Как передается электроэнергия потребителям по сети 0,4 кв

Ни для кого не секрет, что электричество в наш дом попадает от электростанций, являющихся основными источниками электроэнергии.

Однако между нами (потребителями) и станцией может быть сотни километров и через все это дальнее расстояние ток должен каким-то образом передаваться с максимальным КПД.

В этой статье мы, собственно, и рассмотрим, как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям.

Маршрут транспортировки электричества

Итак, как мы уже сказали, начальной точкой является электрическая станция, которая, собственно, и генерирует электроэнергию. На сегодняшний день основными видами электростанций являются гидро- (ГЭС), тепло- (ТЭС) и атомные (АЭС). Помимо этого бывают солнечные, ветровые и геотермальные эл. станции.

Далее от источника электричество передается к потребителям, которые могут находиться на дальних расстояниях. Чтобы осуществить передачу электроэнергии, нужно повысить напряжение с помощью повышающих трансформаторов (напряжение могут повысить вплоть до 1150 кВ, в зависимости от расстояния).

Почему электроэнергия передается при повышенном напряжении? Все очень просто.

 Вспомним формулу электрической мощности — P=UI, тогда если передавать энергию к потребителю, то чем выше напряжение на линии электропередач — тем меньше ток в проводах, при той же потребляемой мощности.

Благодаря этому можно строить ЛЭП с большим напряжением, уменьшив сечение проводов, по сравнению с ЛЭП с низшим напряжением. Значит и сократятся расходы на строительство — чем тоньше провода, тем они дешевле.

Соответственно от станции электричество передается на повышающий трансформатор (при необходимости), а после этого с помощью ЛЭП осуществляется передача электроэнергии на ЦРП (центрально распределительные подстанции). Последние, в свою очередь, находятся в городах или в близком расстоянии от них. На ЦРП происходит понижение напряжения до 220 или же 110 кВ, откуда электроэнергия передается к подстанциям.

Далее напряжение еще раз понижают (уже до 6-10 кВ) и происходит распределение электрической энергии по трансформаторным пунктам, именуемым также ТП.

К трансформаторным пунктам электричество может передаваться не по ЛЭП, а подземной кабельной линией, т.к. в городских условиях это будет более целесообразно.

Дело в том, что стоимость полосы отчуждения в городах достаточно высокая и более выгодно будет прокопать траншею и заложить кабель в ней, нежели занимать место на поверхности.

От трансформаторных пунктов электроэнергия передается к многоэтажным домам, постройкам частного сектора, гаражному кооперативу и т.д. Обращаем ваше внимание на то, что на ТП напряжение еще раз понижается, уже до привычных нам 0,4 кВ (сеть 380 вольт).

Если кратко рассмотреть маршрут передачи электроэнергии от источника к потребителям, то он выглядит следующим образом: электростанция (к примеру, 10 кВ) – повышающая трансформаторная подстанция (от 110 до 1150 кв) – ЛЭП – понижающая трансформаторная подстанция – ТП (10-0,4 кВ) – жилые дома.

Вот таким способом электричество передается по проводам в наш дом. Как вы видите, схема передачи и распределения электроэнергии к потребителям не слишком сложная, все зависит от того, насколько большое расстояние.

• Наглядно увидеть, как электрическая энергия поступает в города и доходит до жилого сектора, вы можете на картинке ниже:
• 
• 
• Более подробно об этом вопросе рассказывают эксперты:

Как электричество поступает от источника к потребителю

Что еще важно знать

Также хотелось пару слов сказать о моментах, которые пересекаются с этим вопросом. Во-первых, уже достаточно долго проводятся исследования на тему того, как осуществить передачу электроэнергии без проводов.

Существует множество идей, но самым перспективным на сегодняшний день решением является использование беспроводной технологии WI-Fi.

Учёные из Вашингтонского университета выяснили, что этот способ вполне реален и приступили к более подробному исследованию вопроса.

Во-вторых, на сегодняшний день по ЛЭП передается переменный ток, а не постоянный.

Это связано с тем, что преобразовательные устройства, которые сначала выпрямляют ток на входе, а потом снова делают его переменным на выходе, имеют достаточно высокую стоимость, что экономически не целесообразно.

Однако все же пропускная способность линий электропередач постоянного тока в 2 раза выше, что также заставляет думать над тем, как ее более выгодно осуществить.

Вот мы и рассмотрели схему передачи электричества от источника к дому. Надеемся, вам стало понятно, как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям и почему для этого используют высокое напряжение.

Будет интересно прочитать:

Потери в сетях электроснабжающих организаций Удмуртской Республики и пути их снижения. Нормирование технологических потерь электрической энергии

Потери электроэнергии в электрических сетях являются экономическим показателем состояния сетей. По мнению международных экспертов в области энергетики относительные потери электроэнергии при ее передаче в электрических сетях не должны превышать 4%. Потери электроэнергии на уровне 10 % можно считать максимально допустимыми.

