Какие линии электропередач используются для передачи электроэнергии: Линии электропередач: виды, напряжение линии

Аббревиатура ЛЭП расшифровывается как линия электропередачи. Это один из основных компонентов электрической сети, предназначенный для передачи энергии между элементами. От обычных электрических линий ЛЭП отличаются тем, что они не входят в состав станции или подстанции. Основное назначение таких конструкций — передача тока от электростанций и его распределение между потребителями.

Типы и виды

ЛЭП можно разделить на две большие группы — воздушные и подземные. Они классифицируются по множеству признаков, начиная от предназначения и заканчивая параметрами тока. Различные типы устройств используются для разных целей. Они проводят электроэнергию к жилым домам, предприятиям, фонарям, магазинам, рекламным щитам и прочим сооружениям.

Различия по роду тока

В зависимости от рода тока, выделяют два вида линий передачи электроэнергии. Первый из них — это ЛЭП постоянного тока. Такие конструкции позволяют минимизировать потери при транспортировке энергии, потому эффективны для передачи тока на большие расстояния. Этот тип электроустановок очень распространён в европейских странах, но в Российской Федерации таких ЛЭП всего несколько штук. В частности, на постоянном токе работают некоторые элементы железных дорог.

Второй тип линий — это ЛЭП постоянного тока, в которых энергия не меняет своей величины и направления вне зависимости от времени. Именно они составляют основную массу подобных конструкций в РФ. Их легче строить и обслуживать, но потери при транспортировке тока ими бывают довольно большими — около 12 кВт/км за год на ЛЭП с напряжением 500 кВ.

Классификация по назначению

По предназначению ЛЭП делятся на несколько групп, характеризующих расстояние, на которое они эффективно передают ток. По этому признаку выделяют такие типы линий:

• Сверхдальние. Напряжение таких линий составляет 550 киловольт и более. Используются для передачи тока на очень большие расстояния. Обычно нужны для того, чтобы связывать различные энергосистемы или их части.
• Магистральные. ЛЭП с напряжением 220 или 330 кВ. Связывают между собой крупные энергетические центры или разные системы.
• Распределительные. К этой группе относятся линии с напряжением в 35, 110 и 150 кВ. Используются для соединения районов и небольших питающих центров в их границах.
• Подводящие электроэнергию к потребителям. Напряжение — 20 кВ или ниже, наиболее распространены варианты на 6 и 10 кВ. Эти линии подводят ток к распределительным пунктам, а затем и к потребителям.

Линии электропередач, находящие в городской черте, чаще всего относятся к последнему типу. Именно от них отходят кабеля, которые обеспечивают электричеством жилые дома и прочие городские здания.

Режим работы нейтралей

От режима нейтралей зависит безопасность ЛЭП, а также работа защитных механизмов, которые отключают оборудования при замыканиях и прочих поломках. По этому признаку все линии делятся на три типа:

• С изолированной нейтралью. Обычно это сети с низкой мощностью и напряжением до 30 кВ. В них трансформаторы не соединены с заземлителем, потому такие ЛЭП не отключаются при однофазных коротких замыканиях и разрыве провода.
• С эффективно заземлённой нейтралью. Обычно такая защита применяется в ЛЭП с напряжением в 110 кВ и выше. Часть такой электросети подключена к заземлителям, но не на всех участках. Это обеспечивает аварийное отключение электричества при коротких замыканиях.
• С глухозаземлённой нейтралью. Вся ЛЭП полностью заземлена, что обеспечивает максимальную защит от коротких замыканий. Применяется в сетях с мощностью менее 1000 В или более 220 кВ.

Провода сетей, в которых нейтраль просто изолирована, могут находиться под напряжением. Потому прикасаться к ним нельзя, особенно если они оборваны и лежат на земле.

Напряжение сети

• с низким напряжением — до 1000 В;
• со средним — 6, 10, 20, 27 и 35 кВ;
• с высоким — 110, 150 и 220 кВ;
• со сверхвысоким — 330, 400 и 500 кВ;
• с ультравысоким — в 750 и 1150 кВ.

Встречается также классификация ЛЭП по аварийному состоянию. Рабочая линия должна быть замкнута с обеих сторон и пропускать ток нагрузки. Неработающая конструкция может находиться в резерве или консервации, а также просто быть сломанной и требовать ремонта.

Воздушные линии

Согласно устоявшемуся определению, воздушная линия электропередач — это устройство, предназначенное для передачи или распределение электроэнергии по проводам, находящимся в воздухе. Кабеля этой сети закреплены на опорах с помощью кронштейнов, изоляторов и арматуры. Отдельные участки воздушных линий (ВЛ) могут проходить по мостам или путепроводам.

