Общие понятия об электрических системах и электрических сетях

Подавляющее количество электроэнергии вырабатывают генераторы электростанций (гидравлические, тепловые, атомные и др.) напряжением 6; 10; 15; 20 кВ. К потребителям электроэнергия передается электрическими сетями.

Чтобы передать электроэнергию, полученную на электростанциях, на большие расстояния, ее нужно сначала преобразовать повышающими трансформаторами в значительно более высокое напряжение (35; 110; 220; 330; 500; 750 кВ), а в местах потребления — снова снизить напряжение понижающими трансформаторами до рабочих величин (380 В). Дело в том, что при сравнительно низких напряжениях, получаемых на электростанциях, передавать электроэнергию на большие расстояния практически невозможно, так как возникают огромные потери, связанные с нагревом проводов.

Выработанная на электростанциях электроэнергия с повышающего трансформатора поступает на распределительное устройство, с которого она направляется по электрическим сетям к регионам назначения.

На понижающих подстанциях вблизи мест потребления напряжение снижается трансформаторами до 6—10 кВ. С распределительных устройств этих понижающих подстанций электроэнергия по воздушным или кабельным линиям подается к разным местам назначения. Часть идет к высоковольтным приемникам, другая часть — к понижающим подстанциям, которые вновь понижающими трансформаторами снижают напряжение с 6—10 кВ до рабочего — 230—400 В.

От этих подстанций через главные распределительные щиты (пункты) электроэнергия подводится к распределительным щитам зданий, сооружений и далее — непосредственно к потребителям (электродвигателям, оборудованию, питаемому электрическим током, на освещение и т. п.).

Весь этот комплекс электроустановок, состоящий из электростанций, подстанций, распределительных устройств, ЛЭП и потребителей электроэнергии, связан в одно целое непрерывностью производства и распределения электрической энергии и называется электрической системой.

Постоянная электрическая связь между электростанциями и электроприемниками потребителей осуществляется.

электрическими сетями, которые состоят из распределительных устройств, трансформаторных подстанций, воздушных или кабельных линий электропередачи различных напряжений.

В целях лучшей организации эксплуатации системы электроснабжения подразделяют на:

• • внешние системы электроснабжения;
• • внутренние системы электроснабжения;
• • системы электроснабжения спецтоками.

По системам внешнего электроснабжения получают электрическую энергию от общепромышленных электростанций. Эти системы включают все установки напряжением выше 1000 В, а также кабельные и воздушные линии напряжением до 1000 В.

Внутренние системы объединяют дизельные. электростанции и электрические сети напряжением до 1000 В.

По системам внешнего и внутреннего электроснабжения передается электрическая энергия переменного тока с частотой 50 Гц. При наличии потребителей либо постоянного тока, либо тока повышенной частоты электрическая энергия общепромышленной частоты (50 Гц) преобразуется преобразователями (вторичные источники), которые совместно с кабельными линиями и распределительными устройствами образуют системы электроснабжения спецтоками.

Большая часть электрической энергии вырабатывается на мощных государственных электростанциях, значительно меньшая часть вырабатываемой энергии — на станциях местного значения, расположенных в непосредственной близости к потребителям и имеющих значительно меньшие мощности (к ним относятся так называемые теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), станции промышленных предприятий, городские, сельскохозяйственные, передвижные и др.).

Электростанции местного значения небольшой мощности в большинстве случаев работают самостоятельно, без связи с другими станциями. Большинство же станций для общей совместной (параллельной) работы объединяются в энергосистемы, на базе которых создается единая энергосистема страны (ЕЭС).

Поясним значение некоторых терминов.

Источниками электрической энергии (первичными) называют устройства, позволяющие получать электрическую энергию в результате преобразования любого другого вида энергии (механической, тепловой, химической, водяной, ядерной и т. д.) в электрическую. К источникам такого рода относятся турбои дизель-генераторы, гальванические элементы, солнечные батареи и т. д.