• На основании уровня потерь электроэнергии можно сделать выводы о необходимости и объеме внедрения энергосберегающих мероприятий.
• Фактические потери определяют как разность электроэнергии, поступившей в сеть отпущенной из сети потребителям, их можно разделить на три составляющие:
• 1) технические потери электроэнергии, обусловленные физическими процессами в проводах и электрооборудовании, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям, включают в себя расход электроэнергии на собственные нужды подстанций;
• 2) потери электроэнергии, обусловленные погрешностью системы учета, как правило, представляют недоучет электроэнергии, обусловленный техническими характеристиками и режимами работы приборов учета электроэнергии на объекте;

3) коммерческие потери, обусловленные несанкционированным отбором мощности электроэнергии, несоответствием оплаты за электроэнергию бытовыми потребителями показаниям счетчиков и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии.

Коммерческие потери не имеют самостоятельного математического описания и, как следствие, не могут быть рассчитаны автономно.

Их значение определяют как разницу между фактическими  потерями и суммой первых двух составляющих, представляющих собой технологические потери.

Ниже приведена структура технологических потерь электрической энергии на примере одного из городов Удмуртской Республики (в городских электрических сетях) на рисунках 1, 2 и на примере крупного промышленного предприятия с функциями электросетевой организации (ЭСО) на рисунках 3÷6.

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4	Рис.5

Рис.6

В структуре ТПЭ городских электрических сетей можно выделить две крупные составляющие потерь: наибольшую долю потерь эл. энергии составляют нагрузочные потери в ЛЭП 6(10)и 0,4кВ (8,95% от отпуска электроэнергии в сеть предприятия), что составляет 76% в общей структуре потерь.

70% всех потерь в ЛЭП приходится на линии 0,4кВ (рис.

2), что является следствием большой протяженности линий 0,4кВ, наличия «узких мест» с низкой пропускной способностью линий, увеличения мощностей абонентов и вновь подключаемых объектов на этих участках потери являются наиболее высокими, ухудшения электротехнических показателей линий в результате их длительной эксплуатации; вторая крупная составляющая – это потери на холостой ход трансформаторов 6(10)/0,4кВ (1,65% от отпуска электроэнергии в сеть предприятия) или 14% от всех потерь электроэнергии. Величина потерь на холостой ход трансформаторов обусловлена наличием избыточных мощностей трансформаторов и неоптимальными режимами их работы.

Несмотря на то, что режим работы и нагрузки сетей промышленного предприятия с функциями ЭСО отличаются от городских электрических сетей, соотношение составляющих потерь эл. энергии в их структуре на большинстве промышленных предприятий сохраняется.

Нагрузочные потери в ЛЭП 110÷0,4кВ (на отдельно взятом промышленном предприятии) составляют 3,9% от отпуска электроэнергии в сеть, из них наибольшая доля потерь в линиях 0,4кВ – 89,8% (от суммарных потерь в ЛЭП), что свидетельствует о неоптимальном выборе центров питания в цехах предприятия для подключения субабонентов и производственных нужд. Как следствие, линии 0,4 кВ имеют значительную протяженность и высокие потери. Соотношение нагрузочных потерь электроэнергии в трансформаторах 110кВ и 6(10)/0,4кВ (рис. 5) примерно одинаковое, несмотря на численное преимущество трансформаторов 6(10) кВ; доля потерь на холостой ход трансформаторов 6(10)/0,4кВ составляет 64% от суммарных потерь на холостой ход в трансформаторах 110÷6(10)/0,4кВ,  это свидетельствует о избыточной трансформаторной мощности (6(10)/0,4кВ) на предприятии. Как показывает статистика, загрузка трансформаторов 6(10)/0,4кВ на большинстве предприятий не превышает 25%.

1. В качестве первичного критерия достоверности расчета могут использоваться приведенные ниже предельные значения технологических потерь по уровням напряжения от отпуска в сеть без учета объема передачи электроэнергии потребителям, непосредственно подключенным к шинам подстанций:
2. 220-110 кВ –  до 6 %;
3. 35 кВ – до 8 %;
4. 6(10) кВ – до 10 %;
5. 0,4 кВ – до 14 %;

Фактические потери электроэнергии должны стремиться к технологическим. Во многих организациях не ведется учет фактических потерь электрической энергии.

