Схемные решения элементов сэс, их конструктивное исполнение. Низковольтные и высоковольтные линии тока

Страница 13 из 77

В городах и больших населенных пунктах стандартные низковольтные распределительные кабели с помощью распределительных коробок образуют сеть. Некоторые ее звенья удаляются и поэтому каждая электрораспределительная линия, выходящая из подстанции, образует разветвленную расширяемую радиальную систему, как показано на рис. D3.
1.2 Низковольтные распределительные сети
В европейских странах стандартными напряжениями для трехфазных четырехпроводных систем электроснабжения приняты 220/380 В или 230/400 В. В настоящее время в соответствии с новейшим международным стандартом IEC 60038 многие страны переоборудуют свои низковольтные сети под номинальное напряжение 230/400 В. В городах и населенных пунктах средних и больших размеров используются подземные кабельные распределительные системы. Распределительные подстанции высокого/низкого напряжения, расположенные на расстоянии 500-600 метров друг от друга, обычно оборудуются:
Высоковольтное распредустройство, из 3 или 4-х камер, часто имеет вводные и выходные выключатели нагрузки, образующие кольцевую магистраль, и один или два автоматических выключателя или комбинированные выключатели нагрузки- предохранителями для отключения цепей трансформатора.
Одним или двумя трансформаторами высокого/низкого напряжения мощностью 1000 кВА.
Одним или двумя (спаренными) распределительными щитами на 6-8 отходящих линий с защитой плавкими предохранителями для трехфазной четырехпроводной низковольтной системы или щитами автоматических выключателей в пластиковом корпусе, предназначенных для контроля и защиты 4-жильных отходящих распределительных кабелей.
Выход трансформатора соединяется с низковольтными шинами через выключатель нагрузки или просто через разъединительные вставки. В густо населенных районах прокладывается сеть распределительных кабелей стандартных размеров, при этом обычно один кабель прокладывается вдоль каждого тротуара, а 4-сторонние распределительные коробки устанавливаются в люках на углах улиц, где два кабеля пересекаются.

Рис. D3: Одна из возможных схем построения низковольтной сети с радиальными разветвленными распределительными линиями путем удаления перемычек между фазами
Тенденция последнего времени - применение всепогодных наземных шкафов, устанавливаемых вплотную к стене или по возможности заподлицо со стеной. Перемычки устанавливаются так, чтобы на выходе из подстанции распределительные кабели образовывали радиальные цепи с разомкнутыми концами (рис. D3). В том месте, где распределительная коробка объединяет распределительный кабель от одной подстанции с распределительным кабелем от соседней подстанции, перемычки между фазами удаляются или заменяются плавкими предохранителями, однако перемычка для нейтрали остается на месте.

Величины, показанные на рис. D2, являются ориентировочными. Для первых трех систем произвольно выбрано максимальное значение рабочего тока 60 А, поскольку для установленного допустимого отклонения напряжения в процентах меньшие падения напряжения допускаются при этих более низких напряжениях. Для второй группы систем тоже произвольно было выбрано максимальное допустимое значение тока 120 А.

Как можно обозначит значение линий электропередач? Есть ли точное определение проводам, по которым передается электроэнергия? В межотраслевых правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей есть точное определение. Итак, ЛЭП – это, во-первых, электрическая линия. Во-вторых, это участки проводов, которые выходят за пределы подстанций и электрических станций. В-третьих, основное назначение линий электропередач – это передача электрического тока на расстоянии.

По тем же правилам МПТЭЭП производится разделение ЛЭП на воздушные и кабельные. Но необходимо отметить, что по линиям электропередач производится также передача высокочастотных сигналов, которые используются для передачи телеметрических данных, для диспетчерского управления различными отраслями, для сигналов противоаварийной автоматики и релейной защиты. Как утверждает статистика, 60000 высокочастотных каналов сегодня проходят по линиям электропередач. Скажем прямо, показатель значительный.

Воздушные ЛЭП

Воздушные линии электропередач, их обычно обозначают буквами «ВЛ» – это устройства, которые располагаются на открытом воздухе. То есть, сами провода прокладываются по воздуху и закрепляются на специальной арматуре (кронштейны, изоляторы). При этом их установка может проводиться и по столбам, и по мостам, и по путепроводам. Не обязательно считать «ВЛ» те линии, которые проложены только по высоковольтным столбам.

