Elektrik şebekelerinin sınıflandırılması

Elektrik şebekeleri, hem şebekeyi bir bütün olarak hem de bireysel iletim hatlarını (PTL) karakterize eden bir dizi göstergeye göre sınıflandırılır.

Akımın doğası gereği

AC ve DC ağları akım ile ayırt edilir.

Üç fazlı AC 50 Hz, DC'ye göre çeşitli avantajlara sahiptir:

• geniş bir aralıkta bir voltajdan diğerine dönüşme yeteneği;

• elde edilen uzun mesafelerde büyük güçler iletme yeteneği. Bu, hat boyunca elektriği iletmek için jeneratörlerin voltajının daha yüksek bir voltaja dönüştürülmesi ve yüksek voltajın alıcı noktada tekrar düşük voltaja dönüştürülmesiyle elde edilir. Bu güç iletimi yönteminde, hattaki kayıplar hattaki akıma bağlı oldukları için azalır ve aynı güç için akım daha küçük, voltaj ne kadar yüksek olursa;

• üç fazlı alternatif akım ile asenkron elektrik motorlarının yapımı basit ve güvenilirdir (toplayıcı yoktur). Bir senkron alternatörün yapısı da bir DC jeneratöründen (kollektör yok, vb.) daha basittir;

AC'nin dezavantajları şunlardır:

• esas olarak transformatörlerin ve elektrik motorlarının manyetik alanlarını oluşturmak için gerekli olan reaktif güç üretme ihtiyacı. Reaktif enerji üretmek için yakıt (TPP'de) ve su (HES'de) tüketilmez, ancak transformatörlerin hatlarından ve sargılarından akan reaktif akım (mıknatıslama akımı) işe yaramaz (hatların aktif enerjiyi iletmek için kullanılması anlamında) onları aşırı yükler, içlerinde aktif güç kayıplarına neden olur ve iletilen aktif gücü sınırlar. Reaktif gücün aktif güce oranı, tesisin güç faktörünü karakterize eder (güç faktörü ne kadar düşükse, elektrik şebekeleri o kadar kötü kullanılır);

• AC kurulumlarını daha pahalı hale getiren güç faktörünü artırmak için genellikle kapasitör bankaları veya senkron kompansatörler kullanılır;

• çok büyük güçlerin uzun mesafeler boyunca iletilmesi, aralarında gücün iletildiği güç sistemlerinin paralel çalışmasının kararlılığı ile sınırlıdır.

Doğru akımın avantajları şunları içerir:

• reaktif akım bileşeninin olmaması (hatların tam kullanımı mümkündür);

• DC motorların geniş bir devir sayısında rahat ve sorunsuz ayarlama;

• elektrikli çekiş ve vinçlerde geniş uygulama alanı bulan seri motorlarda yüksek başlangıç ​​torku;

• elektroliz olasılığı vb.

DC'nin ana dezavantajları şunlardır:

• basit bir doğru akım vasıtasıyla bir voltajdan diğerine dönüştürmenin imkansızlığı;

• nispeten uzun mesafelerde güç iletimi için yüksek voltajlı (HV) doğru akım jeneratörleri yaratmanın imkansızlığı;

• doğru akım HV elde etmenin zorluğu: bu amaçla, yüksek voltajın alternatif akımını düzeltmek ve ardından alım noktasında onu üç fazlı alternatif akıma dönüştürmek gerekir. Ana uygulama, üç fazlı alternatif akım şebekelerinden türetilmiştir. Çok sayıda tek fazlı elektrik alıcısı ile, tek fazlı dallar üç fazlı bir ağdan yapılır. Üç fazlı bir AC sisteminin avantajları şunlardır:

• dönen bir manyetik alan oluşturmak için üç fazlı bir sistemin kullanılması, basit elektrik motorlarının uygulanmasını mümkün kılar;

• üç fazlı bir sistemde, güç kaybı tek fazlı bir sistemden daha azdır. Bu ifadenin ispatı Tablo 1'de verilmiştir.

