380 В следующие:

- увеличение пропускной способности сети, а также уменьшение потерь напряжения и энергии в сетях;

- увеличение радиуса действия цеховых ТП (примерно в 2 раза), при этом появляется возможность повысить единичную мощность трансформаторов и тем самым сократить число цеховых ТП, линий и аппаратов напряжением выше 1 кВ;

- меньшая стоимость установки устройств компенсации реактивной мощности;

- лучшие условия отключения однофазных коротких замыканий в сетях с глухозаземленной нейтралью;

- возможность применения напряжения 660 В вместо напряжения 6 кВ при использовании двигателей средней мощности.

Недостатки применения напряжения 660 В вместо напряжения 380 В следующие:

- необходимость использования специальных трансформаторов для питания осветительной сети 220 В;

- несколько увеличивается стоимость электродвигателей малой мощности 660 В, а также стоимость защитных и пускорегулирующих аппаратов;

- недостаточная номенклатура серийного оборудования напряжением 660 В, особенно специального;

- увеличивается опасность поражения электрическим током.

При выборе напряжения 660 В необходимо помнить, что оно не предназначено полностью для замены напряжения 380 В. Переход с напряжения 380 В на напряжение 660 В может быть рационален лишь для отдельных узлов и частей электрической сети. В подобных случаях возможно применение трехобмоточных трансформаторов 10/0,66/0,38 кВ.

Напряжение 660 В в первую очередь целесообразно на тех предприятиях, на которых по условиям планировки цехового оборудования, технологии и окружающей среды нельзя или трудно приблизить цеховые ТП к электроприемникам. Это имеет место в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической промышленности, на цементных заводах, в угольных шахтах, в карьерах, и т.п. Расстояния от источников до электроприемников при этом увеличиваются и становится необходимым для снижения потерь принять повышенное напряжение распределительной сети – 660 В. Напряжение 660 В также целесообразно на предприятиях с высокой удельной плотностью электрических нагрузок.

Напряжение 660 В нецелесообразно в машиностроительной, деревообрабатывающей, легкой промышленности и в других отраслях, где имеется много мелких рассредоточенных на небольшой территории электроприемников.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных переносные электрические светильники должны иметь напряжение питания не выше36 В. При наличии особо неблагоприятных условий, когда опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с большими металлическими хорошо заземленными поверхностями (например, работа в колодцах, котлах и других металлических резервуарах и т.п.), для питания ручных переносных ламп применяется напряжение не выше 12 В.

Выбор рационального напряжения производится наряду с выбором рациональной схемы электроснабжения и является одним из главных вопросов, решаемых при разработке проекта строительства или реконструкции системы электроснабжения. Оба данных вопроса рассматриваются в неразрывной связи друг с другом.

ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Для решения задачи выбора напряжений система электроснабжения предприятий может быть разделена на две части: внешняя и внутренняя. Во внешнюю входят питающие линии, связывающие предприятия с источниками питания, во внутреннюю – распределительные сети на территории предприятия. Точкой раздела приняты шины ГПП. В случае, когда питающие и распределительные линии выполнены на одном напряжении, такое деление становится условным, в частности при использовании схемы глубокого ввода.

При проектировании систем электроснабжения важным вопросом является выбор рациональных напряжений для системы питания и распределения электроэнергии, поскольку их значения определяют параметры ЛЭП и электрооборудования подстанций и сетей: выбранное напряжение влияет на размеры капиталовложений, эксплуатационные расходы, потери энергии. Вопрос о выборе напряжения не может быть решен оторвано от решения других вопросов электроснабжения.

Выбор напряжения определяется экономическими факторами: при увеличении номинального напряжения возрастают капиталовложения в строительство объектов энергосистемы, но при этом за счет снижения потерь электроэнергии уменьшаются эксплуатационные издержки.

Под рациональным (экономически целесообразным) напряжением понимается такое значение номинального напряжения, при котором затраты на сооружение и эксплуатацию энергосистемы минимальны.