Что входит в состав воздушных линий электропередач:

• Основное – это провода.
• Траверсы, с помощью которых создаются условия невозможности соприкосновения проводов с другими элементами опор.
• Изоляторы.
• Сами опоры.
• Контур заземления.
• Молниеотводчики.
• Разрядники.

То есть, линия электропередач – это не просто провода и опоры, как видите, это достаточно внушительный список различных элементов, каждый из которых несет свои определенные нагрузки. Сюда же можно добавить оптоволоконные кабели, и вспомогательное к ним оборудование. Конечно, если по опорам ЛЭП проводятся высокочастотные каналы связи.

Строительство ЛЭП, а также ее проектирование, плюс конструктивные особенности опор определяются правилами устройства электроустановок, то есть ПУЭ, а также различными строительными правилами и нормами, то есть СНиП. Вообще, строительство линий электропередач – дело непростое и очень ответственное. Поэтому их возведением занимаются специализированные организации и компании, где в штате есть высококвалифицированные специалисты.

Классификация воздушных линий электропередач

Сами воздушные высоковольтные линии электропередач делятся на несколько классов.

По роду тока:

• Переменного,
• Постоянного.

В основе своей воздушные ВЛ служат для передачи переменного тока. Редко можно встретить второй вариант. Обычно он используется для питания сети контактной или связной для обеспечения связью несколько энергосистем, есть и другие виды.

По напряжению воздушные ЛЭП делятся по номиналу этого показателя. Для информации перечислим их:

• для переменного тока: 0,4; 6; 10; 35; 110; 150; 220; 330; 400; 500; 750; 1150 киловольт (кВ);
• для постоянного используется всего один вид напряжение – 400 кВ.

При этом линии электропередач напряжением до 1,0 кВ считаются низшего класса, от 1,0 до 35 кВ – среднего, от 110 до 220 кВ – высокого, от 330 до 500 кВ – сверхвысокого, выше 750 кВ ультравысокого. Необходимо отметить, что все эти группы отличаются друг от друга лишь требованиями к расчетным условиям и конструктивным особенностям. Во всем остальном – это обычные высоковольтные линии электропередач.

Напряжение ЛЭП соответствует их назначению.

• Высоковольтная линия напряжением свыше 500 кВ считаются сверхдальними, они предназначаются для соединения отдельных энергосистем.
• Высоковольтная линия напряжением 220, 330 кВ считаются магистральными. Их основное назначение – соединить между собой мощные электростанции, отдельные энергосистемы, а также электростанции внутри данных систем.
• Воздушные ЛЭП напряжением 35-150 кВ устанавливаются между потребителями (большими предприятиями или населенными пунктами) и распределительными пунктами.
• ВЛ до 20 кВ используются в качестве линий электропередач, которые непосредственно подводят электрический ток к потребителю.

Классификация ЛЭП по нейтрале

• Трехфазные сети, в которых нейтраль не заземлена. Обычно такая схема используется в сетях напряжением 3-35 кВ, где протекают малые токи.
• Трехфазные сети, в которых нейтраль заземлена через индуктивность. Это так называемый резонансно-заземленный тип. В таких ВЛ используется напряжение 3-35 кВ, в которых протекают токи большой величины.
• Трехфазные сети, в которых нейтральная шина полностью заземлена (эффективно-заземленная). Этот режим работы нейтрали используется в ВЛ со средним и сверхвысоким напряжением. Обратите внимание, что в таких сетях необходимо использовать трансформаторы, а не автотрансформаторы, в которых нейтраль заземлена наглухо.
• И, конечно, сети с глухозаземленной нейтралью. В таком режиме работают ВЛ напряжением ниже 1,0 кВ и выше 220 кВ.

К сожалению, существует и такое разделения линий электропередач, где учитывается эксплуатационное состояние всех элементов ЛЭП. Это ЛЭП в нормальном состоянии, где провода, опоры и другие составляющие находятся в приличном состоянии. В основном упор делается на качество проводов и тросов, они не должны быть оборваны. Аварийное состояние, где качество проводов и тросов оставляет желать лучшего. И монтажное состояние, когда производится ремонт или замена проводов, изоляторов, кронштейнов и других компонентов ЛЭП.