• Провода. Прочные изолированные кабеля, изготовленные из меди, стали, алюминия или их сплавов-проводников. Могут состоять из нескольких жил. Отличаются друг от друга параметрами сечения, бывают изолированными и неизолированными. Провода для ВЛ обязательно должны быть прочными и устойчивыми к механическим воздействиям.
• Опоры. Изготавливают из металла, железобетонных блоков, дерева или композитных материалов. Обеспечивают необходимое расстояние между проводами и землёй. Состоят из фундамента, стойки, подкосов и растяжек. Особенности строения конструкций зависят от предназначения (некоторые из них перенаправляют ток, замыкают электросеть, служат в качестве проводников и так далее). Высота самых больших опор может достигать до 300 метров. Их стараются максимально адаптировать под местность, учитывая все особенности ландшафта.
• Траверсы. Особые элементы арматуры, задача которых — закрепить провода так, чтобы обеспечить соблюдение нужного расстояния между разноимёнными фазами. Бывают разных форм и размеров — всего насчитывается около 20 разновидностей весом от 10 до 50 кг. Определить тип можно по маркировке. Поверхность изделий окрашена или оцинкована.
• Изоляторы. Нужны для обеспечения надёжного и безопасного крепления проводов. Должны быть прочными и теплостойкими. Различаются по назначению и способу крепления к траверсам — точную модель можно узнать, посмотрев на маркировку. Изготавливаются из изолирующих материалов, таких как фарфор, стекло и различные полимеры.
• Другая арматура. К ней относятся зажимы, подвесы, крепёжный устройства, планки, распорки прочие детали. Они могут использоваться уменьшения вибрации линии, предотвращения изломов и каких-либо других целей.
• Изоляционные и защитные механизмы. Среди них можно выделить гирлянды изоляторов, заземляющие контуры, молниеотводы, вентильные разрядники, гасители вибрации и прочие структуры.

Согласно действующему регламенту, все ВЛ должны проходить техобслуживание раз в полгода и каждый год осматриваться электриками и инженерами. Иногда проводятся также внеочередные проверки сети — это происходит в связи с пожарами, наводнениями, сильными похолоданиями и прочими природными и техногенными авариями, а также после аварийного выключения. Во время осмотров происходит устранение таких проблем:

• наличие на проводах посторонних предметов;
• обрывы, перегорания или другие повреждения отдельных проводков;
• отклонения в регулировке стрел провеса на более чем 5% от проектных;
• механические повреждения или перекрытие изоляторов, разрядников, гирлянд и прочих функциональных элементов;
• поломки опор.

Кроме того, рабочие обязаны следить за соблюдением правил, относящихся к охранной зоне объекта. У обычных ЛЭП она ограничивается 2 метрами вокруг сооружения, но у высоковольтных линий может достигать 10—55. В охранной зоне запрещается высаживать деревья и кустарники, выбрасывать мусор, проводить земляные работы и возводить любые сооружения, ограничивающие доступ к ВЛ. Любое строительство в этой области необходимо согласовывать с ответственными лицами обслуживающего предприятия.

Кабельные системы электропередачи

Линий электропередачи бывают не только воздушными, но и кабельными. Они представляют собой силовые провода, проложенные в земле или под ней. Элементы таких сетей могут располагаться также под водой или в частях зданий и прочих сооружений. В сравнении с воздушными ЛЭП, наземные КЛ (расшифровка этой аббревиатуры — кабельные линии) отличаются следующими преимуществами:

• защита от погоды, ударов молнии, падений веток и деревьев, а также прочих негативных внешних воздействий;
• меньшая площадь, а также возможность более свободно сочетать линию с другими сооружениями;
• безопасность для людей и животных.

По условиям прохождения кабельные линии делятся на подземные, подводные и располагающиеся в строениях. Их классификация по назначению, напряжению и характеру тока идентичная таковой у ВЛ. Различают также несколько видов КЛ с разным типом изоляции. Среди них можно выделить:

• Резиновую. Отличается гибкостью и эластичностью. Довольно надёжна, но имеет низкий срок эксплуатации и требует постоянной замены.
• Из ПВХ. Вариант с низкой ценой, высокой эластичностью и неплохой надёжностью. Используется чаще всего.
• Полиэтиленовую. Применяется для линий, проложенных в агрессивных условиях и контактирующих с кислотами и щёлочами. Изоляция из невулканизированного полиэтилена разрушается от воздействия высоких температур.
• Бумажную. Используется редко. Бумагу пропитывают особым химическим составом, который придаёт ей изоляционные свойства.
• Фторопластовую. Надёжный и устойчивый к механическим, температурным и другим повреждениями тип изоляции.
• Масляную. Требует специальной аппаратуры, которая будет поддерживать нужное давление масла. Сейчас не производится и постепенно демонтируется, заменясь другими видами. Причиной отказа от такой изоляции является низкая надёжность и пожароопасность.

