14. Электрические сети. Их общая характеристика.

Потоки электрической энергии, передаваемые на разных ступенях электрической системы от электростанций к потребителям, весьма различны и характеризуются различными уровнями напряжения и передаваемого тока. Оптимальные напряжения для передачи и распределения электроэнергии могут быть определены индивидуально для каждого потребителя или группы потребителей. При этом номинальные напряжения питания потребителей и соответствующие им номинальные генераторные напряжения или напряжения обмоток трансформаторов являются строго регламентированными.

Напряжение 3 кВ (3,15 кВ) для электрических сетей и электроприемников применяется крайне редко, например, для собственых нужд электростанций при напряжении генератора 10,5 кВ.

Напряжения 6 (6,3 кВ) и 10 кВ (10,5 кВ) наиболее распростраены в распределительных сетях городов, помышленных предприятий и сельских районов. Преимущественное применение имеет напряжение 10 кВ в силу меньших потерь электроэнергии в линиях электропередачи.

Напряжение 35 кВ широко применяется для распределительных сетей (главным образом для создания центров питания сетей напряжением 6 и 10 кВ) при значительном расстоянии от центров питания (5-30 км).

Основными источниками питания являются крупные электростанции и сети районных энергосистем.

Передача энергии большинством крупных электростанций производится на напряжениях 110 или 220 кВ для питания предприятий местного района и 330-500-750 кВ для передачи мощности в основную системообразующую сеть.

Наиболее прогрессивными системами внешнего электроснабжения предприятий являются системы глубоких вводов (110-220 кВ) и мощных токопроводов (6-35 кВ).

При системах глубоких вводов источники высшего напряжения максимально приближают к потребителям, а прием энергии распределяют по нескольким пунктам. Глубокие вводы выполняются в виде кабельных или воздушных линий к подстанциям 110-220 кВ, расположенным в центрах электронагрузок соответствующих групп потребителей; в виде воздушных магистральных линий от энергосистемы или от узловой подстанции промышленного узла с ответвлениями к подстанциям 110-220/6-10 кВ, расположенным также в центрах нагрузок предприятий. Число укрупненных подстанций глубоких вводов (ПГВ) 110-220 кВ выбирают от 2 до 10 и более в зависимости от плотности размещения и концентрации электрических нагрузок.

Магистральные глубокие вводы экономически целесообразны при нормальной или малозагрязненной окружающей среде и при возможности размещения воздушных линий и подстанций 110-220 кВ на территории предприятия возле соответствующих основных групп электроприемников.

Радиальные глубокие вводы (кабельные или воздушные) преимущественно применяют при сильно загрязненной окружающей среде, при соответствующем расположением подстанций и в случае стесненной территории. Преимуществом радиальных схем является их простота и минимальное количество аппаратов на подстанциях, что повышает надежность последних.

Возможность прохождения линий глубоких вводов (35-220кВ) предусматривается заранее при проектировании предприятия с учетом характера застройки площадки и прохождения других коммуникаций. Большинство промышленных предприятий имеет потребителей 1 -й и 2-й категории надежности, поэтому их электроснабжение осуществляется по двум линиям электропередачи. Наиболее целесообразны две схемы: 1) линии питания закреплены на отдельных опорах или идут по разным трассам; 2) каждая подстанция питается от двух цепей линии, подвешенных на разных опорах.

На предприятиях с потреблением мощности до 5 МВт часто применяют питающие и распределительные сети напряжением 6 или 10 кВ. Распределение всей энергии производится от центрального распределительного пункта (ЦРП), от которого питаются цеховые трансформаторные подстанции.

Электроэнергия на пути от источника питания до электроприемника на современных промышленных предприятиях трансформируется один или несколько раз: по напряжению и току, а потоки ее, по мере приближения к потребителям, дробятся на более мелкие и разветвленные каналы.

Преобразование энергии по напряжению производится на трансформаторных подстанциях, которые (в зависимости от места расположения в схеме электроснабжения) называются главными понижающими подстанциями (ГПП и цеховыми трансформаторными подстанциями (ЦТП или просто ТП).

Коммутационные устройства, в которые разделяют потоки энергии без их трансформации по напряжению или другим электрическим параметрам, называются распределительными пунктами (РП. Последними могут являться как сети высокого напряжения (6-10кВ), так и сети низкого напряжения (660/380/220 В).

Для внутризаводского питания промышленных предприятий электроэнергией применяются радиальные, магистральные и смешанные схемы. Радиальные схемы получили наибольшее распространение. Магистральные схемы применяются реже, в основном в тех случаях, когда электроприемники имеют большую мощность и расположены вблизи трасс, удобных для прокладки магистралей. Чаще их применяют в сочетании с радиальными.

На выбор схемы внутризаводского питания оказывают влияние взаимное расположение потребителей, требование к бесперебойности питания, число, мощность, напряжения и расположение источников питания, величина токов короткого замыкания, технико-экономические характеристики электротехнического оборудования и др. Напряжение сети, число, мощность и расположение распределительных и трансформаторных подстанций выбирают на основе технико-экономических расчетов.

Внутризаводские питающие сети напряжением 6-10кВ от ГПП (или ТЭЦ) до РП 6-10 кВ выполняют радиальными кабельными линиями или мощными магистральными токопроводами различных конструкций. Внутри-площадочные РП 6-10кВ в соответствии с СН 177-175 конструируют двухсекционными с одной системой сборных шин. К РП подключается распределительная кабельная сеть 6-10 кВ от цеховых ТП 6-10/0,4-0,66 кВ и высоковольтных электродвигателей.

Цеховые ТП 6-10/0,4-0,66 кВ в соответствии с СН 177-175 делают двух-и одно-трансформаторными в зависимости от категории надежности электроснабжения потребителей, концентрации низковольтных нагрузок и других условий. Число трансформаторов, присоединенных к одной магистральной линии, принимают равным 2-3 при мощности трансформаторов 1600-1000 кВ*А и 3-4 при мощности 630-250 кВ-А.

Трехфазные сети напряжением 220 кВ и выше выполняют с глухозаземленной нейтралью. Сети напряжением 6-35 кВ, имеющие низкие токи замыкания на землю, выполняют с изолированной нейтралью. Сети низкого напряжения (до 1 кВ) выполняют как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью.