Классы электрического напряжения

Классификация электрических сетей

Классы электрического напряжения

Электрическая сеть – это совокупность различного напряжения линий и подстанций, задачей которых является передача и распределение электроэнергии.

Электрические сети делят по назначению, месту прокладки, величине напряжения, принципу построения, роду тока и некоторым другим признакам.

Классификация электрических сетей по роду тока

По роду тока электрические сети традиционно разделяют на два вида – сети переменного и постоянного тока.

Наиболее распространёнными являются сети переменного тока. Постоянный ток наиболее часто применяют для питания электрифицированного транспорта, под него и сооружают линии электроснабжения постоянным током.

В некоторых отдельных случаях на промышленных предприятиях возникает необходимость в построении систем электропитания постоянным током, например, для электролиза растворов или электрометаллургии, а также при наличии электроприводов постоянного тока.

В последнее время все больший интерес проектировщиков вызывают высоковольтные линии электропередачи постоянного тока (HVDC), активно применяемы для передачи электроэнергии от электростанций альтернативной энергетики.

Плюс таких систем в их большей экономичности, возможности параллельной работы с различными линиями постоянного тока (например, линии электропередач переменного тока с частотами 50 Гц и 60 Гц невозможно запустить на параллельную работу), а также в отсутствии необходимости синхронизации частот ЛЭП.

Классификация электрических сетей по величине напряжения

По напряжению электрические сети делят классически на два вида – до 1000 В и выше 1000 В. Для избегания путаниц и удобства эксплуатации серийных электротехнических изделий в установках переменного тока приняты следующие стандарты напряжений:

  • До 1000 В – 127 В, 220 В, 380 В, 660 В;
  • Выше 1000 В – 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ, 35 кВ, 110 кВ, 150 кВ, 220 кВ, 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ;

По условиям нормальной эксплуатации электроприемники, в зависимости от назначения, допускают строго ограниченные отклонения напряжения от его номинального значения.

Для поддержания напряжений на заданном уровне нужно компенсировать его потерю в трансформаторах.

Именно для этой цели номинальные напряжения генераторов, а также вторичных обмоток трансформаторов имеют номиналы на 5% больше чем электроприемники.

Для сетей местного освещения могут применять малые напряжения, а именно 12 В, 24 В, 36 В.

Классификация электрических сетей по назначению

По назначению сети электрические делят на распределительные и питающие.

Питающая линия – это линия, осуществляющая питание подстанции (П) или распределительного пункта (РП) от центра питания (ЦП) без распределения электрической энергии по ее длине.

Распределительная линия – линия, осуществляющая питание ряда трансформаторных подстанций от РП или ЦП.

В сетях напряжением до 1000 В питающими линиями называют линии идущие от трансформаторных подстанций к распределительным щитам или пунктам, а распределительными называют линии, которые идут непосредственно от распределительных щитов или пунктов к электроприемникам.

Ниже показана схема распределения высокого напряжения с наличием питающей и распределительной сети (а)) и только распределительной (б)):

Сети высокого напряжения сооружают в случаях отдаленности на довольно большое расстояние источника напряжения или большого количества трансформаторных подстанций, которые значительно отдалены друг от друга, например, при электроснабжении крупных промышленных предприятий или городов.

Классификация электрических сетей по принципу построения

По принципу построения подразделяют электрические сети на замкнутые и разомкнутые.

Разомкнутая сеть – это совокупность разомкнутых линий получающих питание от одного общего источника питания ИП с одной стороны (рисунок ниже):

Ее главным недостатком можно назвать прекращения питания всех электроприемников участка, на котором произошло отключение при обрыве линии.

В замкнутой системе все наоборот  — питание поступает от двух источников ИП и при обрыве магистрали в любом месте питание электроприемников не прекратится. Ниже показана простейшая схема замкнутой сети:

Например, в случае обрыва магистрали в точке К электроприемники 1,2,3,4 будут получать питание по верхней магистрали, а 5,6,7,8 по нижней. В зависимости от требований надежности электроснабжения замкнутые системы могут иметь один и более источников питания. Ниже показан пример схемы с двухсторонним питанием:

Классификация электрических сетей по месту прокладки

Различают наружные и внутренние сети.