Бывают случаи, когда фактические потери превышают технологические в 1,5÷2 раза, преимущественно это бывает из-за того, что электрические сети собраны из бывших бесхозяйных объектов, которые, как правило, находятся на большом расстоянии от центров питания (ПС 35кВ и выше), уровни напряжения в максимум нагрузки в сети 6-10кВ электросетевой компании, которая поставляет электрическую энергию снижаются на 5-10%, соответственно снижение напряжения происходит в сети 0,4кВ, вследствие этого удельные потери превышают среднестатистические.

За нетехническую (коммерческую) составляющую фактических потерь электроэнергии ЭСО платит из собственных средств, разница между фактическими и технологическими потерями не компенсируется.

Для снижения фактических потерь электрической энергии разрабатываются программы по энергосбережению с полным перечнем мероприятий, направленных на снижение потерь электроэнергии в сетях ЭСО, мероприятия делятся на три основных типа: организационные, технические и мероприятия по совершенствованию систем расчетного и технического учета электроэнергии. Данные мероприятия имеют долгосрочную (несколько лет) перспективу и значительный экономический эффект.

Нормирование электрической энергии активно развивается с 2006 года.

Работа в области нормирования технологических потерь электрической энергии осуществляется в соответствии с Инструкциями, утвержденными Приказом Минэнерго РФ от 30.12.2008 года №326.

Целью нормирования потерь электрической энергии являются снижение или поддержание потерь на технико-экономически обоснованном уровне.

Нормирование технологических потерь электрической энергии (ТПЭ) носит обязательный характер для регулируемых организаций, подразумевает выполнение работ по расчету нормативов технологических потерь электрической энергии (НТПЭ) и проведение экспертизы материалов, обосновывающих НТПЭ. Данный вид работ определен Приказом Минпромэнерго РФ от 01.11.2007 № 470 (Об утверждении административного регламента Министерства промышленности и энергетики РФ по исполнению государственных функций по утверждению НТПЭ при ее передаче по эл. сетям).

Процедура нормирования ТПЭ проводится в следующем порядке: расчет и экспертизу материалов, обосновывающих НТПЭ проводят независимые сертифицированные экспертные организации, затем все материалы направляются в Минэнерго РФ.

Прием материалов, обосновывающих значения нормативов, проводится в Минэнерго РФ до 1 декабря.

С учетом сроков проведения экспертизы и времени доставки материалов в Минэнерго РФ, окончательные расчеты и обосновывающие материалы от электросетевых организаций в экспертную организацию на экспертизу должны поступить не позднее середины октября.

Результатом выполнения работ по нормированию технологических потерь электрической энергии является приказ Минэнерго РФ об утверждении НТПЭ, включающий в себя величину утвержденных нормативов и сроки действия нормативов. Заявителю направляется выписка из приказа с приложением утвержденных нормативов, заверенная печатью Минэнерго РФ.

Выписка из Приказа Минэнерго РФ с приложением утвержденных нормативов, направляемая в адрес энергоснабжающей организации, является официальным подтверждающим документом, обосновывающим нормативы, т.к.

согласно положению статьи 252 Налогового Кодекса, для целей налогообложения прибыли организаций при отнесении к материальным расходам технологических потерь при производстве или транспортировке важным является факт экономической обоснованности и документального подтверждения (технологические потери при производстве или транспортировке приравниваются к материальным расходам для целей налогообложения прибыли согласно Письму Минфина России от 01.11.2005 г. №03-03-04/1/32 в соответствии с подпунктом 3 пункта 7 статьи 254 Налогового Кодекса РФ).

После получения выписки из приказа Минэнерго РФ об утверждении НТПЭ регулируемая организация направляет документы (выписку из приказа Минэнерго РФ об утверждении НТПЭ, пояснительную записку к расчету НТПЭ, экспертное заключение, материалы, обосновывающие расчет НТПЭ, заполненные формы документов для установления тарифов) в регулирующие территориальные органы, согласно требованиям регулирующего федерального или регионального органа (для субъектов Российской Федерации это региональная энергетическая комиссия (РЭК) республики или края). Регулирующий орган рассматривает представленные электросетевой организацией материалы и принимает решение о утверждении тарифа.