Напряжение сетей внешнего электроснабжения предприятия определяется техническими условиями энергосистемы на подключение и зависит от мощности предприятия, его удаленности от источника питания, номинального напряжения и свободных мощностей источника питания, перспектив развития сетей энергосистемы и предприятий в данном районе.

Вопрос выбора напряжения для системы внешнего электроснабжения при реконструкции возникает в случаях изменения технических условий на подключение со стороны энергетической системы или значительного возрастания величины нагрузки предприятия, когда существующие напряжения не позволяют обеспечить требуемые показатели качества электрической энергии. Детальный анализ данного вопроса имеет смысл лишь при наличии нескольких источников питания или разных напряжений на одном источнике.

Напряжение каждого звена системы электроснабжения нужно выбирать с учетом напряжений смежных звеньев. При выборе напряжения учитывается наличие на предприятии мощного высоковольтного электрооборудования. Также необходимо стремиться к минимуму ступеней промежуточной трансформации энергии.

В зависимости от указанных факторов для питания промышленных предприятий используют напряжения от 6 до 220 кВ.

К очень большим энергоемким предприятиям подводятся линии 330 и даже 500 кВ. Напряжения 330 кВ и выше используются также для выдачи мощности крупными электростанциями, образования крупных объединенных энергосистем и межсистемных связей.

Напряжения 110 – 220 кВ применяются для создания районных распределительных сетей и для внешнего электроснабжения крупных и средних промышленных предприятий, распределения мощностей внутри крупных городов.

Напряжение 220 кВ применяется для питания крупных энергоемких промышленных предприятий от районных энергосистем и распределения электроэнергии на первой степени схемы электроснабжения. Чаще всего напряжение 220 кВ используется для схем глубоких вводов.

Напряжение 110 кВ применяется для питания на предприятиях средней мощности (5 – 75 МВт) и в качестве распределительного напряжения по схеме глубоких вводов на предприятиях большой мощности.

В отличие от зарубежных стран в России отсутствует промежуточное напряжение между 35 и 110 кВ, что несколько снижает эффективность электрических сетей. Достоинства и недостатки такого напряжения, диапазоном 60 – 70 кВ приведены в [7].

Напряжение 35 кВ используется для питания предприятия средней мощности. Напряжение 35 кВ также используется для создания центров питания сельскохозяйственных распределительных сетей 35 кВ.

Напряжение 20 кВ не получило широкого распространения из-за отсутствия массового выпуска электрооборудования на это напряжение. Однако в связи с ростом нагрузок коммунально-бытового комплекса в крупных городах имеется тенденция к повышению напряжения распределительной сети до 20 кВ.

Напряжения 6 – 10 кВ используются для электроснабжения промышленных, городских и сельских потребителей.

При сооружении районных и системообразующих сетей исторически в нашей стране сформировались две системы напряжений. Первая система 110, 220, 500, 1150 кВ характерна для большей части территории страны. Вторая система 110 (150), 330, 750 кВ характерна в основном для Северо-Запада и в некоторой степени для Центра и Северного Кавказа. Поэтому при выборе номинального напряжения сети следует учитывать ее географическое расположение.

При решении задач о рациональном напряжении в общем случае можно предварительно определить нестандартное напряжение, при котором имели бы место минимальные затраты. Зная такое напряжение можно правильнее выбрать целесообразное стандартное напряжение.

Рациональное нестандартное напряжение (в кВ) можно определить по эмпирическим формулам, например по формуле Стилла:

где P – передаваемая расчетная активная мощность на одну цепь, МВт;

L – длина линии, км.

Обычно рациональное напряжение сети определяется для наиболее протяженного участка и (или) участка наибольшей мощности.

Результатом расчета по приведенным выше формулам является нестандартное рациональное напряжение, поэтому после расчета обычно намечают два ближайших стандартных напряжения (одно больше рационального и одно меньше рационального).

Номинальное напряжение ЛЭП является, главным образом, функцией двух параметров: мощности P, передаваемой по линии (одной цепи), и расстояния L, на которое эта мощность передается. Уровень номинальных напряжений для различных значений передаваемой мощности и расстояния ориентировочно можно определить и по табл. 4 [3, 8].