Наружные сети могут выполнятся голыми проводами, подвешенными на опорах (воздушные линии), а также специальными кабелями проложенными в блоках (подземные линии), траншеях, коллекторах.

Внутренние сети прокладывают внутри зданий с помощью изолированных проводов (провод с изоляцией), кабелей, шин (токопроводов).

Источник: https://elenergi.ru/klassifikaciya-elektricheskix-setej.html

Общая классификация электрических сетей и характеристика по каждому пункту

Классы электрического напряжения

Энергетическая система – это совокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования тепловой и электрической энергии. Схематично энергетическая система представлена на рис. 1.1.

Электрическая или электроэнергетическая система представляет собой часть энергетической системы. Из нее исключаются тепловые сети и тепловые потребители.

Электрические сети классифицируются:

— по роду тока;

— по номинальному напряжению;

— по конструктивному исполнению;

— по расположению;

— по конфигурации;

— по степени резервированности;

— по выполняемым функциям;

— по характеру потребителей;

— по назначению в схеме электроснабжения;

— по режиму работы нейтрали.

По роду тока различают сети переменного и постоянного тока. Основное распространение получили сети трехфазного переменного тока.

Однофазными выполняются внутриквартирные сети. Они выполняются как ответвление от трехфазной четырехпроводной сети.

Сети постоянного тока используются в промышленности (электрические печи, электролизные цеха) и для питания городского электротранспорта.

Постоянный ток используется для передачи энергии на большие расстояния. Но, на постоянном токе работает только ЛЕП: в вначале и конце ЛЕП строятся преобразовательные подстанции, на которых происходит преобразование пере-менного тока в постоянный и обратно. Использование постоянного тока обеспе-чивает устойчивую параллельную работу генераторов ЭС.

Постоянный ток используется для организации связи электроэнергетических систем. При этом отклонение частоты в каждой системе практически не отража-ется на передаваемой мощности.

Существуют передачи пульсирующего тока. В них электроэнергия передает-ся по общей линии одновременно переменным и постоянным токами. У такой передачи увеличивается пропускная способность по отношению к ЛЕП перемен-ного тока и облегчается отбор мощности по сравнению с ЛЕП постоянного тока.

По напряжению согласно ГОСТ сети делятся на сети напряжением до 1000 В и сети напряжением выше 1000 В.

В литературе встречается и такое деление:

— сети низких напряжений (220 – 660 В);

— сети средних напряжений (6 – 35 кВ);

— сети высоких напряжений (110 – 220 кВ);

— сети сверхвысоких напряжений (330 – 750 кВ);

— сети ультравысоких напряжений (более 1000 кВ).

По конструктивному исполнению различают воздушные и кабельные сети, проводки и токопроводы.

Токопровод – это установка для передачи и распределения электроэнергии, которая испльзуется на промышленных предприятиях. Состоит из неизолированных или изолированных проводников, изоляторов, защитных оболочек и опорных конструкций.

Электропроводки предназначены для выполнения сетей в зданиях.

По расположению сети делятся на наружные и внутренние. Наружные выполняются неизолированными (голыми) проводами и кабелями. Внутренние выполняются изолированными проводами.

По конфигурации сети делятся на разомкнутые (см. рис. 2.1) и замкнутые (см. рис. 2.2).

Разомкнутые сети питаются от одного источника питания и передают элект-роэнергию к потребителям только в одном напрявлении.

В замкнутых сетях электроприемники получают по меньшей мере с друх сто-рон. Различают простые замкнутые сети и сложнозамкнутые сети. Простые замкнутые сети имеют один замкнутый контур, сложнозамкнутые – несколько. К простым замкнутым сетям относятся кольцевая сеть и сеть с двухсторонним пита-нием.

По степени резервированности сети делятся на нерезервированные и резервированные. Замкнутые сети всегда резервированные, потому что при отключении любой ЛЕП или любого источника питания ни один из потребителей не потеряет питание.

Магистральные сети, выполненные одной цепью, являются нерезервированными, так как часть или все потребители теряют питание в зависимости от места повреждения и мест установки коммутационной аппаратуры.

Магистральные сети, выполненные двумя цепями, являются резервированными.