Электроустановка — это любая совокупность станков, машин, аппаратов и соединенных с ними токопроводящих конструкций, если в них производится, трансформируется, передается, распределяется или используется электроэнергия. Это генераторы, производящие энергию; трансформаторы, преобразующие ее напряжение; электрические сети, по которым она передается на расстояния; распределительные устройства, в которых электроэнергия распределяется по разным направлениям передачи; электроприемники, в которых электроэнергия преобразуется в другой вид энергии (производственное оборудование, питаемое электрическим током; электроинструменты, электронагреватели, светильники и т. п.).

Электроустановка действующая — электроустановка или ее часть, которые находятся под напряжением либо па которые напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов.

Распределительным устройством (РУ) называется электроустановка, предназначенная для приема и распределения электроэнергии одного напряжении между присоединенными линиями или электроприемниками. Распределительное устройство содержит коммутационные (отключающие) аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины и вспомогательные устройства. В зависимости от величины рабочего напряжения различают РУ низкого (до 0,4 кВ) и высокого напряжения.

Распределительные устройства также подразделяют на закрытые (ЭРУ), где все электрооборудование устанавливается внутри зданий, и открытые (ОРУ), оборудование которых размещается вне зданий.

Закрытые РУ сооружают для напряжений до 10 кВ включительно. Конструктивно они могут представлять собой как совокупность специальных комплектных камер, занимающих отдельные помещения, так и щиты или щитки небольших габаритов, размещаемые на стенах помещений, где располагаются электрические установки.

Открытые РУ строят на напряжение 35 кВ и выше, все их оборудование размещается на открытом воздухе. Однако в районах, где расположены химические предприятия, а также вблизи морских побережий, где в окружающей среде содержатся вещества, вредно действующие на изоляцию и металл, строят ЗРУ на большие напряжения.

В настоящее время все более широко применяются комплектные распределительные устройства (КРУ), изготавливаемые на стандартные напряжения (0,4; 3; 6; 10; 20; 35 и 110 кВ) для установки как в закрытых помещениях, так и па открытом воздухе. Конструктивно они представляют собой металлические шкафы (камеры), в которых вся аппаратура, приборы и вспомогательное оборудование смонтированы на заводе.

Трансформаторной подстанцией называется электрическая установка, служащая для преобразования и распределения электрической энергии. В трансформаторной подстанции электрическая энергия преобразуется с высшего напряжения на низшее и наоборот. В первом случае трансформаторные подстанции называются понижающими, во втором — повышающими.

Понижающие трансформаторные подстанции в зависимости от положения в системе электроснабжения, величины первичного и вторичного напряжений подразделяют на районные подстанции и подстанции местного значения.

Первичное напряжение районных подстанций — 500, 220 и 110 кВ, а вторичное (до которого снижают) — 220, 110, 35, 10 или 6 кВ. Местные понижающие трансформаторные подстанции бывают районными и потребительскими.

На районных подстанциях напряжение понижают со 110 на 10 кВ и с 35 на 10 кВ и далее распределяют по району. Местные потребительские подстанции служат для непосредственного снабжения потребителей (объектов) электрической энергией. Обычно они понижают напряжение с 10 на 0,4 кВ.

Воздушная линия электропередачи — устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.). За начало и конец воздушной ЛЭП принимаются линейные порталы или линейные вводы РУ, а для ответвлений —ответвительная опора и линейный портал или линейный ввод РУ.

Кабельная линия — линия для передачи электроэнергии или ее отдельных импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными с концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями, а для маслонаполненных кабельных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.

Коммутационный аппарат — электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрической цепи и снятия напряжения с части электроустановки (выключатель, выключатель нагрузки, отделитель, разъединитель, автомат, рубильник, пакетный выключатель, предохранитель и т. п.).

Оперативное обслуживание электроустановки — комплекс работ по ведению требуемого режима работы электроустановки; производству переключений, осмотров оборудования; подготовке к производству ремонта (подготовке рабочего места, допуску); техническому обслуживанию оборудования, предусмотренному должностными и производственными инструкциями оперативного персонала.

Приемник электрической энергии (электроприемник) — аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.