Tablo 1. Üç fazlı sistemin (üç telli) tek fazlı (iki telli) ile karşılaştırılması

Tablodan da görülebileceği gibi (sıra 5 ve 6), dP1= 2dP3 ve dQ1= 2dQ3, yani tek fazlı bir sistemdeki aynı güç S ve voltaj U'daki güç kayıpları iki kat daha fazladır. Bununla birlikte, tek fazlı bir sistemde iki tel vardır ve üç fazlı bir sistemde - üç.

Metal tüketiminin aynı olması için üç fazlı hattın iletken kesitinin tek fazlı hatta göre 1,5 kat küçültülmesi gerekmektedir. Aynı sayıda daha fazla direnç olacaktır, yani. R3= 1.5R1... Bu değeri dP3 ifadesinde yerine koyarsak, dP3 = (1.5S2/ U2) R1, yani. tek fazlı bir hattaki aktif güç kayıpları, üç fazlı bir hatta göre 2 / 1,5 = 1,33 kat daha fazladır.

DC kullanımı

DC ağları, endüstriyel işletmelere (elektroliz atölyeleri, elektrikli fırınlar vb.), şehir içi elektrikli ulaşıma (tramvay, troleybüs, metro) güç sağlamak için kurulur. Daha fazla ayrıntı için buraya bakın: DC nerede ve nasıl kullanılır?

Demiryolu taşımacılığının elektrifikasyonu hem doğru hem de alternatif akımla gerçekleştirilir.

Doğru akım, enerjiyi uzun mesafelere iletmek için de kullanılır, çünkü bu amaçla alternatif akımın kullanılması, enerji santrali jeneratörlerinin kararlı paralel çalışmasını sağlamanın zorluğuyla ilişkilidir. Ancak bu durumda, yalnızca bir iletim hattı doğru akımla çalışır, bunun besleme ucunda alternatif akım doğru akıma dönüştürülür ve alıcı uçta doğru akım alternatif akıma ters çevrilir.

Doğru akım, iki elektrik sisteminin bağlantısını doğru akım şeklinde düzenlemek için alternatif akımlı iletim ağlarında kullanılabilir - iki elektrik sistemi bir doğrultucu-trafo bloğu aracılığıyla birbirine bağlandığında sıfır uzunlukta sabit enerji iletimi. Aynı zamanda, elektrik sistemlerinin her birindeki frekans sapmaları, iletilen gücü pratik olarak etkilemez.

Gücün, ortak bir güç hattı üzerinden alternatif akım ve doğru akımla aynı anda iletildiği darbeli akım güç iletimi konusunda araştırma ve geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Bu durumda, AC iletim hattının her üç fazına da, iletim hattının uçlarına trafo tesisatı vasıtasıyla oluşturulan, toprağa göre bir miktar sabit gerilim uygulanması amaçlanmaktadır.

Bu güç iletim yöntemi, alternatif akım iletimine göre güç hattı yalıtımının daha iyi kullanılmasını sağlayarak taşıma kapasitesini artırır ve ayrıca doğru akım iletimine göre güç hatlarından güç seçimini kolaylaştırır.

voltaj ile

Voltaj olarak, elektrik şebekeleri 1 kV'a kadar ve 1 kV'un üzerinde voltaja sahip şebekelere ayrılır.

Her elektrik şebekesi aşağıdakilerle karakterize edilir: anma gerilimi, ekipmanın normal ve en ekonomik şekilde çalışmasını sağlar.

Jeneratörlerin, trafoların, şebekelerin ve elektrik alıcılarının nominal gerilimini ayırt eder. Şebekenin anma gerilimi, enerji tüketicilerinin anma gerilimi ile çakışır ve şebekedeki gerilim kayıplarının kompanzasyon koşullarına göre jeneratörün anma gerilimi, şebekenin anma geriliminden %5 daha yüksek alınır.