По выполняемым функциям различают системообразующие, питающие и распределительные сети.

Системообразующие сети – это сети напряжением 330 кВ и выше. Выполняют функцию формирования энергосистем, объединяя мощные ЭС и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления. Эти сети характеризуются большим радиусом охвата, значительными нагрузками. Сети выполняются по сложнозамкнутым многоконтурным схемам с несколькими ИП.

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и от шин 110 – 220 кВ ЭС к районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнуты. Их напряжение – 110 – 220 кВ.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на не-большие расстояния от шин низшего напряжения районных ПС непосредственно к потребителям. Такие сети выполняют по разомкнутым схемам. Различают расп-ределительные сети высокого напряжения (более 1000 В) и низкого напряжений (до 1000В).

По характеру потребителей сети делятся на городские, промышленные и сельские.

Городские сети характеризуются высокой плотностью электрических нагрузок (до 12 МВ·А/км2) и большим количеством разнородных потребителей.

К промышленным сетям относятся сети промышленных предприятий. Эти сети делятся на сети внешнего и внутреннего электроснабжения. Напряжение зависит от близости к питающей ПС. Если она расположена вблизи предприятия, то напряжение внешнего электроснабжения – 6 — 10 кВ, а внутреннего – до 1000 В.

Если питающая ПС расположена далеко, то напряжение внешнего электроснабжения повышается. Для промышленных сетей существует понятие “глубокого ввода”, когда высокое напряжение (220 –330 кВ) заводится на территорию завода, минуя дополнительные трансформации.

В этом случае в схеме внутреннего элект-роснабжения используется напряжение 6 – 35 кВ.

Сельские сети – сети напряжением 0,4 – 110 кВ. Они предназначены для питания небольших населенных пунктов, сельскохозяйственных предприятий. Отличаются большой протяженностью и малой плотностью нагрузки (до 15 кВ·А/км2). Сельские сети выполняются, в основном, воздушными ЛЕП по разомкнутым схемам.

По назначению в схеме электроснебжения сети делятся на местные и районные.

Местные сети охватывают площади радиусом до 30 км. Они имеют малую плотность нагрузки и напряжение до 35 кВ включительно. Это сельские, комму-нальные и фабрично-заводские сети. К местным сетям относятся “глубокие вводы” напряжением 110 кВ.

Районные сети охватывают большие районы и имеют напряжение 110 кВ и выше. По районным сетям осуществляется передача электроэнергии от ЭС в места ее потребления. К районным сетям относятся основные сети системы, магистральные ЛЕП внутрисистемной связи и межсистемные связи.

По режиму работы нейтралисети делятся:

— на сети с изолированной нейтралью;

— на сети с компенсированной нейтралью;

— на сети с эффективно – заземленной нейтралью;

— на сети с глухозаземленной нейтралью.

Режим работы нейтрали определяется способом соединения нейтрали с землей. В сетях с изолированной нейтралью электроустановки не имеют связи з землей.

В сетях с компенсированной нейтралью имеется связь через дугогасительную катушку. В сетях с глухозаземленной нейтралью – непосредственная связь с землей.

В сетях с эффективно-заземленной нейтралью – часть нейтралей трансформаторов заземлена, часть – разземлена (в нейтраль включены разъединитель и разрядник).

Выбор режима работы нейтрали в сети до 1000 В определяется безопасностью работ. В сети выше 1000 В – двумя причинами:

— стоимостью изоляции оборудования;

— величиной токов однофазного короткого замыкания на землю.

В соответствии с “Правилами устрой ства электроустановок” электроуста-новки до 1000 В работают либо с глухозаземленной, либо с изолированной нейтралью.

В первом случае имеем четырехпроводную сеть. Замыкание любой фазы на землю приводит к короткому замыканию в сети (ток повреждения большой). Предохранитель поврежденной фазы перегорает, а две здоровые фазы остаются в работе при фазном напряжении.

Во втором случае имеем трехпроводную сеть. В такой сети замыкание фазы на землю не приводит к значительному росту тока в месте повреждения, фаза не отключается. Фазные напряжения неповрежденных фаз возрастают до линейных значений, т.е. возрастают в раз.