• Индивидуальный тариф для ЭСО на услуги по передаче электрической энергии, складывается из:
• 1) ставки на содержание электрических сетей;
• 2) ставки на оплату технологического расхода (потерь) электроэнергии.
• Размер тарифа на услуги по передаче электрической энергии рассчитывается в виде экономически обоснованной ставки, которая дифференцируется по четырем уровням напряжения в точке подключения потребителя к электрической сети рассматриваемой организации: на высоком напряжении: (ВН) 110 кВ и выше; на среднем первом напряжении: (СН1) 35 кВ; на среднем втором напряжении: (СН II) 6-10 кВ; на низком напряжении: (НН) 0,4 кВ и ниже.
• При определении тарифа на услуги по передаче электрической энергии  по указанным четырем уровням напряжения не учитываются сети потребителей, находящиеся у них на правах собственности или иных законных основаниях при условии, что содержание, эксплуатация и развитие этих сетей производятся за счет средств указанных потребителей.
• Размер платы за услуги по передаче электрической энергии рассчитывается для каждой региональной сетевой организации.
• При расчете платы за услуги по передаче электрической энергии по выделенным участкам электросетей, учитываются только те расходы ЭСО, которые необходимы для содержания указанных участков электросетей, компенсации возникающих в них потерь электрической энергии и резервного питания потребителя.
• Энергоснабжающие организации должны обосновывать уровень потерь электроэнергии, который они считают целесообразным включить в тариф, а энергетические комиссии — анализировать эти обоснования и принимать или корректировать их.
• Стоимость проведения экспертизы обоснованно учитывается в расходах электросетевой организации при формировании тарифов в РЭК.
• После утверждения региональным регулирующим органом индивидуального тарифа для ЭСО на услуги по передаче электрической энергии, ЭСО заключает с энергосбытовой организацией договор купли-продажи электрической энергии с целью компенсации потерь, данный договор необходим ЭСО для покупки потерь электрической энергии (учитываются в общем объеме поступаемой в сеть ЭСО электроэнергии) на определенных условиях (тариф на покупку потерь электроэнергии утверждается регулирующим органом по республике или краю независимо от регулируемых ЭСО). К началу регулируемого года у каждой электросетевой организации должны быть заключены три договора:
• 1) договор энергоснабжения (заключается ЭСО с компанией-транспортером электрической энергии в том случае, если у ЭСО есть собственное потребление электрической энергии);
• 2) договор купли-продажи электрической энергии (заключается ЭСО с энергосбытовой компанией на покупку потерь электрической энергии с целью их последующей компенсации компанией-транспортером электрической энергии).
• 3) договор на оказание услуг по передаче электрической энергии (заключается ЭСО с компанией-транспортером электрической энергии на передачу электроэнергии субабонентам по индивидуальному тарифу, так же по данному договору компенсируются потери электрической энергии при передаче ее по сетям ЭСО).
•  АНО «Агентство по энергосбережению УР», созданное при поддержке Правительства Удмуртской Республики является экспертной организацией, с 2006 года оказывает услуги по расчету и экспертизе нормативов технологических потерь электрической энергии (в сертифицированных программных комплексах РТП 3, ПРОГРЭС++) и разработке программ по энергосбережению с полным перечнем энергосберегающих мероприятий.

Электрическая сеть

Высоковольтная линия электропередачи

Электрическая сеть — совокупность электроустановок, предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от электростанции к потребителю.

Классификация электрических сетей

1. Назначение, область применения
   • Сети общего назначения: электроснабжение бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и транспортных потребителей.
   • Сети автономного электроснабжения: электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда, самолёты, космические аппараты, автономные станции, роботы и т. п.). См. также: Бортовая сеть.
   • Сети технологических объектов: электроснабжение производственных объектов и других инженерных сетей.
   • Контактная сеть: специальная сеть, служащая для передачи электроэнергии на движущиеся вдоль неё транспортные средства (локомотив, трамвай, троллейбус, метро).
2. Масштабные признаки, размеры сети
   • Магистральные сети: сети, связывающие отдельные регионы, страны и их крупнейшие источники и центры потребления. Характерны сверхвысоким и высоким уровнем напряжения и большими потоками мощности (гигаватты).
   • Региональные сети: сети масштаба региона (в России — уровня субъектов Федерации). Имеют питание от магистральных сетей и собственных региональных источников питания, обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал). Характерны высоким и средним уровнем напряжения и большими потоками мощности (сотни мегаватт, гигаватты).
   • Районные сети, распределительные сети: имеют питание от региональных сетей. Обычно не имеют собственных источников питания, обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия, небольшие месторождения, транспортные узлы). Характерны средним и низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (мегаватты).
   • Внутренние сети: распределяют электроэнергию на небольшом пространстве — в рамках района города, села, квартала, завода. Зачастую имеют всего 1 или 2 точки питания от внешней сети. При этом иногда имеют собственный резервный источник питания. Характерны низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (сотни киловатт, мегаватты).
   • Электропроводка: сети самого нижнего уровня — отдельного здания, цеха, помещения. Зачастую рассматриваются совместно с внутренними сетями. Характерны низким и бытовым уровнем напряжения и малыми потоками мощности (десятки и сотни киловатт).
3. Род тока
   • Переменный трёхфазный ток: большинство сетей высших, средних и низких классов напряжений, магистральные, региональные и распределительные сети. Переменный электрический ток передаётся по трём проводам таким образом, что фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на 120°. Каждый провод и переменный ток в нём называются «фазой». Каждая «фаза» имеет определённое напряжение относительно земли, которая выступает в роли четвёртого проводника.
   • Переменный однофазный ток: большинство сетей бытовой электропроводки, оконечных сетей потребителей. Переменный ток передаётся к потребителю от распределительного щита или подстанции по двум проводам (т.н. «фаза» и «ноль»). Потенциал «нуля» совпадает с потенциалом земли, однако конструктивно «ноль» отличается от провода заземления.
   • Постоянный ток: большинство контактных сетей, некоторые сети автономного электроснабжения, а также ряд специальных сетей сверхвысокого и ультравысокого напряжения, имеющих пока ограниченное распространение.