Bir transformatörün anma gerilimi, yüksüz durumdaki birincil ve ikincil sargıları için ayarlanır. Transformatörün birincil sargısının bir elektrik alıcısı olması nedeniyle, yükseltici transformatör için nominal voltajı, jeneratörün nominal voltajına ve düşürücü transformatör için - anma voltajına eşit alınır. ağ.

Şebekeyi yük altında besleyen trafonun sekonder sargısının gerilimi, şebekenin nominal geriliminden %5 daha yüksek olmalıdır. Transformatörün kendisinde yük altında bir gerilim kaybı olduğu için, trafonun sekonder sargısının anma gerilimi (yani açık devre gerilimi), şebeke anma geriliminden %10 daha yüksek alınır.

Tablo 2, 50 Hz frekanslı üç fazlı elektrik şebekelerinin nominal faz-faz gerilimlerini göstermektedir. Gerilime göre elektrik şebekeleri şartlı olarak düşük (220–660 V), orta (6–35 kV), yüksek (110–220 kV), ultra yüksek (330–750 kV) ve ultra yüksek (1000 kV ve üstü) voltaj şebekelerine ayrılır.

Tablo 2. GOST 29322–92'ye göre standart voltajlar, kV

Taşımacılıkta ve endüstride, aşağıdaki sabit voltajlar kullanılır: tramvay ve troleybüslere güç sağlayan bir havai şebeke için - 600 V, metro vagonları - 825 V, elektrikli demiryolu hatları için - 3300 ve 1650 V, açık ocak madenlerinde troleybüsler ve elektrikli 600, 825, 1650 ve 3300 V kontak ağlarından güç alan lokomotifler, yeraltı endüstriyel taşımacılığı 275 V voltaj kullanır. Ark ocağı ağları 75 V, elektroliz tesisleri 220-850 V voltaj kullanır.

Tasarım ve konuma göre

Anten ve kablo ağları, kablolama ve teller tasarım açısından farklılık gösterir.

Konuma göre, ağlar harici ve dahili olarak ayrılır.

Dış ağlar, çıplak (yalıtımsız) teller ve kablolarla (yer altı, su altı), iç - kablolarla, yalıtımlı ve çıplak teller, otobüslerle uygulanır.

Tüketimin doğası gereği

Tüketimin niteliğine göre kentsel, endüstriyel, kırsal, elektrikli demiryolu hatları, petrol ve gaz boru hatları ve elektrik sistemleri ayırt edilir.

Randevu ile

Elektrik şebekelerinin çeşitliliği ve karmaşıklığı, birleşik bir sınıflandırmanın olmamasına ve şebekeleri güç kaynağı şemasında gerçekleştirilen amaca, role ve işlevlere göre sınıflandırırken farklı terimlerin kullanılmasına yol açmıştır.

NSElectrical ağları, omurga ve dağıtım ağları olarak ikiye ayrılır.

Omurga santrallerden enerji sağlarken, santralleri birleştiren ve tek bir kontrol nesnesi olarak çalışmalarını sağlayan elektrik şebekesine denir. Dal elektrik şebekesi denir. bir güç kaynağından elektrik dağıtımının sağlanması.

GOST 24291-90'da elektrik şebekeleri ayrıca omurga ve dağıtım şebekelerine ayrılmıştır.Ayrıca, kentsel, endüstriyel ve kırsal ağlar ayırt edilir.

Dağıtım ağlarının amacı, elektriğin omurga ağının trafo merkezinden (kısmen elektrik santrallerinin dağıtım voltajı baralarından da) kentsel, endüstriyel ve kırsal ağların merkezi noktalarına daha fazla dağıtılmasıdır.

Kamu dağıtım ağlarının ilk aşaması 330 (220) kV, ikincisi - 110 kV, ardından elektrik, güç kaynağı ağı üzerinden bireysel tüketicilere dağıtılır.

Gerçekleştirdikleri işlevlere göre omurga, tedarik ve dağıtım ağları ayırt edilir.