В обоих случаях изоляция рассчитывается на линейное напряжение.

Сети напряжением 6 — 35 кВ считаются сетями с малыми токами замыкания на землю (до 500 А). Работают такие сети либо с изолированной, либо с компенсированной нейтралью.

В сети с изолированной нейтралью при касании фазы землю напряжение этой фазы становится равным нулю, а на здоровых фазах возрастает до линейного значения (см. рис. 2.1 а). Поэтому изоляция должна быть рассчитана на линейное напряжение. Емкостный ток в поврежденной фазе равен нулю, а в неповреж-денных фазах увеличивается в раз (см. рис. 2.1 б).

Суммарный емкостный ток, равный 3 I0, будет протекать через место замыкания фазы на землю и источник питания. Если величина этого тока в сети 6 – 10 кВ превышает 30 А, а в сети 35 кВ – 10 А, то в нейтраль трансформаторов необходимо включить дугогасительную катушку.

Ее индуктивный ток складывается с емкостным током замыкания на землю, который может быть скомпенсирован частично или полностью.

Сети 6 – 35 кВ не требуют немедленного отключения и могут работать несколько часов. Но повреждение можно обнаружить только при поочередном отключении потребителей.

Сети напряжением 110 кВ и выше считаются сетями с большими токами замыкания на землю (свыше 500 А). Они не могут работать с изолированной нейтралью, так как изоляция в этом случае должна рассчитываться на линейное напряжение.

А это дорого. Сети работают с заземленной нейтралью. При этом ток однофазного короткого замыкания может превышать ток трехфазного к.з. В этом случае коммутационная аппаратура должна выбираться по большему току, т.е. однофазному.

В месте повреждения в таких сетях возникает электрическая дуга с большим током. Дуга гасится при отключении повреждения. Так как большинство к.з являются самоустраняющимися, то для проверки линия включается вновь под действием АПВ. Если к.з.

самоустранилось, то ЛЕП остается в работе, если нет, то повреждение отключается вновь. В переходном режиме и при коммутациях в сети возникают внутренние перенапряжения. Величина перенапряжения влияет на выбор изоляции. Величину перенапряжения стараются ограничить. Для этого заземляют нейтрали оборудования.

Но чем больше заземленных нейтралей, тем меньше величина перенапряжения, но тем больше величина тока однофазного к.з.

В сетях 110 кВ поступают следующим образом. Часть нейтралей разземляют, чтобы величина токов однофазного к.з. не превышала величину токов трехфазного кз.

Заземляют нейтрали трансформаторов на электростанциях, узловых подстанциях и на тупиковых потребительских подстанциях.

Напряжение на неповрежденных фазах по отношению к земле в установившемся режиме не должно быть больше 0,8 Uном (линейного). Такие сети называются сетями с эффективно-заземленной нейтралью.

В сетях 220 кВ и выше применяют глухое заземление нейтрали всех трансформаторов. В этом напряжение на неповрежденных фазах по отношению к земле в установившемся режиме не превышает фазное. Коммутационная аппаратура выбирается по большему току к.з.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/18_8138_obshchaya-klassifikatsiya-elektricheskih-setey-i-harakteristika-po-kazhdomu-punktu.html

Класс напряжения

Классы электрического напряжения

Класс напряжения – условный термин, позволяющий разбить оборудование по конструктивным и эксплуатационным признакам на группы.

Из истории вопроса

История развития линий передач кратко рассмотрена в обзоре по двухполюсным автоматам, но попробуем «пробежаться по Европе», чтобы читатели осмыслили причины возникновения необходимости деления оборудования по классам напряжения.

Первым в истории передан постоянный ток от динамо-машины Грамме. На три четверти мили ток послал изобретатель названного оборудования. Это случилось на Венской выставке в 1873 году.

Прежде существовал уже телеграф (с линиями до 20 км), но питался гальваническими элементами или от статического генератора, к теме имеет мало отношения.

Тогда передавать ток на большие расстояния не отмечалось необходимости. Использовался от местных генераторов. К примеру, для питания маяков в Англии и Франции. Все они спрямляли ток, как нарочно, копируя современные высоковольтные линии HVDC.