Элементы воздушной ЛЭП

Между специалистами всегда происходят разговоры, в которых применяются специальные термины, касающиеся линий электропередач. Непосвященному в тонкости сленга понять этот разговор достаточно сложно. Поэтому предлагаем расшифровку этих терминов.

• Трасса – это ось прокладки ЛЭП, которая проходит по поверхности земли.
• ПК – пикеты. По сути, это отрезки трассы ЛЭП. Их длина зависит от рельефа местности и от номинального напряжения трассы. Нулевой пикет – это начало трассы.
• Строительство опоры обозначается центровым знаком. Это центр установки опоры.
• Пикетаж – по сути, это простая установка пикетов.
• Пролет – это расстояние между опорами, а точнее, между их центрами.
• Стрела провеса – это дельта между самой низшей точкой провеса провода и строго натянутой линией между опорами.
• Габарит провода – это опять-таки расстояние между самой низшей точкой провеса и самой высшей точкой пролегаемых под проводами инженерных сооружений.
• Петля или шлейф. Это часть провода, которая соединяет на анкерной опоре провода соседних пролетов.

Кабельные ЛЭП

Итак, переходим к рассмотрению такого понятия, как кабельные линии электропередач. Начнем с того, что это не голые провода, которые используются в воздушных линиях электропередач, это закрытые в изоляцию кабели. Обычно кабельные ЛЭП представляют собой несколько линий, установленные рядом друг с другом в параллельном направлении. Длины кабеля для этого бывает недостаточно, поэтому между участками устанавливаются соединительные муфты. Кстати, нередко можно встретить кабельные линии электропередач с маслонаполнением, поэтому такие сети часто укомплектовываются специальной малонаполнительной аппаратурой и системой сигнализации, которая реагирует на давление масла внутри кабеля.

Если говорить о классификации кабельных линий, то они идентичны классификации линий воздушных. Отличительные особенности есть, но их не так много. В основном эти две категории отличаются между собой способом прокладки, а также конструктивными особенностями. К примеру, по типу прокладки кабельные ЛЭП делятся на подземные, подводные и по сооружениям.

Две первые позиции понятны, а что относится к позиции «по сооружениям»?

• Кабельные туннели. Это специальные закрытые коридоры, в которых производится прокладка кабеля по установленным опорным конструкциям. В таких туннелях можно свободно ходить, проводя монтаж, ремонт и обслуживание электролинии.
• Кабельные каналы. Чаще всего они являются заглубленными или частично заглубленными каналами. Их прокладка может производиться в земле, под напольным основанием, под перекрытиями. Это небольшие каналы, в которых ходить невозможно. Чтобы проверить или установить кабель, придется демонтировать перекрытие.
• Кабельная шахта. Это вертикальный коридор с прямоугольным сечением. Шахта может быть проходной, то есть, с возможностью помещаться в нее человеку, для чего она снабжается лестницей. Или непроходной. В данном случае добраться до кабельной линии можно, только сняв одну из стенок сооружения.
• Кабельный этаж. Это техническое пространство, обычно высотою 1,8 м, оснащенное снизу и сверху плитами перекрытия.
• Укладывать кабельные линии электропередач можно и в зазор между плитами перекрытия и полом помещения.
• Блок для кабеля – это сложное сооружение, состоящее из труб прокладки и нескольких колодцев.
• Камера – это подземное сооружение, закрытое сверху железобетонной или плитой. В такой камере производится соединение муфтами участков кабельной ЛЭП.
• Эстакада – это горизонтальное или наклонное сооружение открытого типа. Она может быть надземной или наземной, проходной или непроходной.
• Галерея – это практически то же самое, что и эстакада, только закрытого типа.

И последняя классификация в кабельных ЛЭП – это тип изоляции. В принципе, основных видов два: твердая изоляция и жидкостная. К первой относятся изоляционные оплетки из полимеров (поливинилхлорид, сшитый полиэтилен, этилен-пропиленовая резина), а также другие виды, к примеру, промасленная бумага, резино-бумажная оплетка. К жидкостным изоляторам относится нефтяное масло. Есть и другие виды изоляции, к примеру, специальными газами или другими видами твердых материалов. Но их используют сегодня очень редко.

Заключение по теме

Разнообразие линий электропередач сводится к классификации двух основных видов: воздушных и кабельных. Оба варианта сегодня используются повсеместно, поэтому не стоит отделять один от другого и давать предпочтение одному перед другим. Конечно, строительство воздушных линий сопряжено с большими капиталовложениями, потому что прокладка трассы – это установка опор в основном металлических, которые имеют достаточно сложную конструкцию. При этом учитывается, какая сеть, под каким напряжением будет прокладываться.