Принципы работы

Переменный ток

Большинство крупных источников электроэнергии — электростанции — построено с использованием генераторов переменного тока. Кроме того, амплитудное напряжение переменного тока может быть легко изменено при помощи силовых трансформаторов, что позволяет повышать и понижать напряжение в широких пределах.

Основные потребители электроэнергии также ориентированы на непосредственное использование переменного тока. Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока.

В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц, в США, Японии и ряде других стран — 60 герц.

Переменный однофазный ток используется многими бытовыми потребителями и получается из переменного трёхфазного тока путём объединения потребителей в группы по фазам. При этом каждой группе потребителей выделяется одна из трёх фаз, а второй провод («ноль»), используемый при передаче однофазного тока, является общим для всех групп и в своей начальной точке заземляется.

Классы напряжения

При передаче большой электрической мощности при низком напряжении возникают большие омические потери из-за больших значений протекающего тока. Формула δS = I²R описывает потерю мощности в зависимости от сопротивления линии и протекающего тока.

Для снижения потерь уменьшают протекающий ток: при снижении тока в 2 раза омические потери снижаются в 4 раза. Согласно формуле полной электрической мощности S = I×U, для передачи такой же мощности при пониженном токе необходимо во столько же раз повысить напряжение.

Таким образом, большие мощности целесообразно передавать при высоком напряжении.

Однако строительство высоковольтных сетей сопряжено с рядом технических трудностей; кроме того, непосредственно потреблять электроэнергию с высоким напряжением крайне проблематично для конечных потребителей.

В связи с этим сети разбивают на участки с разным классом напряжения (уровнем напряжения). Трёхфазные сети, передающие большие мощности, имеют следующие классы напряжения[1]:

• от 750 кВ и выше (1150 кВ, 1500 кВ) — Ультравысокий,
• 750 кВ, 500 кВ, 400 кВ (европейский стандарт) — Сверхвысокий,
• 330 кВ (Европа), 220 кВ, 150 кВ (Мурманская область России, юг Украины), 110 кВ (Европа) — ВН, Высокое напряжение,
• 35 кВ, 33 кВ (Европа), 20 кВ (Европа, сельские сети) — СН-1, Среднее первое напряжение,
• 10 кВ (Европа, городские сети), 6 кВ, 3 кВ — СН-2, Среднее второе напряжение,
• 24 кВ, 22 кВ, 18 кВ, 15,75 кВ (наиболее распространённое), 13 кВ, (3 кВ) — напряжение на выводах генераторов
• 0,69 кВ (европейский промышленный), 0,4 кВ (400/230В — основной стандарт), 0,23 кВ (220/127 В), 110 В (старый европейский, США бытовой) и ниже — НН, низкое напряжение.
• для безопасной работы с электроинструментом, аппаратами и машинами существуют термины FELV, PELV и SELV. Регламентируются стандартами DIN/VDE 0100-410, BS 7671, BS EN 60335, IEC 61140 Protection against electric shock и IEC 60364-4-41 Low-voltage electrical installations; правилами «AS/NZS 3000 Wiring Rules» и т. д.

Уровень напряжения (иногда «диапазон напряжения» или «тарифный уровень напряжения», или «тарифный уровень (диапазон, класс) напряжения», или «класс напряжения») – это понятие, также используемое:

• в тарифном регулировании – при установлении тарифов на передачу электроэнергии
• в применении тарифов на передачу электроэнергии в расчётах за услуги по передаче электроэнергии

По «уровням напряжения» тарифы дифференцируются, то есть различаются по величине. Чем выше «уровень напряжения», тем ниже величина тарифа. Поэтому потребители стремятся подтвердить наиболее высокий «уровень напряжения».

Преобразование напряжения

Преобразование напряжения

Как правило, генераторы источника и потребители работают с низким номинальным напряжением. Потери энергии в линиях обратно пропорциональны квадрату напряжения, поэтому для снижения потерь электроэнергию выгодно передавать на высоких напряжениях. Для этого на выходе от генератора его повышают, а на входе потребителя его понижают при помощи силовых трансформаторов.

