Rozvod elektrické energie | EkonWiki – Ekonomická encyklopedie

Charakteristickým rysem procesu výroby, přenosu a spotřeby elektřiny je její kontinuita. Proces výroby elektřiny se časově shoduje s procesem její spotřeby, proto jsou elektrárny, elektrické sítě a spotřebiče spotřeby energie propojeny společným režimem. Obecnost režimu vyžaduje organizaci energetických systémů.

Energetická soustava (energetická soustava) je soubor elektráren, elektrických přenosových vedení, rozvoden a tepelných sítí, spojených v jedno společným režimem a kontinuitou procesu výroby, přeměny a distribuce elektrické a tepelné energie za obecná kontrola tohoto režimu. Součástí energetické soustavy je elektrická soustava, což je soubor elektroinstalací elektráren a elektrických sítí energetické soustavy.

Elektrická síť je soubor elektrických instalací pro přenos a rozvod elektrické energie, sestávající z rozvoden, rozvaděčů, vodičů, nadzemních a kabelových elektrických vedení provozovaných na určitém území.

Elektrický přijímač je zařízení, jednotka, mechanismus určený k přeměně elektrické energie na jiný druh energie. Spotřebič elektřiny je jeden nebo skupina elektrických přijímačů spojených technologickým procesem a umístěných v určité oblasti.

Elektroinstalace, ve kterých se vyrábí, přeměňuje, distribuuje a spotřebovává elektřina, se dělí v závislosti na provozním napětí na elektroinstalace s napětím do 1000 V a nad 1000 V.

Rozváděč (RU) je elektrická instalace, která slouží k příjmu a rozvodu elektřiny a obsahuje přípojnice a propojovací sběrnice, spínací zařízení, ochranná zařízení, automatizační a telemechaniku, měřicí přístroje a pomocná zařízení. Rozvodná zařízení se dělí na otevřená (umístěná pod širým nebem) a uzavřená (v objektu). V městském prostředí se ve většině případů používají uzavřené reaktorové elektrárny.

Rozvodna je elektroinstalace sloužící k přeměně a rozvodu elektrické energie a sestávající z rozváděče do a nad 1000 V, výkonových transformátorů nebo jiných měničů elektřiny a pomocných konstrukcí.

Blokové schéma napájení města je na Obr. 1. Generátory státní okresní elektrárny vyrábějí elektřinu o napětí 6, 10 nebo 20 kV. Při tomto napětí je přenos elektřiny na velkou vzdálenost (více než 4 – 6 km) neekonomický. Proto, aby se snížily výkonové ztráty ve vedení, je elektřina přenášena na velké vzdálenosti při zvýšeném napětí, k čemuž mají elektrárny stupňovité výkonové transformátory, které zvyšují napětí na návrhové napětí (35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 kV). V elektrických snižovacích rozvodnách umístěných ve městě je napětí sníženo na 6-10 kV. Snižovací rozvodna se obvykle skládá z otevřené části s napětím 110 – 220 kV a uzavřené části, která obsahuje rozváděč s napětím 6-10 kV.

Rýže. 1. Blokové schéma napájení města

ES – státní okresní elektrárna (GRES), T1 – náběhový transformátor na GRES, T2 – útlumový transformátor energetické centrály, TZ – útlumový transformátor v trafostanici, VL – venkovní vedení s napětím 35 – 750 kV, RU – rozváděč 6-10 kV snižovací rozvodna (powercentra), PKL – přívodní kabelové vedení, RP – rozvodné místo, RKL – rozvodné kabelové vedení, KL – kabelové vedení o napětí 0,4 kV, ARU – vstup rozvodné zařízení v bytovém domě, GPP – hlavní snižovací rozvodna závodu, velín — rozvaděčové zařízení s napětím 0,4 kV v dílně závodu

Energetická ústředna (CP) je rozváděč napětí generátoru elektrárny nebo rozváděč sekundárního napětí snižovací rozvodny energetického systému, který má zařízení pro regulaci napětí, ke kterému jsou připojeny elektrické sítě dané oblasti.

Jak je vidět z Obr. 1 je kabelové vedení od CPU položeno do distribučního bodu distribučního centra. Toto vedení, které nemá rozvod energie po své délce od CPU k RP, se nazývá vedení přívodního kabelu.

Distribuční místo je distribuční zařízení 6 – 20 kV určené pro příjem elektřiny z CPU po napájecích vedeních a její přenos do distribuční sítě. Součástí distribučního místa jsou přípojnice a přípojnice, spínací přístroje, ochranná zařízení, automatizace a telemechanika a také měřicí přístroje. Distribuční místo lze kombinovat s trafostanicí obsluhující blízké spotřebitele. Kabelová vedení RKL odcházejí z distribučního místa v různých směrech a napájejí řadu transformačních stanic transformoven a nazývaných distribučních rozvoden.

Trafostanice, což je elektrická instalace, ve které se elektřina transformuje z napětí 6 – 20 kV na napětí do 1000 V a při tomto napětí se rozvádí, se skládá z výkonových transformátorů, rozváděčů s napětím do a nad 1000 V , ovládací zařízení a pomocné konstrukce.

Kompletní trafostanice (CTS) se skládá z transformátorů, rozvodného (nebo vstupního) zařízení 6-10 kV, rozvodného zařízení 0,4 kV a vodičů mezi nimi, dodávané smontované nebo připravené k montáži. Otevřená trafostanice, jejíž všechna zařízení jsou instalována na vysokých konstrukcích nebo podpěrách elektrického vedení, se nazývá stožárová nebo stožárová trafostanice (MPS).

Z trafostanic sahají přímo ke spotřebitelům venkovní vedení nebo rozvodné kabely s napětím do 1000 V, uložené až po vstupně-distribuční zařízení (vstupy) ASU nebo rozvodnice umístěné v budovách spotřebitelů. Hlavní vedení (stoupačky) jsou vedena ze vstupů nebo rozvodných desek v domech, ze kterých pak vedou rozvody rozvodné sítě do bytů.

Přívodní kabelové vedení z CPU lze vést nejen do distribučního centra, kde nejsou transformátory, ale také do hlavních snižovacích rozvoden elektráren GPP, kde je elektřina distribuována po distribučních kabelových vedeních a převáděna pomocí výkonových transformátorů na elektřinu s napětím do 1000 V. V tomto případě GPP instalují výkonové transformátory a rozvodnou desku s napětím do 1000 V, ze kterých je elektřina přenášena přímo do dílen a poté do napájecích přijímačů přes přípojnice nebo vodiče položené na nadjezdech nebo žlaby, nebo přes kabelové vedení.

Městská elektrická síť zahrnuje elektroinstalace umístěné na území daného města, které slouží k napájení pantografů a představují soubor napájecích vedení z CPU, RP a TP, rozvody o napětí 6-10 kV a max. 1000V a vstupní zařízení pro spotřebitele.

Kategorie elektrických přijímačů podle stupně spolehlivosti napájení

Schémata pro výstavbu napájecích a distribučních sítí se liší stupněm zajištění spolehlivosti napájení energetických přijímačů. V souladu s Pravidly pro výstavbu elektroinstalací jsou elektrické přijímače rozděleny do tří kategorií podle stupně spolehlivosti napájení.

První kategorií jsou elektrické přijímače, jejichž přerušení dodávky elektrické energie může mít za následek ohrožení lidského života, významné škody na národním hospodářství, poškození drahého investičního zařízení, hromadné závady výrobků, narušení složitého technologického procesu, narušení fungování zvláště důležitých prvků veřejných služeb. Patří sem stavby s velkými davy lidí (divadla, stadiony, obchodní domy, večerky), elektrifikovaná doprava (metro, železnice, trolejbusy, tramvaje), nemocnice, komunikační podniky, obytné budovy s výškou nad 16 pater, které mají elektromotory pro požární čerpadla, nouzové osvětlení a bezkouřové systémy, skupiny městských spotřebitelů s celkovým zatížením nad 10000 XNUMX kV-A, některé elektrárny (rotační pece).

Elektrické přijímače I. kategorie musí být napájeny elektřinou ze dvou nezávislých zdrojů energie a přerušení jejich napájení je povoleno pouze po dobu automatického přísunu záložního napájení. Nezávislý zdroj energie pro elektrické přijímače je takový, který udržuje napětí, když zmizí z jiných zdrojů energie pro tyto elektrické přijímače.

Z elektrických přijímačů první kategorie se rozlišuje zvláštní skupina, jejíž nepřetržitý provoz je nezbytný pro bezhavarijní odstavení výroby, aby se zabránilo ohrožení lidského života, výbuchům, požárům a poškození drahého investičního zařízení. Pro napájení této skupiny elektrických přijímačů musí být zajištěno dodatečné napájení z třetího nezávislého zdroje energie.