Электрические сети делятся на две основные категории: до и выше 1000 Вольт (В). Далее речь пойдет о сетях выше 1000 В. Бывшие страны СССР используют одинаковые стандартные классы напряжения. Это обуславливается тем что, раньше это была одна Единая Энергосистема, и сегодня Энергосистемы всех стран СНГ работают параллельно. Стандартная линейка напряжений выше 1000 В: 3, 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ, где кВ – киловольт, то есть 1000 В. Есть прямая зависимость, чем дальше необходимо передать электроэнергию, тем выгодней использовать более высокий класс напряжения.

Выработка электроэнергии осуществляется на электростанциях различного типа, но класс напряжения генераторов, как правило, не высокий и варьируется от 6 кВ до 20 кВ. Для передачи выработанной генератором электроэнергии в систему, используют повышающие трансформаторы, которые называются трансформаторами связи (ТС). Линии, соединяющие ТС и шины, распределительных устройств подстанций, называются линиями связи (ЛС). Так вот, чем выше класс напряжения ЛС, тем потери в проводах меньше и передача электроэнергии соответственно выгоднее. Систему электроснабжения любого государства можно сравнить с кровеносной системой человека. Перетоки электроэнергии между регионами осуществляются по более мощным линиям электропередач 500 – 750 кВ, в регионе идет распределение мощностей по линиям 220 -330 кВ, между районами одного региона по линиям 35 -110 кВ. Внутри небольших населенных пунктов распределительные сети имеют напряжение 6 – 10 кВ.

На всем пути следования высоковольтных линий построены электрические подстанции (ПС – обозначение подстанций напряжением выше 10 кВ, ТП – для подстанций 10/0,4 кВ). Основные функции ПС: поддержание напряжения на заданном уровне, отбор мощности и ее распределение для электроснабжения соответствующего района, при необходимости с трансформацией классов напряжения. С помощью оборудования подстанций также регулируют направление перетоков мощности в энергосистеме. Примером такого оборудования является фазоповоротный трансформатор. Помимо этого на ПС ведется учет переданной электроэнергии, а также размещены устройства релейной защиты линий электропередач.

Конечным пунктом следования электроэнергии является ее потребитель, то есть мы с Вами, заводы, фабрики, инфраструктура городов. Для распределения электроэнергии в крупных городах, применяют класс напряжения 110 – 220 кВ, в более мелких населенных пунктах 10 – 35 кВ.

Все электрические сети переменного тока в стране классифицируются по различным параметрам и прежде по величине в них напряжения, а именно сети до 1000 вольт и более 1000 вольт, другими словами низковольтные и высоковольтные сети. Естественно, что чем выше напряжение в электрической сети, тем более оно опасно для работающих с ними и вообще для человека.

Граница напряжения в сетях именно в 1000 вольт сложилась исторически и в настоящее время жестко зафиксирована в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Именно такое разграничение напряжения указывается в допусках специалистов , дающих право работы одним с электроустановками напряжением до 1000, а другим свыше 1000 вольт. Основное принципиальное различие в устройстве обоих видов сетей заключается в том, что высоковольтные сети выполняются с изолированной нейтралью, а низковольтные (до 1000 вольт) – с глухо заземленной нейтралью.

То есть нейтраль питающего трансформатора напряжением до 1000 вольт имеет электрическое соединение с землей для того, чтобы все электрические однофазные потребители при всех условиях получали электрический ток одного устойчивого нормативного напряжения, равное в быту 220 В. Если в подобных сетях произойдет короткое замыкание на землю, то электрический ток в сети мгновенно возрастет, в результате чего сработает защита от максимально токовой нагрузки. В целях безопасности пользования электроприборами и электрооборудованием, рассчитанными на напряжение до 1000 вольт, их корпуса должны в обязательном порядке быть заземлены . В этом случае при неисправности прибора, в результате чего его корпус может быть под напряжением, то при прикосновении человека электрический ток устремится к земле, не причиняя вреда человеку.

Опасность травматизма человека в быту от поражения электрическим током продолжает и в наше время оставаться достаточно высокой. Основными источниками опасности в основном являются неисправность бытовой электрической сети, неисправность бытовых электрических приборов, отсутствие приборов электрической защиты и многие другие причины.