Структура сети

Электрическая сеть может иметь очень сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими соображениями. В сети выделяют линии электропередачи, которые соединяют подстанции.

Линии могут быть одинарными и двойными (двухцепными), иметь ответвления (отпайки). К подстанциям, как правило, подходит несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями.

Для соединения линий и оборудования внутри подстанций используются электрические коммутаторы различных типов.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема, представляющая три провода трёх фаз в виде одной линии. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Структура сети электроснабжения может динамически изменяться путём переключения коммутаторов. Это необходимо для отключения аварийных участков сети, для временного отключения участков при ремонте. Структура сети также может быть изменена для оптимизации электрического режима сети.

Основные компоненты сети

Сеть электроснабжения характерна тем, что связывает территориально удалённые пункты источников и потребителей.

Это осуществляется при помощи линии электропередачи — специальных инженерных сооружений, состоящих из проводников электрического тока (провод — неизолированный проводник, или кабель — изолированный проводник), сооружений для размещения и прокладки (опоры, эстакады, каналы), средств изоляции (подвесные и опорные изоляторы) и защиты (грозозащитные тросы, разрядники, заземление).

Примечания

1. ↑ Приказ Федеральной службы по тарифам от 6 августа 2004 г. № 20-э/2 п.44

Ссылки

• Электроснабжение — статья из Большой советской энциклопедии. 
• ГОСТ 29322-92. Стандартные напряжения

Структурная схема городского электроснабжения

На рисунке ниже показана структурная схема электроснабжения города. Генераторы ГРЭС вырабатывают электроэнергию напряжением 6, 10 или 20 кВ. При таком напряжении передавать электроэнергию на большое расстояние (более 4 — 6 км) неэкономично.

Поэтому в целях уменьшения потерь мощности в линиях передачу электроэнергии на большие расстояния производят при повышенном напряжении, для чего на электростанциях имеются повышающие силовые трансформаторы Тр1, которые повышают напряжение до расчетного (35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ). На электрических понижающих подстанциях, расположенных в черте города, напряжение понижается до 6 — 10 кВ. Понижающая подстанция обычно состоит из открытой части напряжением 110 — 220 кВ и закрытой части, в которой имеется распределительное устройство напряжением 6 — 10 кВ.

• Структурная схема электроснабжения города:ЭС — государственная районная электростанция (ГРЭС),Тр1 — повышающий трансформатор при ГРЭС,Тр2 — понижающий трансформатор центра питания,ТрЗ — понижающий трансформатор в ТП, ВЛ — воздушная линия напряжением 35 — 750 кВ,РУ — распределительное устройство 6 — 10 кВ понижающей подстанции (центра питания),ПКЛ — питающая кабельная линия, РП — распределительный пункт,РКЛ — распределительная кабельная линия, ТП — трансформаторная подстанция,КЛ — кабельная линия напряжением 0,4 кВ,ВРУ — вводно-распределительное устройство в жилом доме,ГПП — главная понижающая подстанция завода,
• ЩУ — щитовое устройство напряжением 0,4 кВ в цехе завода
• Центр питания (ЦП) представляет собой распределительное устройство генераторного напряжения электростанции или распределительное устройство вторичного напряжения понижающей подстанции энергосистемы, имеющей устройство для регулирования напряжения, к которому присоединены электрические сети данного района.

В последнее время для снижения стоимости строительства понижающих подстанций распределительные устройства напряжением 6 — 10 кВ также монтируют на открытом воздухе; выполняют их в виде группы закрытых металлических шкафов комплектных распределительных устройств для наружной установки (КРУН). Силовые трансформаторы устанавливают в открытой части подстанции. Для передачи электроэнергии потребителям от РУ напряжением 6 — 10 кВ понижающей подстанции в разные точки города отходят линии. В большинстве случаев это кабельные линии, прокладываемые при выходе с подстанции в кабельных туннелях и далее в земле, а в больших городах — в городских коллекторах. Высоковольтные воздушные линии в черте городов постепенно заменяют кабельными, так как они нарушают архитектурный ансамбль и мешают развитию городского транспорта.

Как видно из рисунка, кабельная линия от ЦП проложена в распределительный пункт РП. Эта линия, не имеющая распределения электроэнергии по ее длине от ЦП до РП, называется питающей кабельной линией.

Распределительный пункт — это распределительное устройство 6 — 20 кВ, предназначенное для приема по питающим линиям электроэнергии от ЦП и передачи ее в распределительную сеть. В.

распределительный пункт входят сборные и соединительные шины, коммутационные аппараты, устройства защиты, автоматики и телемеханики, а также измерительные приборы. Распределительный пункт может быть совмещен с трансформаторной подстанцией, обслуживающей расположенных вблизи потребителей.