Рекомендуемые уровни номинальных напряжений

Передаваемая мощность (на одну цепь), МВт	Длина линии, км	Номинальное напряжение, кВ
0,1 – 3	3 – 15	(6), 10
2 – 15	10 – 30	(20), 35
25 – 50	50 – 150	110, (150)
100 – 200	150 – 250
300 – 400	200 – 300
700 – 900	800 – 1200
1800 – 2200	1200 – 2000

Приведенные выше формулы и методы не всегда дают удовлетворительный результат, т.к. не учитывают других факторов, влияющих на рациональное напряжение, кроме P и L.

Окончательно номинальное напряжение электрической сети выбирается путем технико-экономического сравнения. Для намеченных вариантов номинальных напряжений определяют ежегодные приведенные затраты на строительство и эксплуатацию (стоимость обслуживания, ремонта, амортизационные отчисления, стоимость потерь электроэнергии).

где Е_н – нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений (для расчетов в электроэнергетике довольно часто Е_н = 0,1 год -1 );

К – капитальные вложения, руб;

И – ежегодные эксплуатационные расходы, руб/год, предполагаемые неизменными в течение всего рассматриваемого периода эксплуатации;

Вариант с меньшими затратами принимают за оптимальный.

Технико-экономический расчет при выборе рационального напряжения необходим для следующих случаев:

– возможность получения электроэнергии от двух и более источников, с разными напряжениями;

– при развитии предприятия имеющего собственную электростанцию, а также получающего электроэнергию от энергосистемы;

– при строительстве новых или реконструкции действующих станций и подстанций энергосистемы или предприятия.

Во всех остальных случаях для системы питания технико-экономический расчет, как правило, не производится, а руководствуются техническими условиями энергосистемы на подключение потребителей.

При небольшой разнице затрат по вариантам (до 5 – 10 %), при прочих равных условиях, предпочтительным считается вариант с более высоким номинальным напряжением, как более перспективный.

Следует отметить, что простое технико-экономическое сопоставление вариантов усиления сети или перевода ее на повышенное напряжение может не выяснить целесообразность последнего. Дело меняется, если учитывается перспектива развития предприятия. Пониженное напряжения явится со временем тормозом в развитии предприятия.

Экономичность режима напряжений электрической сети обусловлена величиной потерь активных мощности и энергии в ее элементах. Эти потери обратно пропорциональны квадрату напряжения. Поэтому повышение уровня напряжения является одним из основных средств уменьшения потерь в электрических сетях.

Решение.Определяем передаваемую активную мощность по ЛЭП

P_р = 32 . 0,92 = 29,44 МВт.

Рассчитаем рациональное напряжение по формуле Стилла:

Округляем найденное напряжение до ближайшего стандартного – 110 кВ, при помощи которого и будет запитан завод.

Также в качестве рационального напряжения возможен вариант 35 кВ. Эффективность того или иного варианта необходимо доказывать при помощи технико-экономических расчетов, с учетом цен и издержек в электроэнергетике на каждый конкретный объект.

Выбор класса напряжения при проектировании сетей

Статья посвящена основным принципам выбора класса напряжения электрчиеской сети при выполнении проектирования.

Содержание

Теоретические основы

Экономическая целесообразность применения того или иного класса напряжения зависит от совместного влияния нескольких факторов:

мощности нагрузок;
расстояния до источников питания;
географический район проектирования, в том числе какие классы напряжения уже используются;
способ регулирования напряжения;
конфигурация электрической сети.

При увеличении класса напряжения в электрической сети происходит следующее:

снижаются продольные потери электроэнергии;
уменьшаются сечения проводников;
увеличивается предел по статической устойчивости;
упрощается будущее развитие электрческой сети, за счёт наличия запасов пропускной способности сети;
увеличивается стоимость элементов электрической сети.

Существует три способа для ориентировочного выбора класса напряженяи:

принять на основе уже существующих классов напряжения;
графический способ;
эмперический способ.

