Меню

Система распределения электроэнергии низкого напряжения

Сеть низкого напряжения — Low-voltage network

Сеть низкого напряжения или вторичная сеть является частью распределения электроэнергии , которая осуществляет электрическую энергию от распределительных трансформаторов в электрических счетчиков конечных потребителей. Вторичные сети работают при низком уровне напряжения , которое обычно равно напряжению сети электроприборов.

Большинство современных вторичных сетей работают при номинальном напряжении переменного тока 100–127 или 220–240 вольт , с частотой 50 или 60 герц (см. Электросети по странам ). Рабочее напряжение, необходимое количество фаз ( трехфазных или однофазных ) и требуемая надежность определяют топологию и конфигурацию сети. Самая простая форма — это радиальные отводящие линии от трансформатора до помещения потребителя. Радиальные фидеры низкого напряжения обслуживают множество потребителей. Для повышения надежности так называемые точечные сети и сетевые сети обеспечивают питание потребителей от нескольких распределительных трансформаторов и трактов питания. Электропроводка может быть выполнена воздушными линиями электропередачи , воздушными или подземными силовыми кабелями или их смесью.

Содержание

  • 1 Обзор
  • 2 Рекомендации по проектированию
  • 3 Топология
    • 3.1 Радиальные сети
    • 3.2 Точечные сети
    • 3.3 Сетевые сети
  • 4 См. Также
  • 5 Сноски
  • 6 Ссылки

Обзор

Системы распределения электроэнергии предназначены для обслуживания потребителей надежной и качественной электроэнергией. Наиболее распространенная система распределения состоит из простых радиальных цепей (фидеров), которые могут быть надземными, подземными или их комбинациями. От распределительной подстанции фидеры передают энергию конечным потребителям, образуя сеть среднего напряжения или первичную сеть, работающую на уровне среднего напряжения , обычно 5–35 кВ. Кормушки имеют длину от нескольких километров до нескольких десятков километров. Поскольку они должны снабжать всех потребителей в обозначенной зоне распределения, они часто изгибаются и разветвляются по назначенным коридорам. Подстанция обычно снабжает 3–30 фидерами.

Распределительные трансформаторы или вторичные трансформаторы , размещенные вдоль фидеров, преобразуют напряжение со среднего уровня на низкий уровень напряжения , пригодный для прямого потребления конечными потребителями ( напряжение сети ). Обычно сельский первичный фидер питает до 50 распределительных трансформаторов, разбросанных по обширному региону, но это число значительно варьируется в зависимости от конфигурации. Они расположены на вершинах столбов, в подвалах или на специально отведенных небольших участках. От этих трансформаторов ответвляются низковольтные или вторичные сети к подключениям потребителя в помещениях потребителя, оборудованных счетчиками электроэнергии .

Соображения по дизайну

Большинство различий в компоновке и конструкции низковольтных сетей продиктовано номинальным напряжением сети . В Европе и в большинстве стран мира 220–240 В является преобладающим выбором, а в Северной Америке стандартным является 120 В.

Стандарт ANSI C84.1 рекомендует допуск + 5%, -2,5% для диапазона напряжения в точке обслуживания. Сети низкого напряжения в Северной Америке имеют гораздо более короткие вторичные соединения — до 250 футов (80 м), тогда как в европейском исполнении они могут достигать 1 мили (1600 м). Поэтому распределительные трансформаторы в Северной Америке должны быть размещены намного ближе к потребителям и должны быть меньше (25–50 кВА), в то время как европейские трансформаторы могут охватывать большие площади и, следовательно, иметь более высокие номинальные характеристики (300–1000 кВА); только отдаленные сельские районы в европейском исполнении обслуживаются однофазными трансформаторами.

Поскольку низковольтные сети распределяют электроэнергию среди самого широкого класса конечных пользователей, другой основной проблемой проектирования является безопасность потребителей, использующих электроприборы, и их защита от поражения электрическим током. Система заземления в сочетании с защитными устройствами, такими как предохранители и устройства защитного отключения , должна в конечном итоге гарантировать, что человек не должен соприкоснуться с металлическим предметом, потенциал которого относительно потенциала человека (который, в свою очередь, равен потенциалу земли потенциал, если не используются изоляционные маты ) превышает «безопасный» порог, обычно устанавливаемый на уровне около 50 В.

