Введение.
Для индустриально развитой страны, такой как Россия, характерна электрификация -широкое применение электрической энергии во всех областях производства и в быту. Электрификацию обеспечивает система электроснабжения. Основными энергитическими ресурсами страны в настоящее время служат природные запасы горючих ископаемых и гидравлические ресурсы. Вблизи этих источников энергии в большинстве случаев размещаются электрические станции. На них первичные виды энергии преобразуются в электрическую энергию, вырабатываемую генераторами переменного тока при напряжениях 6-35 кВ. Изготовление генераторов на более высокое напряжение затруднительно и практически нецелесообразно. Но при таких напряжениях экономичная передача энергии возможна лишь близко расположенным потребителям. Для передачи электроэнергии на более значительные расстояния-порядка сотен километров - нужны более высокие напряжения - несколько сотен
тысяч вольт.
При данной мощности чем выше напряжение линии электропередачи(ЛЭП), тем меньше должна быть сила тока, а вместе с ней уменьшается падение напряжения в линии и потери энергии на нагревание проводов, если считать постоянной величиной сопротивление линии. Таким образом, повышение напряжения линии передачи дает возможность при тех же относительных потерях передавать энергию на более дальние расстояния. По этой причине стремятся применять для линий передач все более высокие напряжения. В частности, в 1986 году было намечено пятилетним планом сооружение линий электропередач на напряжение 1,5 млн.В. Применение таких сверхвысоких напряжений дает возможность использовать в народном хозяйстве природные энергитические ресурсы, находящиеся на больших расстояниях от промышленных центров.
Следует отметить ,что с повышением напряжения непропорционально быстро возрастают затраты на изолирующие устройства, в частности, на тяжелые гирлянды изоляторов, нести которые должны высокие опоры, увеличиваются размеры и стоимость трансформаторных подстанций, наконец, значительно возрастают ежегодные расходы на обслуживание и поддержание установок более высокого напряжения. Если увеличение напряжения экономически необоснованно, то вызванные этим повышением затраты могут оказаться существенно больше экономики, которую создает уменьшение потерь энергии на нагревание проводов.
При проектировании электроснабжения рабочее напряжение выбирается, с одной стороны, в зависимости от стоимости соответствующего
электротехнического оборудования, а с другой стороны, в зависимости от стоимости в данном районе электрической энергии. Весьма приближенно для линий передач средней длинны можно считать экономически целесообразным напряжение 1 кВ на 1 км длинны линии, например для линии передачи длинной 200 км целесообразно применить рабочее напряжение 200 кВ. При выборе напряжения необходимо учесть и то, что оно должно соответствовать шкале стандартных напряжений.
Генераторы, работающие на электрических станциях (Г1-Г3, рис приложения),соединяются с линиями передачи через повысительные трансформаторы, установленные на повысительной трансформаторной подстанции ТП. Длинными линиями электроэнергия передается в промышленные центры. Но линии передачи являются в системе питательными линиями ПЛ: потребители энергии непосредственно к ним не подключаются, так как напряжение этих линий для потребителей слишком высоко. Затем затруднительно среди города устанавливать опоры линии передачи высокого напряжения. Напряжение желательно понизить настолько, чтобы иметь возможность применить относительно недорогие кабели, проложенные в земле (6-35 кВ). Поэтому напряжение передачи электроэнергии на районых трансформаторных подстанциях (ТП) понижается до 6-35 кВ. Эти подстанции построенны на окраине больших городов или на территории больших заводов.От
подстанции начинаются распределительные сети. Их напряжение (3-35 кВ) выбирают в зависимости от от расстояния от районной ТП до потребителя. Для снабжения групп потребителей относительно небольшой мощности часто служат распределительные пункты (РП), где энергия распределяется между отдельными потребителями, но не трансформируется. Потребительские трансформаторные подстанции находятся в непосредственной близости к потребителям. Их вторичное напряжение 220/127; 380/220 и 660/380 В (при схеме распределения -звезда с нулевым проводом). Наибольшее распространение имеет система 380/220 В.