Новое знаменательное событие произошло в 1882 году, когда Оскар фон Миллер нанял француза Марселя Депре передать напряжение 2 кВ на расстояние порядка 60 км.

Это уже стало явным достижениям, но адресата достигла четвертая часть исходной разницы потенциалов.

Потом между Эдисоном и Теслой произошёл конфликт, окончившийся на исходе 80-х созданием нового оборудования, рассчитанного на переменный ток.

Нос по ветру держал Доливо-Добровольский, немедленно разработавший трёхфазную систему питания двигателей.

Патент россиянину не дали по причине контраргументов Николы Теслы, но битва токов привела к наблюдению: «Использование трансформатора позволяет заметно снизить потери линии».

Что и оказалось немедля использовано. В 1891 году передано напряжение 15 кВ на целых 180 км с эффективностью 75%. Эдисон отдыхает! С этого времени преимущества переменного тока становились очевидными, низкое напряжение обусловливало высокие потери в линии. Это главная причина, почему в современном мире присутствует необходимость делить оборудование по классам напряжения.

Уже в 1912 году вольтаж достиг 110 кВ, десять лет спустя составил 220. Темпы роста напряжения демонстрировали экспоненциальную зависимость от проходящих лет. Затем сконструированы линии на 380, 765 (750) и 1200 кВ.

Тем временем в России

Россия запаздывала в развитии. То ли тайные партячейки первых революционеров отнимали силы у государства, то ли злой рок помешал стране идти в ногу со временем, факт остаётся фактом – догнать и перегнать запад не удалось, единственная высоковольтная линия оказалась разорванной исключением Казахстана из состава РФ при перевороте 90-х годов.

В мире потребление энергии каждые десять лет росло вдвое на период первого нефтяного кризиса. К началу 80-х построены первые линии сверхвысокого напряжения:

  1. 1150 кВ переменного тока.
  2. 1500 кВ постоянного тока.

На 1980 год в СССР действовало 70 электростанций, дававших стране по 1 ГВт и более мощности. В период с 1960 по 1990 год протяжённость линий советского государства выросла с 0,22 до 5,1 млн. км.

На момент окончания «перестройки» акцент приходился на сети класса напряжения 220 кВ. Почти вдвое за прошедшие годы выросла протяжённость линий от 330 до 750 кВ.

Апогеем развития советские политики считали линию Сибирь-Экибастуз-Урал, где применены самые высокие потенциалы, означенные по тексту.

Километр линии уже в те времена стоил 10 – 100 тысяч рублей. Цифры способны многократно возрастать при прокладке в особых условиях. Это касается и сверхвысоких напряжений.

Поднимать вольтаж при высоких расходах допустимо, затраты на возведение ЛЭП, преобразователей и оборудования окупаются экономией на утечках.

Линии постоянного тока почти не образуют коронных разрядов, потому вольтаж удалось поднять до 1,5 МВ, значительно снизив потери мощности на омическом сопротивлении медных жил.

Воздушная линия

В развитии любого класса электрооборудования неизменно возникает потребность повысить передаваемую мощность. Эффективнее всего увеличить вольтаж сети.

При возрастании тока резко идут в гору потери энергии теплом на омическом сопротивлении проводов. В результате возникают иные требования к изоляции.

Если в бытовой цепи её испытывают токовыми клещами с приставкой на 500 В, в оборудовании на 6,6 либо 110 кВ это смотрится несерьёзно.

К примеру, масляные трансформаторы заведомо выдерживают большее напряжение, нежели обычные, ведь условия для возникновения дуги намеренно созданы невыгодные.

Следовательно, в трансформаторах ключевым признаком перехода в новый класс становится внедрение масляной изоляции.

Аналогичное говорится про кабели, а в кнопочных постах мера означает иное – переход в категории аппаратуры, применяемой во взрывоопасных помещениях.

Новые сложности заставляют инженеров и изобретателей искать свежие технические решения. И в каждом случае особенная задача. Нельзя составить единый список классов напряжения для всего списка имеющегося в промышленности оборудования.

Очевидно, что бытовую технику по классам напряжения делить нет смысла, но градация остаётся.

