Klasifikacija električnih mreža može se izvršiti:
Po vrsti struje
Po nazivnom naponu
Konfiguracije mrežnog dijagrama
Po izvršenim funkcijama
Po prirodi potrošača
Po dizajnu
Prema vrsti struje razlikuju se mreže naizmjenične i jednosmjerne struje:
DC dalekovodi se koriste za daljinski transport električne energije i povezivanje električnih mreža sa različitim nazivnim frekvencijama ili sa različitim pristupima regulaciji na istoj nazivnoj frekvenciji (ubacivanje DC ili nulte dužine linije). U Rusiji se vodovi jednosmerne struje gotovo nikada ne koriste (Volgograd-Donbas na 800 kV, 376 km).
Za komunikaciju sa drugim zemljama koriste se umeci jednosmerne linije. U inostranstvu u različite zemlje Postoji nekoliko desetina vodova jednosmjerne struje, među kojima je najmoćniji Itaipu-São Paulo (Brazil) nazivnog napona 1200 kV, dužine 783 km i snage 6,3 miliona kW.
Trofazni naizmjenični vodovi se koriste svuda. U Rusiji je takva linija prvi put izgrađena 1922. godine (110 kV). Povećanje nazivnog napona napona dalekovoda naizmjenična struja išla otprilike u intervalima od 15 godina. Prve eksperimentalne dionice dalekovoda 1150 kV izgrađene su 1985. godine.
Svaku mrežu karakterizira nazivni napon. Postoje nazivni naponi dalekovoda, generatora, transformatora i prijemnika.
Nazivni napon generatora, prema uslovu kompenzacije gubitaka napona u mreži, uzima se za 5% veći od nazivnog napona mreže. Nazivni naponi namotaja transformatora uzimaju se jednaki nazivnom naponu mreže ili 5% viši, ovisno o vrsti transformatora i naponu mreže.
Na osnovu nazivnog napona, mreže se dijele na:
na niskonaponskim (NN) mrežama – do 1000 kV;
srednji napon (MV) – 3…35 kV;
visoki napon (HV) – 110…220 kV;
ultravisoki napon (UHV) – 330-750 kV;
ultravisoki napon (UHV) – preko 1000 kV.
Prema konfiguraciji, razlikuju se električne mreže:
1. Otvoreno;
2. Otvoreno, rezervisano;
3. Zatvoreno.
Otvorene mreže su one koje se napajaju iz jedne tačke i prenose električnu energiju potrošaču samo u jednom smjeru. Mreže otvorene petlje su glavne, radijalne i radijalno-kičmene (razgranate). U otvorenim redundantnim mrežama, ako dođe do nestanka struje duž jednog od dalekovoda, ručno ili automatski se uključuje rezervni kratkospojnik, preko kojeg se obnavlja napajanje isključenih potrošača. Zatvorene mreže su one koje napajaju potrošače sa najmanje dvije strane.
Vrste šema: a- autoput; b- linija sa ravnomjerno raspoređenim opterećenjem; c - radijalna šema; d - radijalno-glavni krug.
Glavna linija je linija sa srednjim izvodima snage duž linije. U graničnom slučaju, kako se broj opterećenja povećava, dobija se linija sa ravnomjerno raspoređenim opterećenjem, tj. gustina opterećenja po jedinici dužine je ista za bilo koju sekciju. Radijalne linije potiču iz jedne tačke u mreži.
Zatvorene mreže su mreže koje imaju kola (cikluse) formirana od električnih vodova i transformatora.
Primjeri zatvorenih električnih mreža:
a - jednonaponska mreža; b- dvonaponska mreža.
Zatvorene mreže također uključuju mreže koje imaju više izvora napajanja. Jedna od ovih shema je takozvani dvosmjerni vod napajanja.
Primjer zatvorenih električnih mreža s nekoliko izvora napajanja:
Na osnovu izvršenih funkcija razlikuju se:
Backbone mreže;
Mreže napajanja;
Distributivne mreže.
Mreže za formiranje sistema napona 330-1150 kV obavljaju funkcije formiranja jedinstvenih elektroenergetskih sistema, objedinjujući moćne elektrane i osiguravajući njihovo funkcioniranje kao jedinstveni upravljački objekt i istovremeno osiguravajući prijenos električne energije iz moćnih elektrana. . Ove mreže provode sistemske komunikacije, tj. veoma duge veze između elektroenergetskih sistema. Njihov način rada kontrolira Unified Dispatch Control Manager (UDC). ODU uključuje nekoliko regionalnih energetskih sistema - regionalnih energetskih odjela (REU).