Из распределительного пункта по разным направлениям отходят кабельные линии РКЛ, питающие ряд трансформаторных подстанций ТП и называемые распределительными.

Трансформаторная подстанция, представляющая собой электроустановку, в которой электроэнергия трансформируется с высшего напряжения 6 — 20 кВ на низшее (до 1000В) и распределяется на этом напряжении, состоит из силовых трансформаторов, распределительных устройств напряжением до и выше 1000 В, устройств управления и вспомогательных сооружений.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) состоит из трансформаторов, распределительного (или вводного) устройства 6 — 10 кВ, распределительного устройства 0,4 кВ, токопроводов между ними, поставляемых в собранном или подготовленном для сбора виде. Открытая трансформаторная подстанция, все оборудование которой установлено на высоких конструкциях или опорах линий электропередачи, называется столбовой или мачтовой (МТП).

От трансформаторных подстанций непосредственно к потребителям отходят воздушные линии или распределительные кабели КЛ напряжением до 1000 В, проложенные к вводно- распределительным устройствам (вводам) ВРУ или распределительным щитам, находящимся в зданиях потребителей. От вводов или распределительных щитов в домах проложены магистрали (стояки), от которых в свою очередь отходят линии распределительной сети по квартирам.

Питающие кабельные линии могут быть проложены от ЦП не только в РП, где нет трансформаторов, но и в главные понижающие подстанции заводов (ГПП), где электроэнергия распределяется по распределительным кабельным линиям и преобразуется с помощью силовых трансформаторов в электроэнергию напряжением до 1000 В. В этом случае на ГПП устанавливают силовые трансформаторы и распределительный щит напряжением до 1000 В, от которого электроэнергия шинопроводами или проводами, проложенными на эстакадах или лотках, либо по кабельным линиям передается непосредственно в цехи и далее к электроприемникам. Городская электрическая сеть включает расположенные на территории данного города электроустановки, служащие для электроснабжения токоприемников и представляющие собой совокупность питающих линий от ЦП, РП и ТП, распределительных линий напряжением 6 — 10 кВ и до 1000 В и вводных устройств у потребителей.

Для организации обслуживания городских электрических сетей в зависимости от их протяженности и сложности, а также числа подстанций в электрической системе созданы один или несколько сетевых районов, а в крупных городах — управления электросетями города, подчиняющиеся непосредственно соответствующей энергосистеме.

Персонал, обслуживающий городские электросети, должен обеспечить:

• • надежное и бесперебойное снабжение электроэнергией потребителей;
• • исправное состояние всего сетевого оборудования, сооружений и линий;
• • качественную и экономичную передачу электроэнергии, т. е. подачу нормального напряжения потребителям с наименьшими потерями и материальными затратами.

Что такое электрическая сеть?

• Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их электрических линий, размещённых на территории района, населённого пункта, потребителя электрической энергии.
• Электрические сети принято классифицировать по назначению (области применения), масштабным признакам, и по роду тока.
• Назначение, область применения
• Сети общего назначения: электроснабжение бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и транспортных потребителей.

Сети автономного электроснабжения: электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда, самолёты, космические аппараты, автономные станции, роботы и т. п.

)

1. Сети технологических объектов: электроснабжение производственных объектов и других инженерных сетей.
2. Контактная сеть: специальная сеть, служащая для передачи электроэнергии на движущиеся вдоль неё транспортные средства (локомотив, трамвай, троллейбус, метро).
3. Масштабные признаки, размеры сети

Магистральные сети: сети, связывающие отдельные регионы, страны и их крупнейшие источники и центры потребления. Характерны сверхвысоким и высоким уровнем напряжения и большими потоками мощности (гигаватты).

Региональные сети: сети масштаба региона (области, края). Имеют питание от магистральных сетей и собственных региональных источников питания, обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал). Характерны высоким и средним уровнем напряжения и большими потоками мощности (сотни мегаватт, гигаватты).

Районные сети, распределительные сети. Имеют питание от региональных сетей. Обычно не имеют собственных источников питания, обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия, небольшие месторождения, транспортные узлы). Характерны средним и низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (мегаватты).

Внутренние сети: распределяют электроэнергию на небольшом пространстве — в рамках района города, села, квартала, завода. Зачастую имеют всего 1 или 2 точки питания от внешней сети. При этом иногда имеют собственный резервный источник питания. Характерны низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (сотни киловатт, мегаватты).

Электропроводка: сети самого нижнего уровня — отдельного здания, цеха, помещения. Зачастую рассматриваются совместно с внутренними сетями. Характерны низким и бытовым уровнем напряжения и маленькими потоками мощности (десятки и сотни киловатт).