К примеру, системы питания переменного тока напряжением ниже 50 В и постоянного – 120 В относятся к безопасным, допустимо применять в ванных комнатах, санузлах, на кухнях.

Классы напряжений

Классы напряжения присутствуют в технике вполне ощутимо. Удаётся встретить в сети документы подобного содержания:

  • СТО 56947007-29.130.20.104 Типовые технические требования к КРУ (комплектные распределённые устройства) классов напряжения 6-35 кВ.
  • ГОСТ Р 51559 Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока.
  • ГОСТ 12965 Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ.
  • СТО 56947007-29.130.10.077 Типовые технические требования к разъединителям классов напряжения 6-750 кВ.
  • ГОСТ 1516.1 Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 500 кВ. Требования к электрической прочности изоляции.

Из приведённых названий можно заметить, что классы напряжений редко где перечисляются, потому что это касается профессионалов, а они в курсе, каким требованием должно удовлетворять то или иное оборудование.

Часто градация одних авторов противоречит другим источникам. Вероятно, деление производилось по разным факторам. Допустим, в одном случае принимались во внимание конструктивные признаки, в другом – эксплуатационные.

Устаревающая классификация линий электропередач может выглядеть так:

  1. До 1 кВ – низкое напряжение.
  2. Свыше 1 кВ – высокое напряжение.
  3. 330-500 и 750 кВ – сверхвысокое напряжение.
  4. Свыше 1 МВ – ультравысокое напряжение.

Здесь же рядом приводятся иные сведения:

  1. 380 В и менее – низкое напряжение.
  2. От 1 до 20 кВ – среднее второе напряжение.
  3. 35 кВ – среднее первое напряжение.
  4. 110 и 220 кВ – высокое напряжение.
  5. 330-500 и 750 – сверхвысокое напряжение.
  6. Выше 1 МВ – ультравысокое напряжение.

Видно, что часть названий не совпадает, поэтому классы напряжений во избежание путаницы указывают цифрами. В обозначении, как правило, фигурирует фазное напряжение.

Конструкция линий

Из сказанного можно заключить, что конструкция ЛЭП индивидуальная для каждого класса напряжений. К примеру, высоковольтные керамические изоляторы могут сломать в ветреную погоду столб местной распределительной сети 220 В, если повесить на каждую линию.

Низковольтные линии (см. классификацию выше) строятся на одиночных столбах, непосредственно закопанных в грунт.

Здесь шаговое напряжение выглядит не слишком большим в случае аварии, единственной мерой защиты станет местный заземлённый громоотвод. Линии до 20 кВ мало отличаются по конструкции от описанных.

Но размеры столбов, расстояние между кабелями, изоляторы увеличены. Молниезащитные тросы не используется, это экономически не оправдано.

Начиная с линий 35 кВ, конструкция усложняется, подвешиваются стальные молниезащитные тросы в районах с интенсивной грозовой деятельностью. Применяется тяжёлый кабель, прочность на излом столба повышенная.

Повышенное расстояние меж проводами обеспечивается мощными изоляторами, укреплёнными на специальных траверсах. Некоторые столбы уже напоминают о высоком напряжении. Состоят из отдельных сборных стальных секций, установленных на изолирующие бетонные плиты для блокировки стекания тока на землю при аварии.

Выше 35 В часто применяют сталеалюминиевые кабели, где несущие функции возложены на высокопрочный сердечник.

На ЛЭП с классом напряжения 110 кВ молниезащитные тросы подвешиваются уже по всей длине, на линиях 35 кВ – лишь в районе подстанций.

Линии на 330 кВ напоминают по форме 35, но арочные столбы выше и мощнее, а изоляторов навешено гораздо больше, чтобы блокировать возникновение электрической дуги и снизить образование коронных разрядов.

Молниезащита в виде проводов способна отсутствовать в ветреных регионах, где перекрытие с линией вызывает короткое замыкание. Эффект используется и для защиты при работе реле нулевой последовательности.

Заземлители высоковольтных линий обычно проходят внутри бетонных опор, чтобы понизить шаговое напряжение. В этом случае токи сразу стекают под землю и не наносят столь разрушительного урона случайным прохожим и животным.