Druhou kategorií jsou elektrické přijímače, jejichž přerušení dodávky proudu vede k masivnímu nedostatku produktů, masivním prostojům pracovníků, strojů a průmyslové dopravy a narušení běžných činností značného počtu obyvatel měst a venkova. Patří sem obytné budovy s elektrickými kamny, obytné budovy s výškou více než 4 podlaží s plynovými kamny, školy a vzdělávací instituce, zdravotnické a dětské ústavy, elektrárny, které umožňují přerušení dodávky energie bez poškození hlavního zařízení, skupiny městských spotřebitelů s celkovým zatížením 400 až 10000 XNUMX kVA.

Doporučeny jsou výkonové přijímače druhé kategorie

zajistit elektřinu ze dvou nezávislých zdrojů energie; u nich jsou přípustné přerušení dodávky energie na dobu nezbytnou k zapnutí záložního napájení pracovníky podniku nebo mobilním operačním týmem organizace zásobování energií.

Třetí kategorií jsou všechny ostatní elektrické přijímače, jejichž napájení lze provádět z jednoho zdroje energie, pokud přerušení dodávky proudu při opravě nebo výměně poškozeného prvku napájecí soustavy nepřesáhne jeden den.

Schémata městského napájení

Nejlevnější a nejjednodušší schéma napájení pro napájecí přijímače třetí kategorie je radiální slepé (obr. 2), je však nespolehlivé, protože v případě poškození některého prvku napájecího systému (vedení, zařízení) během opravy nebo výměny tohoto prvku zůstanou napájecí přijímače bez elektřiny. Toto schéma napájení pro městské elektrické přijímače se nedoporučuje. Pro výkonové přijímače druhé a třetí kategorie lze použít kruhový napájecí obvod. znázorněno na Obr. 3. Při poškození některého z rozvodů se obnoví napájení silových přijímačů ručním odpojením poškozeného vedení a zapnutím záložního vedení. V kruhovém napájecím obvodu jsou místa rozdělení (přerušení) sítě, ve kterých jsou neustále vypnuty odpojovače nebo vypínače. Zapínají se v případě, že je potřeba dodávat elektřinu ze záložního vedení v případě poškození hlavního vedení nebo jeho odpojení pro práci na něm. Přerušení napájení s tímto schématem je povoleno na dobu nezbytnou k odpojení poškozené oblasti a provedení spínačů (přibližně 2 hodiny).

Spolehlivější jsou schémata napájení elektrických přijímačů, která umožňují paralelní provoz napájecích vedení nebo automatické zapínání záložního napájení (ABP). Na Obr. 4, a, b schémata napájení pro distribuční místa se dvěma paralelně pracujícími napájecími vedeními a směrovou nadproudovou ochranou. Poškozené vedení je na obou stranách vypnuto vypínači a napájení elektrických přijímačů bude pokračovat bez přerušení přes druhé napájecí vedení. Toto schéma se používá pro napájení elektrických přijímačů druhé kategorie, protože pokud dojde k poruše napájecího centra, napájení bude přerušeno.

Pro spotřebitele první kategorie se používají schémata, ve kterých elektrické přijímače přijímají elektřinu ze dvou různých energetických center. Na Obr. 5, a, b znázorňují schémata napájení pro výkonové přijímače ze dvou energetických center s jedním nebo dvěma rozvaděči a pomocí automatických přepínačů. Pokud je jedno z napájecích vedení poškozeno, je vypnuto z ochrany a automatizace na obou stranách spínači, poté se zapne rezervní spínač a obnoví se napájení elektrických přijímačů.

Obvody znázorněné na Obr. 4 a 5 se používají pro napájení napájecích přijímačů druhé kategorie, pokud investiční náklady na jejich realizaci nevzrostou o více než 5 % oproti nákladům na zavedení schémat ručního vstupu rezervy. Zatížení každého napájecího vedení v těchto obvodech musí být v takových mezích, aby při poruše jednoho z nich mohlo druhé vedení převzít zatížení poškozeného s přihlédnutím ke krátkodobému přetížení. Tato zatížení jsou určena výpočtem a dosahují přibližně 65 % dlouhodobě přípustných zatížení.

Při konstrukci schémat distribučních sítí pro napájení energetických přijímačů první a druhé kategorie se použijí schémata trafostanice s ATS na napěťové straně 6-10 kV a dvoupaprskové obvody s ATS na straně napětí do 1000 V použitý.

Schémata napájení trafostanice s ATS na straně napětí 6-10 kV jsou na Obr. 6, a, b. Pokud dojde k poškození vedení vycházejícího z RP2, je působením ochrany a automatizace vypnuto na obou stranách spínači, načež se automaticky zapne spínač ATS. Toto schéma se nejčastěji používá k napájení průmyslových podniků.