Топология

Радиальные сети

Радиальный режим работы является наиболее распространенным и наиболее экономичным вариантом для сетей среднего и низкого напряжения. Он обеспечивает достаточно высокую степень надежности и непрерывности обслуживания для большинства клиентов. В американской (120 В) системы, клиенты , как правило , поставляются непосредственно из распределительных трансформаторов через относительно короткие падения обслуживания линий, в звездчатые топологии. В системах на 240 В клиентов обслуживают несколько низковольтных фидеров, реализованных с помощью воздушных линий электропередачи , воздушных или подземных силовых кабелей или их смеси; в воздушной сети отводы обслуживаются от вершин опор к соединениям на крыше. В кабельной сети все необходимые соединения и защитные устройства обычно размещаются в шкафах с подкладкой или, иногда, в смотровых колодцах (заглубленные тройниковые соединения подвержены отказам).

Читайте также:  Как построить график зависимости задерживающего напряжения от частоты

Защита энергосистемы в радиальных сетях проста в разработке и реализации, так как токи короткого замыкания имеют только один возможный путь, который необходимо прервать. Плавкие предохранители чаще всего используются как для защиты от короткого замыкания, так и от перегрузки, в то время как выключатели низкого напряжения могут использоваться в особых случаях.

Точечные сети

Точечные сети используются, когда для важных клиентов требуется повышенная надежность электроснабжения. Низковольтная сеть питается от двух или более распределительных трансформаторов на одной площадке, каждый из которых питается от разных фидеров среднего напряжения (которые могут исходить от одной или разных подстанций). Трансформаторы соединяются вместе шиной или кабелем на вторичной стороне, называемой параллельной шиной или коллекторной шиной . Параллельная шина обычно не имеет соединительных кабелей ( участков ) с другими сетевыми устройствами, и в этом случае такие сети называются изолированными точечными сетями ; когда они есть, их называют точечными сетями с охватом . В некоторых случаях между секциями шины могут применяться быстродействующие автоматические выключатели вторичной шины, чтобы изолировать неисправности во вторичном распределительном устройстве и ограничить потерю обслуживания.

Точечные системы обычно применяются в областях с высокой плотностью нагрузки, таких как деловые районы, крупные больницы, небольшие предприятия и важные объекты, такие как системы водоснабжения. В нормальном режиме подача энергии обеспечивается обоими первичными фидерами параллельно. В случае выхода из строя одного из первичных фидеров, устройство защиты сети на соответствующей вторичной обмотке точечного трансформатора автоматически размыкается; остальные трансформаторы продолжают обеспечивать питание через свои соответствующие первичные фидеры. Только в тех случаях, когда короткое замыкание происходит на шине параллельного подключения или происходит полная потеря первичного питания, заказчик остается вне обслуживания. Неисправности в сети низкого напряжения устраняются с помощью предохранителей или местных автоматических выключателей, что приводит к потере работы только затронутых нагрузок.

Сетевые сети

Сетевые сети состоят из взаимосвязанной сети цепей, питаемых от нескольких первичных фидеров через распределительные трансформаторы в нескольких местах. Сетевые сети обычно используются в центрах больших городов, а соединительные кабели проложены в подземных трубопроводах вдоль улиц. Многочисленные кабели позволяют проводить несколько путей тока от каждого трансформатора к каждой нагрузке в сети.

Как и в случае точечных сетей, устройства защиты сети используются для защиты от отказов основного фидера и предотвращения распространения тока короткого замыкания от сети к основному фидеру. Отдельные участки кабеля могут быть защищены ограничителями кабеля на обоих концах, специальными предохранителями, обеспечивающими очень быструю защиту от короткого замыкания. Кабельные ограничители не имеют номинального тока и не могут использоваться для защиты от перегрузки; их единственная цель — изолировать неисправность. В условиях сильного короткого замыкания ограничители срывают неисправный кабель, в то время как неповрежденные кабели принимают на себя его нагрузку и продолжают обеспечивать обслуживание. Первичные отказы фидера, а также ограничители и сетевые предохранители, отключенные из-за предыдущих неисправностей, вызывают изменения в потоке нагрузки, которые нелегко обнаружить, поэтому их состояния могут потребовать периодической проверки. Присущая системе избыточность обычно предотвращает отключение любого клиента.

Источник



Система распределения электроэнергии: определение, состав, примеры

Определение термина.

Система распределения электроэнергии, согласно ГОСТ 30331.1-2013 — это низковольтная электрическая система, состоящая из распределительной электрической сети и электроустановки (согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).

Состав системы распределения электроэнергии и её примеры.