Mreže snabdevanja Predviđeni su za prenos električne energije od trafostanice sistemoformirajuće mreže i djelimično od autobusa elektrana 110-220 kV do energetskih centara (CP) distributivnih mreža - podstanica.
Mreže napajanja su obično zatvorene. Napon ovih mreža je ranije bio 110-220 kV. Kako raste opterećenje, snaga elektrana i dužina električnih mreža povećavaju napon mreža. U posljednje vrijeme napon napojnih mreža je ponekad 330-500 kV. Mreže 110-220 kV su obično administrativno podređene REU. Njihov način rada kontrolira REU kontroler.
Distributivna mreža namenjen za prenos električna energija na kratkim udaljenostima od autobusa nižih podstanica "U" okruga do industrijskih, urbanih i ruralnih potrošača. Takve distributivne mreže obično otvoren ili radi u režimu otvorene petlje.
Po lokaciji i prirodi potrošača mreže se razlikuju:
Industrial;
Urban;
Rural;
Elektrificirane željeznice;
Magistralni naftovod i gasovod.
Ranije su se takve mreže izvodile s naponom od 35 kV i manje, a sada - do 110, pa čak i 220 kV. Preovlađujući distributivni napon je 10 kV, rjeđe se koriste mreže od 6 kV. Napon 35 kV se široko koristi za stvaranje energetskih centara za mreže od 6,10 kV uglavnom u ruralnim područjima. Prijenos e-pošte energije na naponu od 35 kV direktno potrošačima, tj. 35/0,4 kV transformacija se rjeđe koristi.
Za napajanje velikih industrijskih preduzeća i velikih gradova, vrši se duboki visokonaponski ulaz, tj. izgradnja trafostanica primarnog napona 110-500 kV u blizini teretnih centara.
Interne mreže za napajanje velikih gradova su 110 kV mreže, u nekim slučajevima uključuju i duboke 220/10 kV izolacije.
Poljoprivredne mreže rade na naponu od 0,4-110 kV.
Na osnovu svog dizajna razlikuju se mreže:
Zrak;
Cable;
Dirigenti industrijskih poduzeća;
Ožičenje unutar zgrada i objekata.
Potrošači.
- Backbone mreže: mreže koje povezuju pojedine regije, države i njihove najveće izvore i centre potrošnje. Odlikuje se ultra-visokim i visoki nivo napon i veliki tokovi snage (gigavati).
- Regionalne mreže: mreže regionalnog nivoa (u Rusiji - nivo konstitutivnih entiteta Federacije). Napajaju se iz magistralnih mreža i vlastitih regionalnih izvora napajanja, a opslužuju velike potrošače (grad, regija, preduzeće, teren, transportni terminal). Karakteriziraju ga visoki i srednji naponski nivoi i veliki tokovi snage (stotine megavata, gigavata).
- Distributivne mreže, distributivne mreže. Pokreću ih regionalne mreže. Obično nemaju vlastite izvore energije, opslužuju srednje i male potrošače (unutarblokovske i seoske mreže, preduzeća, mala ležišta, transportna čvorišta). Karakteriziraju ga srednji i niski naponski nivoi i mali tokovi snage (megavati).
- Interne mreže: distribuira struju mali prostor- unutar gradske četvrti, sela, bloka, fabrike. Često imaju samo 1 ili 2 priključka za napajanje iz vanjske mreže. U isto vrijeme, ponekad imaju vlastiti rezervni izvor napajanja. Karakteriziraju ga niski naponski nivoi i mali tokovi snage (stotine kilovata, megavata).
- Ožičenje: mreže najnižeg nivoa - zasebna zgrada, radionice, lokali. Često se razmatra zajedno sa interne mreže. Karakteriziraju ga niski i kućni naponi i mali tokovi snage (desetine i stotine kilovata).
- AC trofazna struja: većina mreža visokog, srednjeg i niskog napona, magistralne, regionalne i distributivne mreže. Naizmjenična električna struja se prenosi kroz tri žice na način da se faza naizmjenične struje u svakoj od njih pomakne u odnosu na ostale za 120°. Svaka žica i naizmjenična struja u njoj se nazivaju "faza". Svaka "faza" ima određeni napon u odnosu na uzemljenje, koje djeluje kao četvrti provodnik.
- AC jednofazna struja: većina kućanskih električnih mreža, terminalne potrošačke mreže. Naizmjenična struja se prenosi do potrošača iz razvodne ploče ili trafostanice preko dvije žice (tzv. “faza” i “nula”). “Nulti” potencijal se poklapa sa potencijalom zemlje, ali “nula” se strukturno razlikuje od žice za uzemljenje.