Начиная с 500 кВ молниезащитные тросы токопроводящие и используются для связи в виде стального каната с одним повивом алюминиевых проволок. На этих напряжениях применяется расщепленный провод, что резко снижает потери на коронный разряд и уменьшает напряжённость электромагнитного поля.

Одновременно снижается реактивное сопротивление линии, что позволяет пользоваться на подстанциях реакторами меньших производительности и размера.

При расщеплении линии 500 кВ надвое пропускная способность возрастает на 21%, натрое – на 33%. Этим мероприятием усложняется конструкция изолирующих подвесок и арматуры опор. Удорожание линии не всегда окупается полученной экономической выгодой. В РФ расщепление линий производится согласно классам напряжений:

  1. 330 кВ – надвое.
  2. 500 кВ – натрое.
  3. 750 кВ – на 4 или 5 линий.
  4. 1150 кВ – 8 линий.

Провод распределяется по классам:

  1. Чистый алюминий или сталь – до 20 кВ.
  2. Сталеалюминиевые провода 4-й группы – от 35 до 110 кВ.
  3. Сталеалюминиевые провода 3-й группы – 220 кВ и выше.

Различие по классам напряжений

На примере линий электропередач продемонстрировано различие конструкции по классам напряжений. Одновременно возникают эксплуатационные особенности – меры защиты, методики ремонта и возведения. В каждом случае предъявляются специфические требования. Не стоит удивляться, если провода разбиты на классы напряжений в одном порядке, а изоляторы и тросы молниезащиты – в другом.

Очевидно, что климатические условия предъявляют одни требования, а физические процессы – другие. В точности аналогично говорится об электрическом оборудовании, где деление на классы напряжения различается.

Источник: https://VashTehnik.ru/enciklopediya/klass-napryazheniya.html

Классы электрического напряжения

Классы электрического напряжения

Определение 1

Класс напряжения представляет в общем случае численное значение напряжения, применяемое в электрических сетях при передаче энергии потребителям.

Необходимость введения такого понятия в физике была обусловлена повышением эффективности распределения электрической энергии и снижением потерь при ее передаче. Решение такой практической задачи привело к классификации линий электропередач по участкам.

Определение понятия и классификация классов напряжения

Замечание 1

В зависимости от классификации электросетей, изменяться будут и классы напряжения. Модернизация электрических сетей энергетическими компаниями приводит к повышению класса напряжения. Это обусловлено стремлением сократить расходы и потери при транспортировке электрической энергии непосредственно к потребителю.

Передача электрической мощности (если напряжение при этом низкое) приводит к большим ее потерям из-за высоких значений протекающего тока. Формула $\Delta S=I2R$ показывает потерю мощности в зависимости от протекающего тока и сопротивления линии. Снижению потерь способствует уменьшение протекающего тока: так, если уменьшить ток в 2 раза, потери мощности снизятся в 4 раза.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Формула полной электрической мощности записывается следующим образом:

$S=IU$

Передача аналогичной мощности при пониженном токе потребует повышения напряжения во столько же раз. Большие мощности, таким образом, целесообразно передавать, если напряжение будет высоким.

Строительство высоковольтных сетей, в то же время, сопровождается многими техническими трудностями.

Более того, непосредственное потребление электрической энергии при высоком напряжении будет достаточно проблематичным для конечного потребителя.

Это способствовало разделению сетей на участки в соответствии с классом напряжения (т.е. уровнем). Трёхфазные сети, чья задача заключается в передаче больших мощностей, имеют такие классы напряжения:

  • свыше 750 кВ (1150 и 1500) (класс считается ультравысоким;
  • ниже 750 кВ (500 кВ, 400 кВ) (это европейский стандарт, сам класс называется сверхвысоким);
  • 330 кВ, 220 кВ, 150 кВ, 110 кВ – класс высокого напряжения;
  • 35 кВ, 33 кВ, 20 кВ — класс среднего первого напряжения;
  • 10 кВ, 6 кВ, 3 кВ – класс среднего второго напряжения;
  • 24 кВ, 22 кВ, 18 кВ, 15,75 кВ (считается наиболее распространенным) – класс напряжения на выводах генераторов;
  • 0,69 кВ (европейский промышленный стандарт), 0,4 кВ (основной стандарт), 0,23 кВ, 110 В (старый европейский стандарт) и ниже – класс низкого напряжения.