Dvoupaprskové schéma (obr. 7) umožňuje napájení jednoho TS dvěma linkami. Každý z nich napájí vlastní transformátor (paprsky A a B), na kterém jsou na straně napětí do 1000 V instalovány stykače, které automaticky přepínají zátěž z jednoho transformátoru na druhý, když napětí na některém z nich zmizí.

Obr. 2. Slepý napájecí obvod

Rýže. 3. Prstencový napájecí obvod. Šipka označuje umístění rozdělení sítě (přerušení)

Rýže. 4. Schéma napájecí sítě se směrovou nadproudovou ochranou: a – jedno distribuční místo, 6 – dvě distribuční místa s komunikačním vedením mezi distribučními místy. Šipky označují přítomnost směrové ochrany

Rýže. 5. Schémata napájecí sítě s automatickým zapínáním záložního napájení: a – se sekčním ATS, b – s ATS na komunikační lince

Rýže. 6. Schémata napájení trafostanice s automatickým přepojovačem na straně napětí 6-10 kV: a – na traťovém vypínači, b – na úsekovém vypínači

Rýže. 7. Schéma dvoupaprskové distribuční sítě

Rýže. 8. Schéma automatizované distribuční sítě

Dvoupaprskový obvod je široce používán pro napájení obytných oblastí souvislé zástavby ve velkých městech a používá se také v kombinaci s obvodem ATS v automatizované distribuční síti (obr. 8).

Síťové obvody s napětím do 1000 V jsou slepé, smyčkové (kruhové) nebo uzavřené. Nejběžnější jsou smyčkové obvody. V tomto případě jsou ke vstupnímu zařízení připojeny dvě vedení, z nichž každá zajišťuje napájení elektrických přijímačů, pokud je jeden z nich poškozen.

U energetických přijímačů první kategorie se automatické přepojovače provádějí na vstupně-distribučních zařízeních nebo v distribučních sítích sahající od vstupně-distribučních zařízení a v tomto případě je napájení zajištěno několika (alespoň dvěma) vedeními s napětím do 1 kV z různých transformátorů.

V uzavřených kabelových sítích jsou všechna kabelová vedení s napětím do 1000 V zapojena paralelně (uzavřená) a v trafostanicích na silových transformátorech na straně napětí do 1000 V jsou instalovány zpětné výkonové jističe, které odpojují transformátory od sítě. pokud jsou poškozeny rozvodné kabely s napětím nad 1000 V, nebo speciální pojistky, které zajistí selektivní vypnutí poškozené oblasti. Sítě s uzavřenou smyčkou s napětím do 1000 V poskytují energii z několika trafostanic, které přijímají elektřinu z různých zdrojů napájení, a přítomnost rozsáhlé kabelové sítě s kabely dostatečného průřezu.

Tyto sítě zajišťují spolehlivé napájení spotřebitelů, protože při odpojení části sítě 6-10 kV zůstává napětí pro spotřebitele, ale kvůli složitosti ochrany proti zkratu se u nás používají zřídka.

V současné době jsou automatizované napájecí obvody široce používány v městských elektrických sítích, což je vede k plné automatizaci. V tomto případě jakékoli poškození sítě 6-10 kV a samotných transformátorů nevede k zastavení napájení spotřebitelů a může zůstat dlouho bez povšimnutí ze strany personálu energetické sítě. Proto se v městských elektrických sítích používají telemechanická zařízení, která vysílají do příslušného dispečinku signál o změně polohy indikátorů poplachu zemního spojení v distribučním centru, poloze spínačů a umožňují měření zátěže a napětí ovládaných objektů. , stejně jako dálkové ovládání spínačů. Taková zařízení jsou instalována v CPU, RP a TP. Při použití telemechaniky se zlepšují technické a ekonomické ukazatele elektrické sítě, protože je možné eliminovat potřebu stálého personálu na telemechanizovaných zařízeních, zkrátit dobu potřebnou k odstranění škod atd.

Rozvod elektrické energie — elektrotechnický proces přenosu elektrické energie ke spotřebitelům prostřednictvím rozváděčů v místních distribučních sítích, které zajišťují napájení městských domácích spotřebitelů a průmyslových spotřebitelů. podniky. V místních sítích je elektřina ke spotřebitelům distribuována z energetických center (PC), kterými se rozumí sběrnice rozváděčů sekundárního napětí (6. 35 kV), snižovacích rozvoden elektroenergetických soustav.