Ana şebekeler 330 kV ve üzeri birleşik enerji sistemleri oluşturma işlevlerini yerine getirir.

Güç kaynağı ağları, elektriğin karayolu ağının trafo merkezlerinden ve kısmen 110 (220) kV santral otobüslerinden dağıtım ağlarının merkezi noktalarına - bölgesel trafo merkezlerine iletilmesi için tasarlanmıştır. Teslimat ağları genellikle kapalı. Önceden, bu şebekelerin voltajı 110 (220) kV idi, son zamanlarda elektrik şebekelerinin voltajı kural olarak 330 kV'dur.

Dağıtım ağları Elektriğin ilçe trafo merkezlerindeki alçak gerilim otobüslerinden kentsel endüstriyel ve kırsal tüketicilere kısa mesafelerde iletilmesi amaçlanmaktadır. Bu tür dağıtım ağları genellikle açıktır veya açık modda çalışır. Daha önce, bu tür ağlar 35 kV ve daha düşük bir voltajda ve şimdi - 110 (220) kV'de gerçekleştiriliyordu.

Elektrik şebekeleri ayrıca yerel ve bölgesel ve ek olarak tedarik ve dağıtım şebekeleri olarak alt bölümlere ayrılmıştır. Yerel ağlar arasında 35 kV ve altı ve bölgesel ağlar — 110 kV ve üstü bulunur.

Yemek yiyor uzunluğu boyunca elektrik dağıtmadan merkezi bir noktadan bir dağıtım noktasına veya doğrudan trafo merkezlerine geçen bir hattır.

Dal uzunlukları boyunca birkaç trafo merkezinin veya tüketici elektrik tesisatlarının girişinin bağlandığı bir hat denir.

Güç şemasındaki amaca göre, ağlar da yerel ve bölgesel olarak ayrılır.

Yerlilere düşük yük yoğunluğuna ve 35 kV'a kadar (35 kV dahil) gerilime sahip ağları içerir. Bunlar kentsel, endüstriyel ve kırsal ağlardır. Kısa boy 110 kV derin burçlar da yerel ağlar olarak sınıflandırılır.

Bölge elektrik şebekeleri geniş alanları kapsayan ve 110 kV ve üzeri gerilime sahip cihazlardır. Bölgesel ağlar aracılığıyla elektrik, elektrik santrallerinden tüketim yerlerine iletilir ve ayrıca yerel ağları besleyen bölgesel ve büyük sanayi ve ulaşım trafo merkezleri arasında dağıtılır.

Bölgesel ağlar, elektrik sistemlerinin ana ağlarını, sistem içi ve sistemler arası iletişim için ana iletim hatlarını içerir.

Çekirdek ağlar enerji santralleri ve bölgesel tüketici merkezleri (bölgesel trafo merkezleri) arasında iletişim sağlar. Karmaşık çoklu devre şemalarına göre gerçekleştirilirler.

Ana güç hatları sistem içi iletişim, elektrik sisteminin ana şebekesi ile ayrı konumdaki santraller arasındaki iletişimi ve ayrıca uzaktaki büyük kullanıcıların merkezi noktalarla iletişimini sağlar. Bu genellikle 110-330 kV ve daha büyük ve uzun bir havai hattır.

Güç kaynağı şemasındaki rollerine göre, güç kaynağı ağları, dağıtım ağları ve güç sistemlerinin ana ağları farklılık gösterir.

Besleyici trafo merkezine ve RP'ye enerjinin sağlandığı ağlara denir, dağıtım - elektrik veya trafo merkezlerinin doğrudan bağlı olduğu şebekeler (genellikle bunlar 10 kV'a kadar olan şebekelerdir, ancak genellikle daha yüksek gerilimlere sahip dallanmış şebekeler, kendilerine çok sayıda alıcı trafo merkezi bağlıysa, dağıtım şebekelerini de ifade eder). Ana ağlara en güçlü bağlantıların yapıldığı en yüksek gerilime sahip ağları içerir elektrik sisteminde.