- D.C: većina kontaktnih mreža, neke mreže autonomnog napajanja, kao i niz posebnih ultravisokih i ultravisokih naponskih mreža, koje su još uvijek ograničene distribucije.
Principi rada
Električne mreže vrše prenos, distribuciju i transformaciju električne energije u skladu sa mogućnostima izvora i zahtjevima potrošača.
Izmjenična struja
Većina velikih izvora električne energije – elektrana – grade se pomoću generatora naizmjenične struje. Osim toga, amplituda napona naizmjenične struje može se lako mijenjati pomoću transformatora, što omogućava povećanje i smanjenje napona u širokom rasponu. Glavni potrošači električne energije također su usmjereni na direktno korištenje naizmjenične struje. Svjetski standard za proizvodnju, prijenos i konverziju električne energije je korištenje naizmenična trofazna struja. U Rusiji i evropskim zemljama, industrijska frekvencija struje je 50 herca, u SAD-u, Japanu i nizu drugih zemalja - 60 herca.
Monofaznu naizmjeničnu struju koriste mnogi potrošači u domaćinstvu a dobija se od trofazne naizmjenične struje spajanjem potrošača u grupe po fazama. U ovom slučaju, svakoj grupi potrošača dodjeljuje se jedan od tri faze, i druga žica (“nula”) koja se koristi tokom prijenosa jednofazna struja, zajednički je za sve grupe i utemeljen je na svojoj početnoj tački.
Klase napona
Prilikom prijenosa velikih električna energija Pri niskom naponu dolazi do velikih omskih gubitaka zbog velike vrijednosti struja koja teče. Formula δS = I²R opisuje gubitak snage kao funkciju otpora linije i protoka struje. Da bi se smanjili gubici, struja koja teče se smanjuje: kada se struja smanji za 2 puta, omski gubici se smanjuju za 4 puta. Prema formuli ukupne električne snage S = I×U, za prijenos iste snage pri smanjenoj struji, potrebno je povećati napon za isti iznos. Stoga je preporučljivo prenositi velike snage na visokim naponima. Međutim, izgradnja visokonaponskih mreža povezana je s nizom tehničkih poteškoća; Osim toga, direktna potrošnja električne energije visokog napona izuzetno je problematična za krajnje potrošače.
U tom smislu, mreže su podijeljene u sekcije sa različitim klasa napona(nivo napona). Trofazne mreže, prenosnici velikih snaga, imaju sledeće naponske klase: od 750 kV i više (1150 kV, 1500 kV) - ultravisoke, 750 kV, 500 kV, 330 kV - ultra visoke, 220 kV, 110 kV - VN, visoke napon, 35 kV - CH-1, prosječni prvi napon, 20 kV, 10 kV, 6 kV, 1 kV - CH-2, prosječni drugi napon, 0,4 kV, 220 V, 110 V i ispod - NN, niski napon.
Po pravilu, izvorni generatori i potrošači rade na niskom nazivnom naponu. Gubici energije u vodovima su obrnuto proporcionalni kvadratu napona, stoga je za smanjenje gubitaka korisno prenositi električnu energiju na visokim naponima. Za to se na izlazu iz generatora povećava, a na ulazu potrošača smanjuje pomoću transformatora.
Struktura mreže
Električna mreža može imati vrlo složenu strukturu, determiniranu teritorijalnom lokacijom potrošača, izvorima, zahtjevima pouzdanosti i drugim faktorima. Mreža uključuje dalekovode koji povezuju trafostanice. Linije mogu biti jednostruke ili dvostruke ( dvostruki lanac), imaju grane ( slavine). U pravilu, nekoliko linija pristupa trafostanicama. Unutar trafostanice vrši se konverzija napona i tokovi električne energije se distribuiraju između odgovarajućih vodova. Električni prekidači se koriste za povezivanje vodova i opreme unutar trafostanica. komutator (električni) ) raznih vrsta.
Za vizualno predstavljanje strukture mreže koristi se poseban nacrt mrežnog dijagrama, jednolinijski dijagram, predstavlja tri tri žice faze u obliku jedne linije. Na dijagramu su prikazani vodovi, sekcije i sistemi sabirnica, sklopke, transformatori i zaštitni uređaji.
Struktura mreže za napajanje može se dinamički mijenjati prebacivanjem prekidača. Ovo je neophodno za isključivanje hitnih delova mreže, za privremeno isključenje delova tokom popravki. Struktura mreže se također može promijeniti radi optimizacije električni način rada mreže.