Род тока

Переменный трёхфазный ток: большинство сетей высших, средних и низких классов напряжений, магистральные, региональные и распределительные сети.

Переменный электрический ток передаётся по трём проводам таким образом, что фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на 120°. Каждый провод и переменный ток в нём называются «фазой».

Каждая «фаза» имеет определённое напряжение относительно земли, которая выступает в роли четвёртого проводника.

Переменный однофазный ток: большинство сетей бытовой электропроводки, оконечных сетей потребителей. Переменный ток передаётся к потребителю от распределительного щита или подстанции по двум проводам (т. н. «фаза» и «ноль»). Потенциал «нуля» совпадает с потенциалом земли, однако конструктивно «ноль» отличается от провода заземления.

• Постоянный ток: большинство контактных сетей, некоторые сети автономного электроснабжения, а также ряд специальных сетей сверхвысокого и ультравысокого напряжения, имеющих пока ограниченное распространение.
• Принципы работы электрической сети
• Электрические сети осуществляют передачу, распределение и преобразование электроэнергии в соответствии с возможностями источников и требованиями потребителей.
• Переменный ток

Большинство крупных источников электроэнергии — электростанции — построено с использованием генераторов переменного тока. Кроме того, амплитудное напряжение переменного тока может быть легко изменено при помощи трансформаторов, что позволяет повышать и понижать напряжение в широких пределах.

Основные потребители электроэнергии также ориентированы на непосредственное использование переменного тока. Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока.

В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц, в США, Японии и ряде других стран — 60 герц.

Переменный однофазный ток используется многими бытовыми потребителями и получается из переменного трёхфазного тока путём объединения потребителей в группы по фазам. При этом каждой группе потребителей выделяется одна из трёх фаз, а второй провод («ноль»), используемый при передаче однофазного тока, является общим для всех групп и в своей начальной точке заземляется.

Классы напряжения

При передаче большой электрической мощности при низком напряжении возникают большие омические потери из-за больших значений протекающего тока. Формула δS = I²R описывает потерю мощности в зависимости от сопротивления линии и протекающего тока. Для снижения потерь уменьшают протекающий ток: при снижении тока в 2 раза омические потери снижаются в 4 раза.

Согласно формуле S = IU для передачи такой же мощности при пониженном токе необходимо во столько же раз повысить напряжение. Таким образом, большие мощности целесообразно передавать при высоком напряжении.

Однако строительство высоковольтных сетей сопряжено с рядом технических трудностей; кроме того, непосредственно потреблять электроэнергию с высоким напряжением крайне проблематично для конечных потребителей.

В связи с этим сети разбивают на участки с разным классом напряжения (уровнем напряжения).

Трёхфазные сети, передающие большие мощности, имеют следующие классы напряжения: от 1000 кВ и выше (1150 кВ, 1500 кВ) — Ультравысокий, 1000 кВ, 500 кВ, 330 кВ — сверхвысокий, 220 кВ, 110 кВ — ВН, высокое напряжение, 35 кВ — СН-1, среднее первое напряжение, 20 кВ, 10 кВ, 6 кВ, 1 кВ — СН-2, среднее второе напряжение, 0,4 кВ, 220 В, 110 В и ниже — НН, низкое напряжение.

Преобразование напряжения

Как правило, генераторы источника и потребители работают с низким номинальным напряжением. Потери энергии в линиях обратно пропорциональны квадрату напряжения, поэтому для снижения потерь электроэнергию выгодно передавать на высоких напряжениях. Для этого на выходе от генератора его повышают, а на входе потребителя его понижают при помощи трансформаторов.

Структура сети

Электрическая сеть может иметь очень сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими соображениями. В сети выделяют линии электропередачи, которые соединяют подстанции.

Линии могут быть одинарными и двойными (двухцепными), иметь ответвления (отпайки). К подстанциям, как правило, подходит несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями.

Для соединения линий и оборудования внутри подстанций используются электрические коммутаторы различных типов.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема, представляющая три провода трёх фаз в виде одной линии. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Структура сети электроснабжения может динамически изменяться путём переключения коммутаторов. Это необходимо для отключения аварийных участков сети, для временного отключения участков при ремонте. Структура сети также может быть изменена для оптимизации электрического режима сети.

Основные компоненты сети

Сеть электроснабжения характерна тем, что связывает территориально удалённые пункты источников и потребителей .

Это осуществляется при помощи линии электропередачи — специальных инженерных сооружений, состоящих из проводников электрического тока (провод — неизолированный проводник, или кабель — изолированный проводник), сооружений для размещения и прокладки (опоры, эстакады, каналы), средств изоляции (подвесные и опорные изоляторы) и защиты (грозозащитные тросы, разрядники, заземление).

Вернуться назад