« Система распределения электроэнергии как правило включает в себя электроустановку здания, которая подключена к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из понижающей трансформаторной подстанции (источник питания) и воздушной или кабельной линии электропередачи. »

[1]

Источниками питания также могут быть: местная электростанция, отдельный электроге­нератор малой мощности, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, и даже разделительный трансформатор, на основе которого в части электроустановки здания реализуется система IT. Однако перечисленные источники питания являются ис­ключением из общего правила. В подавляющем большинстве случаев в низковольтных распределительных электрических се­тях, к которым подключаются электроустановки зданий, источниками питания являются трансформаторы, установленные на понижающих трансформаторных подстанциях.

Читайте также:  Среднее значение переменное напряжение

Рисунок 1 ниже наглядно демонстрирует подключение электроустановки здания к низковольтной распределительной электрической сети.

Система распределения электроэнергии (TN-C-S)

Рисунок 1: Пример общего вида системы распределения электроэнергии, имеющей тип заземления система TN-C-S (на основе рисунка 20.2 из [1])

На рисунке 1 следующие обозначения: 1 — заземляющее устройство источника питания; 2 — заземляющее устройство электроустановки здания; ПС — трансформаторная подстанция; ВЛ — воздушная линия электропередачи; КЛ — кабельная линия электропередачи; L1, L2, L3 — фазные проводники, N — нейтральный проводник, PE — защитный проводник, PEN — совмещенный защитный заземляющий и нейтральный проводник.

Электроустановку здания, в том числе, индивидуального жилого дома обычно подключают к низковольтной распределительной электрической сети, состоящей из трансформаторной подстанции (ПС) 10/0,4 кВ и воздушной линии электропередачи (ВЛ). Электроустановки многоквартирных жилых домов в городах обычно подключают к трансформаторным подстанциям кабельными линиями электропередачи (КЛ).

Харечко Ю.В. в своей статье [3] еще более детализирует:

« На трансформаторной подстанции проводники линии электропередачи (ВЛ) или (КЛ) подключены соответственно к трем фазным шинам (L1, L2, L3) и к PEN-шине ее распределительного устройства напряжением 0,4 кВ, а в электроустановке здания — к одноименным вводным зажимам вводно-распределительного или вводного устройства, установленного в здании. Проводники линии электропередачи могут также подключаться к зажимам, соединяющим провода ответвления от ВЛ к вводу с кабелем (проводами) ввода в электроустановку здания. Источником питания в рассматриваемой распределительной электрической сети является трансформатор, установленный на подстанции (ПС). »

[3]

Далее Харечко Ю.В. дает однозначное пояснение, где проходит граница, которая разделяет низковольтную распределитель­ную электрическую сеть и подключенную к ней электроустановку здания, обычно проходит [2]:

  • « По вводным зажимам ВРУ или ВУ, если электроустановку здания подключают к кабельной линии электропередачи распределительной электрической сети;
  • по вводным зажимам ВРУ или ВУ, если электроустановку здания подключают к воздушной линии электропередачи распределительной электрической сети, а ответвление от ВЛ к вводу и ввод в электроустановку здания выполняют кабелем, изолированными проводами или самонесущими изолированными проводами;
  • по зажимам, соединяющим провода ответвления от ВЛ к вводу с кабелем (проводами) ввода в электроустановку здания, если электроустановку здания подключают к ВЛ распределительной электрической сети, а ответвление от ВЛ к вводу выполняют неизолированными проводами. »

Электроустановка здания условно показана на рисунке 1 в виде трехфазного электроприемника класса I, открытые проводя­щие части которого подлежат защитному заземлению в соответ­ствии с особенностями рассматриваемого типа заземления сис­темы. Вводные зажимы ВРУ (ВУ), применяемого в электроуста­новке здания, подключены к соответствующим проводникам линии электропередачи. PEN-проводник разделяется на вводе в электроустановку здания. Поэтому во всей электроустановке здания применяются нейтральные и защитные проводники.

Харечко Ю.В. заостряет внимание [3] на том, что:

« Состав реальной системы распределения электроэнергии может быть иным. Если к распределительной электрической сети подключено несколько электроустановок зданий, то для каждой совокупности, включающей в себя общую распределительную электрическую сеть и конкретную электроустановку здания, может быть установлен свой тип заземления системы. В этом случае существует столько систем распределения электроэнергии, сколько электроустановок зданий подключено к общей распределительной электрической сети. »

[3]

« Если трансформаторную подстанцию размещают в большом здании, то обычно отсутствует один из элементов распределительной электрической сети — низковольтная линия электропередачи. Ее функции выполняют электропроводки распределительных электрических цепей, соединяющие низковольтное распределительное устройство ПС с низковольтными распределительными устройствами, входящими в состав электроустановки здания. Более того, система распределения электроэнергии может включать в себя только часть электроустановки здания, которую выполняют с иным типом заземления системы, чем остальные ее части. »

[3]

Далее я покажу, еще один пример — систему распределения электроэнергии, имеющую тип заземления системы TT:

Читайте также:  Стабилизатор напряжения эра sta кто производитель

Обозначения к рисунку 2, точно такие же как и для рисунка 1.