Osnovne mrežne komponente
Mrežu napajanja odlikuje činjenica da povezuje geografski udaljene tačke izvora i potrošača. To se radi pomoću dalekovoda - posebnog inženjerske konstrukcije, koji se sastoji od provodnika električna struja(žica - goli provodnik, ili kabl - izolovani provodnik), konstrukcije za postavljanje i polaganje (nosači, nadvožnjaci, kanali), izolaciona sredstva (okačeni i potporni izolatori) i zaštita (kablovi za zaštitu od groma, odvodnici, uzemljenje).
Bilješke
vidi takođe
| Energija struktura po proizvodima i industrijama |
||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Elektroprivreda: struja |
|
 |
||||||||||||||||||||||||||
| Opskrba toplinom: toplotnu energiju |
||||||||||||||||||||||||||||
| Decentralizovano | ||||||||||||||||||||||||||||
| Toplotna mreža | ||||||||||||||||||||||||||||
industrija :
gorivo
| Organic |
|
Električna mreža — set trafostanica, distributivni uređaji i priključne električne vodove koji se nalaze u cijelom okrugu, naselje, potrošač električne energije.
Električne mreže se obično klasificiraju prema namjeni (području primjene), karakteristikama mjerila i vrsti struje.
Svrha, obim
Mreže opće namjene : napajanje za kućne, industrijske, poljoprivredne i transportne potrošače.
Mreže autonomnog napajanja: napajanje mobilnih i autonomnih objekata (vozila, brodovi, avioni, svemirske letjelice, autonomne stanice, roboti itd.)
Mreže tehnoloških objekata: napajanje proizvodnih objekata i drugokomunalne mreže.
Kontakt mreža : posebna mreža koja se koristi za prijenos električne energije do vozila koja se kreću duž nje (lokomotiva, tramvaj, trolejbus, metro).
Karakteristike skale, dimenzije mreže
Backbone mreže: povezivanje mreže pojedinačne regije, zemlje i njihovi najveći izvori i centri potrošnje. Karakteriziraju ga ultravisoki i visoki naponski nivoi i veliki tokovi snage (gigavati).
Regionalne mreže: mreže regionalnog nivoa (region, region). Napajaju se iz magistralnih mreža i vlastitih regionalnih izvora napajanja, a opslužuju velike potrošače (grad, regija, preduzeće, teren, transportni terminal). Karakteriziraju ga visoki i srednji naponski nivoi i veliki tokovi snage (stotine megavata, gigavata).
Distributivne mreže, distributivne mreže. Pokreću ih regionalne mreže. Obično nemaju vlastite izvore energije, opslužuju srednje i male potrošače (unutarblokovske i seoske mreže, preduzeća, mala polja, transportna čvorišta). Karakteriziraju ga srednji i niski naponski nivoi i mali tokovi snage (megavati).
Interne mreže : distribuira struju na malom prostoru - unutar gradske četvrti, sela, bloka, fabrike. Često imaju samo 1 ili 2 priključka za napajanje iz vanjske mreže. U isto vrijeme, ponekad imaju vlastiti rezervni izvor napajanja. Karakteriziraju ga niski naponski nivoi i mali tokovi snage (stotine kilovata, megavata).
Ožičenje: mreže najnižeg nivoa - zasebna zgrada, radionica, prostorija. Često se razmatra u kombinaciji sa intranetima. Karakteriziraju ga niski i kućni naponi i mali tokovi snage (desetine i stotine kilovata).
Vrsta struje
AC trofazna struja: većina mreža visokog, srednjeg i niskog napona, magistralne, regionalne i distributivne mreže.Naizmjenična električna strujaprenosi preko tri žice na način dafazaAC u svakom od njih je pomaknut u odnosu na ostale za 120°. Svaka žica i naizmjenična struja u njoj nazivaju se "faza". Svaka "faza" ima određeni napon u odnosu na uzemljenje, koje djeluje kao četvrti provodnik.
AC jednofazna struja: većina kućanskih električnih mreža, terminalne potrošačke mreže. Izmjenična struja se prenosi do potrošača iz centrala ili trafostanice preko dvije žice (tzv. “faza” i “nula”). “Nulti” potencijal se poklapa s potencijalom zemlje, ali “nula” se strukturno razlikuje od žiceuzemljenje.
D.C : većina kontaktnih mreža, neke mreže autonomnog napajanja, kao i niz posebnih ultravisokih i ultravisokih naponskih mreža, koje su još uvijek ograničene distribucije.
Principi rada električne mreže
Električne mreže vrše prenos, distribuciju i transformaciju električne energije u skladu sa mogućnostima izvora i zahtjevima potrošača.