Классификация электрических сетей для классов напряжения

Классы напряжения классифицируют следующим образом:

  • в зависимости от области применения и назначения;
  • согласно масштабным признакам и размерам сети;
  • по роду тока.

Согласно первому пункту, существуют сети:

  1. Общего назначения (снабжение электричеством в бытовом, промышленном, сельскохозяйственном и транспортном формате).
  2. Автономного электроснабжения (для мобильных и автономных объектов, таких как, суда, космические аппараты и др.).
  3. Технологических объектов (для производственных объектов, а также других инженерных сетей).
  4. Контактные (с целью передачи электроэнергии на транспортные средства, например, локомотивы или трамваи).

Согласно второму пункту, сети бывают:

  1. Магистральными (для связи отдельных регионов с центрами потребления, характеризуются высоким и сверхвысоким уровнями напряжения, а также большими потоками мощности).
  2. Региональными (питаются от магистральных сетей и ориентированы на обслуживание крупного потребителя (город, район и т.д.), характеризуются средним и высоким уровнями напряжения, потоки мощности при этом большие).
  3. Районными (питание осуществляется от региональных сетей, собственных источников питания обычно не имеют, ориентированы на обслуживание малого и среднего потребителя), характеризуются низким и средним уровнями напряжения, а также незначительными потоками мощности;
  4. Внутренними (их задача заключается в распределении электроэнергии на небольших пространствах (в пределах города или отдельно взятого района), иногда имеют собственный (резервный) источник питания, характеризуются незначительными потоками мощности и низким уровнем для напряжения).
  5. Сетями самого нижнего уровня (электрическая проводка), питают отдельное здание, цех или помещение, речь идет о малых потоках мощности и низком уровне (бытовом) напряжения.

Согласно третьему пункту, ток бывает:

  • переменным трехфазным (передача тока идет по трем проводам со смещением фазы переменного тока в каждом из них на 120 градусов относительно других), каждый провод в нем считается фазой с определенным напряжением, выступающей в роли 4-го проводника;
  • переменным однофазным (ток передается по двум проводам за счет бытовой электропроводки от подстанции или распределительного щита);
  • постоянным током (для некоторых сетей автономного электроснабжения и ряда специальных сетей сверхвысокого напряжения).

Мощность трехфазного переменного тока выражается формулами:

$P=\sqrt{3}UI\cos{\varphi}$ (активная);

$Q= \sqrt{3}UI\sin{\varphi}$ (реактивная);

$S=\sqrt{3}UI=\sqrt{P2+Q2}$.

Где $U$ и $I$ — это линейное напряжение и ток соответственно, а $\varphi$ — угол сдвига фаз между векторами напряжений и токов для одноименных фаз.

Конструкция ЛЭП для разных классов напряжения

Конструкция ЛЭП считается индивидуальной для каждого из классов напряжений. Низковольтные линии, например, размещают на одиночных столбах, вкопанных в грунт. Шаговое напряжение здесь окажется не очень большим при аварийной ситуации, а защита будет обеспечена местным заземленным громоотводом.

Линии до 20 кВ по конструкции мало отличаются от вышеописанных. При этом увеличиваются размеры столбов, изоляторы, а также расстояние между кабелями. Экономически неоправданным здесь считается использование молниезащитных тросов, поэтому они не используются.

Начиная с линий 35 кВ, конструкция усложняется, в особо опасных районах (защита от грозы) подвешивают молниезащитные стальные тросы, столбы ставят из материалов с повышенной прочностью на излом, между проводами создают мощную изоляцию за счет специальных изоляторов, закрепленных на траверсах.

На ЛЭП с классом напряжения 110 кВ молниезащитные тросы подвешивают уже по всей длине. Линии на 330 кВ имеют высокие и мощные арочные столбы, при этом количество изоляторов здесь увеличено с целью блокировки возникновения электрической дуги и снижения коронных разрядов.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/napryazhenie_elektricheskogo_toka/klassy_elektricheskogo_napryazheniya/

Booksm
Добавить комментарий