Графический способ

Границы равноэкономичности классов напряжения: 1 - 1150 и 500 кВ; 2 - 500 и 220 кВ; 3 - 220 и 110 кВ; 5 - 750 и 330 кВ; 6 - 330 и 150 кВ

Границы равноэкономичности классов напряжения: 4 - 110 и 35 кВ; 7 - 150 и 35 кВ

Рассмотрим следующий простейший пример: необходимо выбрать класс напряжения для передачи 300 МВт на расстояние 400 км. Эта точка попадает в две зоны: зону 220 кВ (между кривыми 2 и 3) и в зону 330 кВ (между кривыми 5 и 6), таким образом между этими двумя классами напряжения и следует производить выбор: формировать варианты развития сети и выполнять проверочные расчёты.

Тем не менее, указанные кривые не являются панацеей с точки зрения выбора номинального напряжения передачи, поскольку имеют целью описать ситуацию в целом без учета конкретных особенностей. Возвращаясь к ранее представленному примеру с недопустимостью применения напряжения 500 кВ в распределительных сетях, можно также указать на то, что при всей парадоксальности предложенного выбора, выбрать между напряжениями 20 и 35 кВ значительно сложнее, поскольку они слишком близки, чтобы принимать в отношении них экспертное решение без дополнительных расчётов. Аналогично, нужно понимать необходимость анализа каждой ситуации в отдельности: в ряде случаев переход на более высокие классы напряжения может стать решением проблем с потерями мощности и и значительным падением напряжения, и наоборот решение о применении низкого класса напряжения позволит значительно сократить капиталовложения и и затраты на эксплуатацию оборудования.

Последние факты указывают на то, что кривые равноэкономичности могут и должны служить инструментом предварительной оценки, но не могут считаться источником истинно верного решения, поскольку всегда требуется дополнительныя оценка схемно-режимной ситуации, в частности, в данном случае серии проверочных расчётов установившихся режимов.

ВЫБОР НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ОСВЕЩЕНИЯ

Для питания установок электроосвещения преимущественно применяют сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В. Сети с изолированной нейтралью напряжением 220 В и ниже используют, в основном, в специальных электроустановках при повышенных требованиях к электробезопасности. Постоянный ток применяют для резервного питания особо ответственных установок электроосвещения и специальных электроустановок.

Напряжение 660 В, внедряемое в настоящее время для питания силовых электроприемников на некоторых предприятиях для освещения по ряду причин пока не применяется. Для светильников местного освещения, в частности, поставляемого комплектно со станками, начинают использовать напряжение 24 В (при люминесцентных лампах – 110 В).

Напряжение выпускаемых отечественной промышленностью ламп в основном не превышает 220 В, но уже применяются ксеноновые лампы типа ДКсТ мощностью более 20 кВт, а также ряд других типов ламп (например, ДРИ-3000), рассчитанных на напряжение 380 В. Такое же напряжение вводится в некоторых люминесцентных светильниках, что связано или со схемами их зажигания, или с использованием корпусов светильников для прокладки двух- и трехфазных магистралей.

При напряжении силовых приемников 380 В питание сетей освещения осуществляется, как правило, от трансформаторов 380/220 В, общих для силовой и осветительной нагрузки. Выделение самостоятельных осветительных трансформаторов необходимо, когда силовая нагрузка вызывает недопустимые колебания напряжения на осветительных линиях. Также самостоятельные осветительные трансформаторы применяются, когда напряжение 380 В не может быть допущено по условиям электробезопасности. При наличии технико-экономического обоснования не исключается выделение для освещения отдельных трансформаторов и при большой плотности осветительных нагрузок.

При напряжении силовых приемников 660 В должен производиться обоснованный выбор между самостоятельными осветительными трансформаторами 380/220 В, питаемых от сети высокого напряжения, и промежуточными осветительными трансформаторами, питаемые через силовые трансформаторы. При напряжении светильников 380 В (с лампами ДКсТ и др.) могут быть непосредственно использованы сети 660/380 В.

При любой системе питания (как от общих, так и от осветительных трансформаторов), если имеются или ожидаются значительные отклонения напряжения, рекомендуется применять стабилизаторы или ограничители напряжения, особенно в установках с лампами накаливания. Наибольшее напряжение у ламп не должно быть более 105% номинального.

Читайте также: