Classificació de les xarxes elèctriques

Les xarxes elèctriques es classifiquen segons una sèrie d'indicadors que caracteritzen tant la xarxa en conjunt com les línies de transmissió individuals (PTL).

Per la naturalesa del corrent

Les xarxes AC i DC es distingeixen pel corrent.

La CA trifàsica de 50 Hz té diversos avantatges respecte a la CC:

• la capacitat de transformar d'una tensió a una altra en un ampli rang;

• la capacitat de transmetre grans potències a llargues distàncies, cosa que s'aconsegueix. Això s'aconsegueix transformant la tensió dels generadors a una tensió més alta per transmetre electricitat al llarg de la línia i convertir l'alta tensió de nou en una baixa tensió al punt receptor. En aquest mètode de transmissió de potència, les pèrdues a la línia es redueixen perquè depenen del corrent de la línia, i el corrent per a la mateixa potència és menor, com més gran és la tensió;

• amb corrent altern trifàsic, la construcció de motors elèctrics asíncrons és senzilla i fiable (sense col·lector). La construcció d'un alternador síncron també és més senzilla que un generador de corrent continu (sense col·lector, etc.);

Els desavantatges de l'AC són:

• la necessitat de generar potència reactiva, que es necessita principalment per crear camps magnètics de transformadors i motors elèctrics. El combustible (en TPP) i l'aigua (en HPP) no es consumeixen per generar energia reactiva, però el corrent reactiu (corrent de magnetització) que flueix per les línies i bobinatges dels transformadors és inútil (en el sentit d'utilitzar línies per transmetre energia activa) els sobrecarrega, provoca pèrdues de potència activa en ells i limita la potència activa transmesa. La relació entre potència reactiva i potència activa caracteritza el factor de potència de la instal·lació (com més baix és el factor de potència, pitjor s'utilitzen les xarxes elèctriques);

• Sovint s'utilitzen bancs de condensadors o compensadors síncrons per augmentar el factor de potència, la qual cosa fa que les instal·lacions de CA siguin més cares;

• la transmissió de potències molt grans a llargues distàncies està limitada per l'estabilitat del funcionament paral·lel dels sistemes de potència entre els quals es transmet la potència.

Els avantatges del corrent continu inclouen:

• absència d'un component de corrent reactiu (és possible l'ús complet de les línies);

• ajust còmode i suau en una àmplia gamma del nombre de revolucions dels motors de corrent continu;

• alt parell d'arrencada en motors sèrie, que han trobat una àmplia aplicació en tracció elèctrica i grues;

• la possibilitat d'electròlisi, etc.

Els principals desavantatges de DC són:

• impossibilitat de conversió mitjançant simples mitjans de corrent continu d'una tensió a una altra;

• la impossibilitat de crear generadors de corrent continu d'alta tensió (HV) per a la transmissió d'energia a distàncies relativament llargues;

• la dificultat d'obtenir corrent continu HV: per a això cal rectificar el corrent altern de l'alta tensió i després en el punt de recepció convertir-lo en corrent altern trifàsic. L'aplicació principal es deriva de xarxes de corrent altern trifàsic. Amb un gran nombre de receptors elèctrics monofàsics, les branques monofàsiques es fan a partir d'una xarxa trifàsica. Els avantatges d'un sistema de CA trifàsic són:

• l'ús d'un sistema trifàsic per crear un camp magnètic giratori permet implementar motors elèctrics senzills;

• en un sistema trifàsic, la pèrdua de potència és menor que en un sistema monofàsic. La prova d'aquesta afirmació es dóna a la taula 1.

Taula 1. Comparació d'un sistema trifàsic (tres fils) amb un monofàsic (dos cables)

Com es pot veure a la taula (files 5 i 6), dP1= 2dP3 i dQ1= 2dQ3, és a dir. les pèrdues de potència en un sistema monofàsic a la mateixa potència S i tensió U són dues vegades més grans. Tanmateix, en un sistema monofàsic hi ha dos cables, i en un sistema trifàsic - tres.

Perquè el consum de metall sigui el mateix, cal reduir 1,5 vegades la secció transversal dels conductors de la línia trifàsica en comparació amb la línia monofàsica. El mateix nombre de vegades serà major resistència, és a dir. R3= 1.5R1... Substituint aquest valor en l'expressió per dP3, obtenim dP3 = (1.5S2/ U2) R1, és a dir. Les pèrdues de potència activa en una línia monofàsica són 2 / 1,5 = 1,33 vegades més que en una trifàsica.

Ús de DC

Les xarxes de corrent continu es construeixen per alimentar empreses industrials (tallers d'electròlisi, forns elèctrics, etc.), transport elèctric urbà (tramvia, troleibús, metro). Per a més detalls consulteu aquí: On i com s'utilitza DC

L'electrificació del transport ferroviari es realitza tant amb corrent continu com altern.

El corrent continu també s'utilitza per transmetre energia a llargues distàncies, ja que l'ús de corrent altern per a aquest propòsit està associat a la dificultat d'assegurar un funcionament paral·lel estable dels generadors de centrals elèctriques. En aquest cas, però, només una línia de transmissió funciona amb corrent continu, a l'extrem de subministrament de la qual el corrent altern es converteix en corrent continu, i a l'extrem receptor el corrent continu s'inverteix en corrent altern.

El corrent continu es pot utilitzar en xarxes de transmissió amb corrent altern per organitzar la connexió de dos sistemes elèctrics en forma de corrent continu: transmissió d'energia constant amb longitud zero, quan dos sistemes elèctrics estan connectats entre si mitjançant un bloc rectificador-transformador. Al mateix temps, les desviacions de freqüència en cadascun dels sistemes elèctrics pràcticament no afecten la potència transmesa.

Actualment s'està duent a terme investigacions i desenvolupaments sobre la transmissió d'energia de corrent polsat, on l'energia es transmet simultàniament mitjançant corrent altern i corrent continu a través d'una línia elèctrica comuna. En aquest cas, es pretén imposar a les tres fases de la línia de transport de CA una tensió constant respecte a terra, creada mitjançant instal·lacions de transformadors als extrems de la línia de transport.

Aquest mètode de transmissió d'energia permet un millor ús de l'aïllament de la línia elèctrica i augmenta la seva capacitat de càrrega en comparació amb la transmissió de corrent altern, i també facilita la selecció de potència de les línies elèctriques en comparació amb la transmissió de corrent continu.

Per tensió

Per tensió, les xarxes elèctriques es divideixen en xarxes amb una tensió de fins a 1 kV i superior a 1 kV.

Cada xarxa elèctrica es caracteritza per tensió nominal, que garanteix el funcionament normal i més econòmic de l'equip.

Distingir la tensió nominal de generadors, transformadors, xarxes i receptors elèctrics. La tensió nominal de la xarxa coincideix amb la tensió nominal dels consumidors d'energia, i la tensió nominal del generador, segons les condicions de compensació de les pèrdues de tensió a la xarxa, es pren un 5% superior a la tensió nominal de la xarxa.

La tensió nominal d'un transformador s'estableix per als seus bobinatges primari i secundari sense càrrega. A causa del fet que el bobinatge primari del transformador és un receptor d'electricitat, per al transformador augmentador la seva tensió nominal es pren igual a la tensió nominal del generador, i per al transformador reductor - la tensió nominal del xarxa.

La tensió del bobinatge secundari del transformador que alimenta la xarxa sota càrrega ha de ser un 5% superior a la tensió nominal de la xarxa. Com que hi ha una pèrdua de tensió al mateix transformador sota càrrega, la tensió nominal (és a dir, la tensió de circuit obert) del bobinatge secundari del transformador es pren un 10% més alta que la tensió nominal de la xarxa.

La taula 2 mostra les tensions nominals fase a fase de les xarxes elèctriques trifàsiques amb una freqüència de 50 Hz. Les xarxes elèctriques per tensió es divideixen condicionalment en xarxes de baixa tensió (220–660 V), mitjana (6–35 kV), alta (110–220 kV), ultraalta (330–750 kV) i ultraalta (1000 kV i superior).

Taula 2. Tensions estàndard, kV, segons GOST 29322–92

En el transport i la indústria, s'utilitzen les següents tensions constants: per a una xarxa aèria que alimenta tramvies i trolebusos — 600 V, vagons de metro — 825 V, per a línies de ferrocarril electrificades — 3300 i 1650 V, les mines a cel obert són servides per troleibusos i locomotores alimentades per xarxes de contacte 600, 825, 1650 i 3300 V, el transport industrial subterrani utilitza una tensió de 275 V. Les xarxes de forns d'arc tenen una tensió de 75 V, les plantes d'electròlisi 220-850 V.

Per disseny i ubicació

Les xarxes aèries i per cable, el cablejat i els cables es diferencien pel seu disseny.

Per ubicació, les xarxes es divideixen en externes i internes.

Les xarxes externes s'implementen amb cables nus (no aïllats) i cables (soterrats, submarins), interns - amb cables, cables aïllats i nus, autobusos.

Per naturalesa del consum

Segons la naturalesa del consum, es distingeixen línies ferroviàries urbanes, industrials, rurals, electrificades, gasoductes i sistemes elèctrics.

Amb cita prèvia

La diversitat i complexitat de les xarxes elèctriques ha provocat la manca d'una classificació unificada i l'ús de diferents termes a l'hora de classificar les xarxes segons la finalitat, el rol i les funcions realitzades en l'esquema d'alimentació.

Les xarxes elèctriques NSE es divideixen en xarxes troncals i xarxes de distribució.

La columna vertebral s'anomena xarxa elèctrica que uneix les centrals elèctriques i assegura el seu funcionament com un únic objecte de control, alhora que subministra energia de les centrals elèctriques. Sucursal anomenada xarxa elèctrica. proporcionar la distribució d'electricitat des d'una font d'energia.

A GOST 24291-90, les xarxes elèctriques també es divideixen en xarxes troncals i xarxes de distribució.A més, es distingeixen xarxes urbanes, industrials i rurals.

La finalitat de les xarxes de distribució és la posterior distribució d'electricitat des de la subestació de la xarxa troncal (en part també des dels busos de tensió de distribució de les centrals elèctriques) fins als punts centrals de les xarxes urbanes, industrials i rurals.

La primera etapa de les xarxes de distribució pública és de 330 (220) kV, la segona - 110 kV, després l'electricitat es distribueix a través de la xarxa de subministrament elèctric als consumidors individuals.

Segons les funcions que desenvolupen, es distingeixen les xarxes troncals, de subministrament i de distribució.

Xarxes principals 330 kV i superiors realitzar les funcions de formar sistemes energètics unificats.

Les xarxes d'alimentació estan destinades al transport d'electricitat des de les subestacions de la xarxa d'autopistes i parcialment els busos de 110 (220) kV de les centrals elèctriques als punts centrals de les xarxes de distribució —subestacions regionals. Xarxes de lliurament generalment tancat. Anteriorment, la tensió d'aquestes xarxes era de 110 (220) kV, recentment la tensió de les xarxes elèctriques, per regla general, és de 330 kV.

Xarxes de distribució estan destinats a la transmissió d'electricitat a curtes distàncies des dels autobusos de baixa tensió de les subestacions de districte fins als consumidors urbans industrials i rurals. Aquestes xarxes de distribució solen estar obertes o funcionen en mode obert. Anteriorment, aquestes xarxes es feien a una tensió de 35 kV i menys, i ara - 110 (220) kV.

Les xarxes elèctriques també es subdivideixen en xarxes locals i regionals i, a més, xarxes de subministrament i distribució. Les xarxes locals inclouen 35 kV o menys, i les xarxes regionals — 110 kV i més.

Menjant és una línia que passa d'un punt central a un punt de distribució o directament a subestacions sense distribuir electricitat al llarg de la seva longitud.

Sucursal s'anomena una línia a la qual es connecten al llarg de la seva longitud diverses subestacions transformadores o l'entrada a instal·lacions elèctriques de consum.

Segons la finalitat de l'esquema elèctric, les xarxes també es divideixen en locals i regionals.

Als locals inclouen xarxes amb baixa densitat de càrrega i tensió fins a 35 kV inclosos. Són xarxes urbanes, industrials i rurals. Els bushings de profunditat de 110 kV de curta longitud també es classifiquen com a xarxes locals.

Xarxes elèctriques de districte cobreixen grans àrees i tenen una tensió de 110 kV i més. A través de les xarxes regionals, l'electricitat es transmet des de les centrals elèctriques als llocs de consum, i també es distribueix entre les subestacions regionals i grans industrials i de transport que alimenten les xarxes locals.

Les xarxes regionals inclouen les principals xarxes de sistemes elèctrics, les principals línies de transmissió per a la comunicació intra i intersistema.

Xarxes bàsiques proporcionar comunicació entre les centrals elèctriques i amb els centres regionals de consum (subestacions regionals). Es duen a terme segons esquemes complexos de múltiples circuits.

Línies elèctriques troncals La comunicació intrasistema proporciona la comunicació entre centrals elèctriques situades per separat amb la xarxa principal del sistema elèctric, així com la comunicació de grans usuaris remots amb punts centrals. Normalment es tracta d'una línia aèria de 110-330 kV i més gran amb una llargada llarga.

Segons el seu paper en l'esquema de subministrament d'energia, les xarxes d'alimentació, les xarxes de distribució i les xarxes principals dels sistemes d'alimentació es diferencien.

Nutritiu s'anomenen xarxes a través de les quals es subministra l'energia a la subestació i RP, distribució — xarxes a les quals es connecten directament subestacions elèctriques o transformadores (normalment es tracta de xarxes de fins a 10 kV, però sovint les xarxes ramificades amb tensions més elevades també fan referència a xarxes de distribució si hi ha connectades un gran nombre de subestacions receptores). A les principals xarxes incloure les xarxes amb la tensió més alta, en les quals es realitzen les connexions més potents en el sistema elèctric.