V Ruské federaci pro horské sítě. Pro napájení jsou nejběžnější napěťové soustavy 10 kV s následnou transformací 10/0.4 kV. Pro průmyslové podniky – při napětí 6–10/0.4 kV. Místní zemědělské distribuční sítě spotřebitelé se vyznačují větší délkou vedení pro přenos energie než průmyslová. a městské elektrické sítě a zpravidla absence energetických přijímačů s napětím 6 kV. Proto se zde používá napětí 35/10/0.4 kV. Uvažované sítě zajišťují zásobování kritických spotřebitelů z různých částí sběrnic energetického centra (CP). Nejrozšířenější pro místní distribuční sítě jsou radiální, hlavní, smíšená (radiálně-hlavní) a smyčková schémata. V radiální distribuční síti se napájení kritických spotřebitelů provádí po dvou linkách, přes dva transformátory a z různých částí sběrnic CPU.

V hlavním schématu distribuce energie je více spotřebitelů připojeno k jednoduché i dvojité síti. Z hlediska technických ukazatelů a spolehlivosti napájení jsou radiální a hlavní obvody téměř rovnocenné. Smíšená schémata lokálních distribučních sítí se používají na různých místech spotřebitelů vzhledem k CPU a kombinují principy konstrukce jak radiálních, tak hlavních obvodů. Smyčkový obvod pro rozvod elektřiny, spojující různé spotřebiče mezi sebou, tvoří uzavřený obvod (smyčku). V normálních režimech obvod smyčky vždy pracuje v otevřeném stavu. Smyčkové obvody se rozšířily v městských distribučních sítích.

Regionální elektrické distribuční sítě s napětím 110 220 kV mají zpravidla poměrně složitou strukturu. Tyto sítě jsou vytvářeny v souladu s geografickými podmínkami, rozložením zátěže a umístěním zdrojů elektřiny. Rozmanitost a odlišnost těchto podmínek pro různé regiony země vede k velkému počtu různých schémat a konfigurací elektrické sítě. Pokud jde o místní distribuční sítě, používají se zde radiální, hlavní a smíšená schémata. Kromě toho jsou uzavřené a složité uzavřené okruhy široce používány pro regionální distribuční sítě. K hlavnímu Typy obvodů okresní elektrické sítě zahrnují dvojité a jednoduché kruhové obvody.

Duální okruh je spolehlivější díky duplikaci linek a poskytuje napájení každému spotřebiteli z libovolného systému sběrnice CPU. Jednoduchý kruhový obvod se připojuje k různým systémům sběrnice CPU. Jeho spolehlivost je zajištěna obousměrným napájením každého spotřebiče. Kruhové obvody se zpravidla používají pro napájení velkých měst. V následujících fázích vývoje schémat distribuce elektřiny může být vytvořeno víceokruhové schéma, které je diktováno potřebou vytvořit rozbočovací stanice (s připojením tří nebo více linek) a zvýšit spolehlivost dodávky energie spotřebitelům.

S rostoucí spotřebou elektřiny, kapacitou energetických organizací a rozšiřováním území pokrytého energií se zvyšuje i napětí regionální distribuční sítě. S příchodem nových vedení vyššího napětí v elektroenergetice (EPS) se některé z páteřních sítí stávají sítěmi distribučními. Například síť 110 kV je postupně superponována na regionální elektrickou síť s napětím 220 kV atd. Regionální distribuční síť je tak budována podle stupňovitého principu postupného přikládání elektrických sítí vyšší napěťové úrovně do sítě nižšího napětí.

Systémotvorné sítě s napětím 330 kV se vyznačují velkou délkou (stovky km) a velkým přenášeným výkonem. Tyto sítě představují páteř: elektrárna – přenosové vedení elektřiny – přijímací rozvodna EPS. Proveditelnost přechodu na vytvoření distribučních sítí ultravysokého napětí je určena výběrem jedné ze dvou možných možností: přenos elektřiny ultravysokého napětí z organizace vyrábějící elektřinu, která se nachází ve velké vzdálenosti od spotřebitele, ale nachází se vedle zdroje levného paliva; nebo přepravu paliva po železnici. doprava a výstavba elektrárny v krátké vzdálenosti od spotřebitele (kritériem omezujícím vzdálenost jsou ekologické požadavky).

Přenos elektřiny ultravysokého napětí od výrobce do regionálních distribučních sítí má řadu vlastností, které je odlišují od ostatních prvků EPS. Správa takové sítě vyžaduje zavedení moderních technologií. technologických zařízení, významného financování a zlepšeného řízení v rámci reformy jednotného energetického systému země.