Система распределения электроэнергии (TT)Система распределения электроэнергии (TT)

Рисунок 2. Пример системы распределения электроэнергии (тип заземления системы TT)

Система распределения электроэнергии наименьшего размера.

Система распределения электроэнергии наименьшего размера включает в себя источник питания, например электрогенератор, и один электроприёмник (см. рисунок 3 ниже). Ее можно выполнить с одним из пяти типов заземления системы (TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT).

Система распределения электроэнергии наименьшего размера

Рис. 3. Пример системы распределения электроэнергии наименьшего размера (на основе рисунка 20.3 из [1])

На рисунке 3 следующие обозначения: 1 — заземляющее устройство источника питания; LE — заземленный линейный проводник.

Источник

Распределительные сети электрической энергии: характеристики, классификации и схемы

Распределительные сети электрической энергии — назначение

Системы распределения электрической энергии или распределительные сети предназначены для

  1. Доставки электрической энергии напряжением от 6 кВ до 10 кВ, потребителю.
  2. Распределение электрической энергии по подстанциям 380 В -35 кВ.
  3. Сбор мощностей теплофикационных и гидравлических подстанций мощностями до сотни мегаватт.

Стоит отметить, что в современных условиях при постоянном росте потребления электроэнергии, стало условным деление электрических сетей передачи и распределения электроэнергии по напряжению на системообразующие, системы передачи (протяженные) и системы распределения электроэнергии. Если раньше к системам распределения относились лишь сети напряжением до 35 кВ, то на сегодня к этой классификации можно отнести отдельные сети, 110 и даже 220 кВ.

Именно поэтому, на сегодня, к системам распределения электрической энергии относятся

  1. Электрические сети напряжением от 6 до 150 кВ, иногда до 220 кВ.
  2. Две или три уровня напряжения после трансформации: сети СН — среднего напряжение 110-150 кВ, которые питаются от сетей ВН (высокого напряжения) 330-750 кВ. Сети низкого напряжения (НН) от 6 до 35 кВ, которые питаются от сетей СН через трансформаторные подстанции СН\НН или напрямую. Через трансформацию ВН\НН.
  3. Низшим уровнем напряжения распределительных сетей являются сети напряжением 220-660 В, получаемого при дополнительной трансформации 6-35 кВ\220-66- кВ.

Структура распределительной сети

Структура распределительной сети определяется назначением сети. Так сеть СН 110÷220 кВ, выполняются воздушными линиями электропередачи, включают электрические подстанции районного назначения и включают электростанции малой мощности. Сети низкого напряжения (НН) 380-35000В, выполняются кабельным и воздушным способами и предназначены для распределения и доставки электроэнергии отдельным предприятиям, городам, поселкам и более мелким населенным пунктам.

Конфигурация распределительных сетей

По конфигурации распределительные сети могут быть:

  1. Разомкнутыми (радиальными и магистральными);
  2. Замкнутыми.

pic 1

По схеме мы видим, что радиальная схема больше по длине и на реализацию радиальной схемы требуется больше, проводников, коммутационного оборудования, опор, изоляторов и т.п. оборудования. Как следствие, радиальная схема РС дороже магистральной схемы. Но по той, же схеме, мы видим, что при выходе из строя любого промежуточного участка магистральной сети, обесточит следующие участки сети, что говорит о её меньшей надежности.

Примечание: На самом деле, на практике применяются комбинированные схемы распределительных сетей, называемые резервные распределительные сети.

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.

pic 2

pic 3

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

pic 4

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

pic 5

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.

Распределительные сети низкого напряжения (НН)

Распределительные сети низкого напряжения (НН) напряжением 380-10000 Вольт, являются самыми массовыми. В пределах одного сетевого предприятия может насчитываться ни одна сотня трансформаторных подстанций и пунктов. Именно по этому, в таких сетях используются недорогие трансформаторы без автоматики регулирования напряжения.

Источник