Во вторичную цепь потребительских ТП подключаются лампы электрического освещения(220 В),электродвигатели и.т.п.
На пути от генератора к приемника электрическая энергия преобразуется 3-4 раза. Последний вариант (4 раза) применяют в тех случаях, когда напряжение 6-10 кВ недостаточны для распределения энергии по относительно большой площади, а строить для небольших мощностей дорогие понизительные подстанции на 110-500 кВ экономически нецелесообразно. По этим соображениям приходится вводить промежуточное напряжение распределительной сети 35 кВ.
1. Электрические сети. Подстанции. Распределение электрической энергии
Часть электроэнергетической системы, предназначенная для передачи и распределения энергии потребителям, называется электрической сетью.
В состав электрической сети входят линии электропередачи различных напряжений, трансформаторные, распределительные и преобразовательные подстанции.
На трансформаторных подстанциях (повышающих и понижающих) устанавливают трансформаторы, служащие для изменения напряжения. Одновременно с трансформацией обычно изменяется и количество линий. Например подходят 1—2 линии высокого напряжения, а отходят несколько линий низкого напряжения.
Различают два типа трансформаторных подстанций: открытые, в которых основное оборудование располагается на открытых площадках, и закрытые, оборудование которых размещено в помещениях.
Если на подстанции трансформация напряжения не производится, а изменяется только количество линий, то она называется распределительной.
Преобразовательные подстанции используют для выпрямления переменного тока или преобразования постоянного в переменный. На всех подстанциях устанавливают аппараты для j переключения электрических цепей и различные контрольно-измерительные приборы.
Электрические сети подразделяют по напряжению на сети низкого до 1 кВ и
высокого — более 1 кВ напряжения.
Большинство промышленных предприятий питаются электрической энергией от подстанций. На подстанциях устанавливается два и более трансформаторов, через которые энергия от S энергосистемы по линиям высокого напряжения (35, 110 или 220 кВ) передается на секционированные рабочие (или резервные) шины при напряжении 6—10 кВ. Иногда связь подстанции со станциями системы осуществляется кабельными линиями 6— 10 кВ без трансформации энергии. С шин подстанции электроэнергия распределяется по промышленным предприятиям и другим потребителям.
Для понижения напряжения на цеховых подстанциях устанавливают понижающие трансформаторы, которые получают питание от шин распределительного устройства РУ и отдают энергию со стороны низшего напряжения цеховым потребителям.
В зависимости от значимости потребителей, их мощности и ' внешней схемы электроснабжения существует несколько вариантов питания трансформаторных подстанций.
На рис. 1 приведен пример радиальной схемы питания четырех трансформаторных подстанций ТП1—ТП4. Электроэнергия передается при такой схеме по радиальным линиям, которые не имеют разветвлений от пункта питания до пункта потребления. Достоинством радиальных схем является простота эксплуатации, удобство устройства защиты и автоматизации. Недостаток ее состоит в том, что при выходе из строя питающей линии производственный объект лишается электроэнергии на время, необходимое для определения места повреждения и производства восстановительных работ. Кроме того, на каждой из линий устанавливают комплекты переключающей аппаратуры, что увеличивает капитальные затраты. На рисунке обозначены выключатели В, ВН и разъединители Р.
На современных установках линии, отходящие от распределительного устройства, соединяются с ним чаще всего комплект ными распределительными устройствами (КРУ). Общий вид одной ячейки КРУ представлен на рис. 2. Выключатель 1 вместе с приводом 2 установлен на выкатной тележке 4. Ячейка КРУ состоит из нескольких отсеков: сборных шин 8, выкатной те-лежки 3, трансформаторов тока 7, отходящей кабельной линии 6 и измерительных приборов 9. Выключатель 1 с помощью штепсельных разъемов 5
| 