Высоковольтные сети, как правило, достаточно большой протяженности и при их симметричной нагрузки нейтраль изолируется от земли и при коротких замыканиях на землю, электрический ток возрастает незначительно. Небольшое увеличение тока в высоковольтных сетях к сожалению не всегда улавливаются приборами защиты и не всегда отключают сеть, в связи с чем сети напряжением выше 1000 вольт более опасны для человека. Именно в связи с повышенной опасностью работы с электрооборудованием высокого напряжения, к работе с ним допускаются специалисты высокой квалификации, имеющие соответствующий допуск.

Работа с высоковольтными сетями осложняется еще и потому, что утечки электрического тока случаются в них достаточно часто, в результате чего еще более повышается степень опасности. По этой причине работы с высоковольтными сетями и оборудованием выполняются в строгом соответствии с требованиями ПУЭ и обязательных регламентов.

Только выполнение всех требований Правил устройства электроустановок, выполнение в установленные сроки регламентных работ по обслуживанию электрических сетей независимо от напряжения и электрооборудования является основным залогом электрической безопасности в быту и на производстве.

Низковольтные сети, питаемые от ТП, как правило, выполняются на напряжение 380 / 220 в по четырехпроводной схеме. Схемы этих сетей также устраиваются радиальными или магистральными. Для питания крупных машин обычно применяются радиальные линии, для мелких - смешанные радиальные и магистральные.
Низковольтные сети, питаемые от ТП, как правило, выполняются на напряжение 380 / 220 в по четырехпроводной системе. Схемы этих сетей также устраиваются радиальными или магистральными. Для питания крупных машин обычно применяются радиальные линии, для мелких - смешанные радиальные и магистральные.
Распределительные низковольтные сети 0 38 кВ, как правило, выполняют воздушными.
Воздушные низковольтные сети на территории нефтебаз и электропроводки внутри помещений выполняются изолированными проводами.
Соединение потребите - имеется возможность ВКЛЮ-леи трехфазного тока треугольником, . Распределительные низковольтные сети целесообразно прокладывать с нулевым проводом.
Магнитные пускатели могут защищать низковольтные сети от перегрузок, а также отключать их при полном исчезновении или понижении напряжения.
К внутрицеховым сетям в настоящей главе относятся все низковольтные сети (0 4.0 23 А - б), : i также высоковольтные сети (6: л к отдельным электроприемникам.
Ввиду компактности строительной площадки и большой насыщенности ее крановым оборудованием временные низковольтные сети предусмотрены не воздушные, а кабельные.
Схема типичной независимой сети для снабжения крупных сосредоточенных нагрузок. Вторичные сети (рис. 1 - 10) это главным образом [ низковольтные сети, подобные своей предшественнице, - эдисоновской сетевой системе постоянного тока.
В проекте электроснабжения площадки решаются также вопросы напряжения высоковольтных сетей, их конфигурации, сечения проводов; определяются типы, количество и размещение трансформаторных подстанций; проектируются низковольтные сети.
Необходимо остановиться также и на вопросе прокладки низковольтных кабельных сетей. Полный перевод установок на электропривод приводит к резкому возрастанию количества кабелей, что вызывает необходимость уже сейчас вести низковольтные сети от подстанций до потребителя в кабельных каналах.
Такую массу имела бы трехпро-водная линия, если бы площадь поперечного сечения каждого ее провода была равна площади поперечного сечения провода двухпроводной линии. По условиям задачи, 10 А - это наименьший из токов, которые расплавляют вставку. Низковольтные сети однофазного тока широко применяются для питания электроосветительных приборов как внутри помещений, так и снаружи. Нужно выбрать плавкую вставку с номинальным током 10 А. Защита от перегрузок требует более строгого согласования номинального тока плавкой вставки с допустимым по нагреву током провода.
Известно, что сила тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Тяжесть поражения, следовательно, должна быть тем больше, чем выше напряжение. Это не означает, однако, что низковольтные сети безопасны. В этом сущность характерного парадокса: иногда напряжение 10 кВ не является для человека роковым, а в других случаях оказывается смертельным напряжение 36 В. Имеются сведения, что на сети напряжением до 25 В в настоящее время приходится 6 5 % общего числа электротравм со смертельным исходом.