Izmjenična struja
Većina glavnih izvora električne energije suelektrane- izgrađen od generatora naizmjenične struje. Osim toga, amplituda izmjeničnog napona može se lako promijeniti pomoćutransformatori, što vam omogućava povećanje i smanjenje napona u širokom rasponu. Glavni potrošači električne energije također su usmjereni na direktno korištenje naizmjenične struje. Svjetski standard za proizvodnju, prijenos i konverziju električne energije je korištenje naizmenična trofazna struja. INRusijaIevropske zemlje industrijska frekvencija struje je 50herca, VSAD, Japani niz drugih zemalja - 60 herca.
Monofaznu naizmjeničnu struju koriste mnogi potrošači u domaćinstvu i dobiva se izmjeničnom strujomtrofazna strujakombinovanjem potrošača u grupe po fazama. U ovom slučaju, svakoj grupi potrošača dodjeljuje se jedna od tri faze, a druga žica („nula“), koja se koristi pri prijenosu jednofazne struje, zajednička je za sve grupe i na svojoj početnoj tačkiutemeljeno.
Klase napona
Prilikom prijenosa velike električne energije na niskom naponu dolazi do velikih omskih gubitaka zbog velikih vrijednosti struje koja teče. Formula δS = I²R opisuje gubitak snage u zavisnosti od otpora linije i struje koja teče. Da bi se smanjili gubici, struja koja teče se smanjuje: kada se struja smanji za 2 puta, omski gubici se smanjuju za 4 puta. Prema formuli S = IU, za prijenos iste snage pri smanjenoj struji, potrebno je povećati napon za isti iznos. Stoga je preporučljivo prenositi velike snage na visokim naponima. Međutim, izgradnjavisokonaponskih mrežapovezana je s nizom tehničkih poteškoća; Osim toga, direktna potrošnja električne energije visokog napona izuzetno je problematična za krajnje potrošače.
U tom smislu, mreže su podijeljene u sekcije sa različitim klasa napona(nivo napona). Trofazne mreže koje prenose veliku snagu imaju sljedeće naponske klase: od 1000 kV i više (1150 kV, 1500 kV) - ultravisoke, 1000 kV, 500 kV, 330 kV - ultra visoke, 220 kV, 110 kV - VN , visoki napon, 35 kV - CH-1, prosječni prvi napon, 20 kV, 10 kV, 6 kV, 1 kV - CH-2, prosječni drugi napon, 0,4 kV, 220 V, 110 V i ispod - NN, niski napon .
Konverzija napona
Po pravilu, izvorni generatori i potrošači rade na niskom nazivnom naponu. Gubici energije u vodovima su obrnuto proporcionalni kvadratu napona, stoga je za smanjenje gubitaka korisno prenositi električnu energiju na visokim naponima. Da biste to učinili, na izlazu iz generatora se povećava, a na ulazu potrošača se smanjuje korištenjemtransformatori.
Struktura mreže
Električna mreža može imati vrlo složenu strukturu, determiniranu teritorijalnom lokacijom potrošača, izvorima, zahtjevima pouzdanosti i drugim faktorima. Mreža ističedalekovodi, koji povezujutrafostanice. Vodovi mogu biti jednostruki ili dvostruki (dvostruki) i imaju ogranke (odvodni vodovi). U pravilu, nekoliko linija pristupa trafostanicama. Unutar trafostanice vrši se konverzija napona i tokovi električne energije se distribuiraju između odgovarajućih vodova. Koriste se za povezivanje vodova i opreme unutar trafostanicaelektrični prekidačirazne vrste.
Za vizualno predstavljanje strukture mreže koristi se poseban nacrt mrežnog dijagrama, jednolinijski dijagram, koji predstavlja tri žice od tri faze u obliku jedne linije. Na dijagramu su prikazani vodovi, sekcije i sistemi sabirnica, sklopke, transformatori i zaštitni uređaji.
Struktura mreže za napajanje može se dinamički mijenjati prebacivanjem prekidača. Ovo je neophodno za isključivanje hitnih delova mreže, za privremeno isključenje delova tokom popravki. Struktura mreže se također može promijeniti radi optimizacijeelektrični način radamreže.
Osnovne mrežne komponente
Mrežu napajanja odlikuje činjenica da povezuje geografski udaljene tačke izvora i potrošača. Ovo se radi pomoćudalekovodi- posebne inženjerske konstrukcije koje se sastoje od električnih provodnika (žice- goli provodnik, ili kabl - izolovani provodnik), konstrukcije za postavljanje i polaganje (podržava, nadvožnjaci, kanali), izolaciona sredstva (ovjesni i potporni izolatori) i zaštita (kablovi za zaštitu od groma, odvodnika, uzemljenje).