Для того чтобы проложить подземную линию электропередач, используются различные виды сооружений. Они необходимы чтобы провода можно было обслуживать и чинить в случае необходимости. Наиболее распространены такие виды конструкций:

• Туннели. Закрытые коридоры, в которых расположены заранее установленные конструкции, предназначенные для крепления кабелей. Эти туннели довольно просторные — по ним может свободно ходить взрослый человек. Это необходимо для обеспечения комфортных условия для ремонта, монтажа и технического обслуживания кабелей.
• Каналы. Конструкции, проведённые на небольшой глубине под землёй. Могут прокладываться как в почве, так и под напольным покрытием. Ходить и перемещаться по этим каналам, в отличие от туннелей, невозможно. Если к ним почему-то понадобится доступ, покрытие придётся снимать.
• Шахты. Вертикальные коридоры с прямоугольным сечением. Бывают разных размеров — самые большие снабжаются лестней, с помощью которой человек может попасть к проводам. Маленькие непроходные шахты тоже существуют — чтобы проводить ремонтные работы в них, необходимо снять одну из стенок.
• Кабельные этажи. Это небольшие технические комнаты со стандартной высотой в 1,8 м. Их верхняя и нижняя поверхность представляет собой плиты перекрытия.
• Блоки для кабеля. Сложная конструкция, состоящая из нескольких колодцев и труб прокладки.
• Камеры. Располагающиеся под землёй конструкции, накрытое плитой из железобетона. Обычно служит для соединения нескольких участков КЛ между собой.
• Эстакады и галереи. Горизонтальные наклонные сооружения. Бывают как проходными, так и непроходными, а также наземными или подземными. Различие между ними состоит в том, что эстакада — открытая конструкция, а галерея — закрытого.

Во время сооружения кабельных конструкций инженеры уделяют повышенное внимание пожарной безопасности. В частности, температура внутри них не должна сильно превышать таковую у окружающей среды — допустимое отклонение составляет 10 °C летом. Это связано с тем, что пожары на КЛ трудно тушить, и они очень быстро распространяются.

популярные способы и альтернативные варианты

Электричество не относится к накопительным ресурсам. На сегодняшний день нет эффективных технологий, позволяющих аккумулировать энергию, выработанную генераторами, поэтому передача электроэнергии потребителям относится к актуальным задачам. В стоимость ресурса входят затраты на его производство, потери при транспортировке и расходы на монтаж и обслуживание ЛЭП. При этом от схемы передачи напрямую зависит эффективность системы электроснабжения.

Высокое напряжение, как способ уменьшения потерь

Несмотря на то, что во внутренних сетях большинства потребителей, как правило, 220/380 В, электроэнергия передается к ним по высоковольтным магистралям и понижается на трансформаторных подстанциях. Для такой схемы работы есть весомые основания, дело в том, что наибольшая доля потерь приходится на нагрев проводов.

Мощность потерь описывает следующая формула: Q = I² * R_л ,

где I – сила тока, проходящего через магистраль, R_Л – ее сопротивление.

Исходя из приведенной формулы можно заключить, что снизить затраты можно путем уменьшения сопротивления в ЛЭП или понизив силу тока. В первом случае потребуется увеличивать сечения провода, это недопустимо, поскольку приведет к существенному удорожанию электропередающих магистралей. Выбрав второй вариант, понадобится увеличить напряжение, то есть, внедрение высоковольтных ЛЭП приводит к снижению потерь мощности.

Классификация линий электропередач

В энергетике принято разделять ЛЭП на виды в зависимости от следующих показателей:

1. Конструктивные особенности линий, осуществляющих передачу электроэнергии. В зависимости от исполнения они могут быть двух видов:

• Воздушными. Передача электричества осуществляется с использованием проводов, которые подвешиваются на опоры. Воздушные линии электропередач
• Кабельными. Такой способ монтажа подразумевает укладку кабельных линий непосредственно в грунт или в специально предназначенные для этой цели инженерные системы. Обустройство блочной кабельной канализации

2. Вольтаж. В зависимости от величины напряжения ЛЭП принято классифицировать на следующие виды:

• Низковольтные, к таковым относятся все ВЛ с напряжением не более 1-го кВ.
• Средние – от 1-го до 35-ти кВ.
• Высоковольтные – 110,0-220,0 кВ.
• Сверхвысоковольтные – 330,0-750,0 кВ.
• Ультравысоковольтные — более 750-ти кВ. Ультравысоковольтная ЛЭП Экибастуз-Кокчетав 1150 кВ

3. Разделение по типу тока при передаче электричества, он может быть переменным и постоянным. Первый вариант более распространен, поскольку электростанции, как правило, оборудованы генераторами переменного тока. Но для уменьшения нагрузочных потерь энергии, особенно на большой дальности передачи, более эффективен второй вариант. Как организованы схемы передачи электричества в обоих случаях, а также преимущества каждого из них, будет рассказано ниже.
4. Классификация в зависимости от назначения. Для этой цели приняты следующие категории:

• Линии от 500,0 кВ для сверхдальних расстояний. Такие ВЛ связывают между собой отдельные энергетические системы.
• ЛЭП магистрального назначения (220,0-330,0 кВ). При помощи таких линий осуществляется передача электричества, вырабатываемого на мощных ГЭС, тепловых и атомных электростанциях, а также их объединения в единую энергосистему.
• ЛЭП 35-150 кВ относятся к распределительным. Они служат для снабжения электроэнергией крупных промышленных площадок, подключения районных распределительных пунктов и т.д.
• ЛЭП с напряжением до 20,0 кВ, служат для подключения групп потребителей к электрической сети.

Способы передачи электроэнергии

Осуществить передачу электроэнергии можно двумя способами:

• Методом прямой передачи.
• Преобразуя электричество в другой вид энергии.

В первом случае электроэнергия передается по проводникам, в качестве которых выступает провод или токопроводящая среда. В воздушных и кабельных ЛЭП применяется именно этот метод передачи. Преобразование электричества в другой вид энергии открывает перспективы беспроводного снабжения потребителей. Это позволит отказаться от линий электропередач и, соответственно, от расходов, связанных с их монтажом и обслуживанием. Ниже представлены перспективные беспроводные технологии, над совершенствованием которых ведутся работы.

К сожалению, на текущий момент возможности транспортировки электричества беспроводным способом сильно ограничены, поэтому об эффективной альтернативе методу прямой передачи говорить пока рано. Исследовательские работы в этом направлении позволяют надеяться, что в ближайшее время решение будет найдено.

Схема передачи электроэнергии от электростанции до потребителя

Ниже на рисунке представлены типовые схемы, из которых первые две относятся к разомкнутому виду, остальные — к замкнутому. Разница между ними заключается в том, что разомкнутые конфигурации не являются резервированными, то есть, не имеют резервных линий, которые можно задействовать при критическом увеличении электрической нагрузки.

Обозначения:

1. Радиальная схема, на одном конце линии находится электростанция производящая энергию, на втором — потребитель или распределительное устройство.
2. Магистральный вариант радиальной схемы, отличие от предыдущего варианта заключается в наличии отводов между начальным и конечным пунктами передачи.
3. Магистральная схема с питанием на обоих концах ЛЭП.
4. Кольцевой тип конфигурации.
5. Магистраль с резервной линией (двойная магистраль).
6. Сложнозамкнутый вариант конфигурации. Подобные схемы применяются при подключении ответственных потребителей.

Теперь рассмотрим более подробно радиальную схему для передачи вырабатываемой электроэнергии по ЛЕП переменного и постоянного тока.

Обозначения:

1. Генератор, где вырабатывается я электроэнергия с синусоидальной характеристикой.
2. Подстанция с повышающим трехфазным трансформатором.
3. Подстанция с трансформатором, понижающим напряжение трехфазного переменного тока.
4. Отвод для передачи электироэнергии распределительному устройству.
5. Выпрямитель, то есть устройство преобразующее трехфазный переменный ток в постоянный.
6. Инверторный блок, его задача сформировать из постоянного напряжение синусоидальное.

Как видно из схемы (А), с источника энергии электричество подается на повышающий трансформатор, затем при помощи воздушных линий электропередач производится транспортировка электроэнергии на значительные расстояния. В конечной точке линия подключается к понижающему трансформатору и от него идет к распределителю.

Метод передачи электроэнергии в виде постоянного тока ( В на рис.6) от предыдущей схемы отличается наличием двух преобразовательных блоков (5 и 6).

Закрывая тему раздела, для наглядности приведем упрощенный вариант схемы городской сети.

Обозначения:

1. Электростанция, где электроэнергия производится.
2. Подстанция, повышающая напряжение, чтобы обеспечить высокую эффективность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
3. ЛЭП с высоким напряжением (35,0-750,0 кВ).
4. Подстанция с понижающими функциями (на выходе 6,0-10,0 кВ).
5. Пункт распределения электроэнергии.
6. Питающие кабельные линии.
7. Центральная подстанция на промышленном объекте, служит для понижения напряжения до 0,40 кВ.
8. Радиальные или магистральные кабельные линии.
9. Вводный щит в цеховом помещении.
10. Районная распределительная подстанция.
11. Кабельная радиальная или магистральная линия.
12. Подстанция, понижающая напряжение до 0,40 кВ.
13. Вводный щит жилого дома, для подключения внутренней электрической сети.

Передача электроэнергии на дальние расстояния

Основная проблема, связанная с такой задачей – рост потерь с увеличением протяженности ЛЭП. Как уже упоминалось выше, для снижения энергозатрат на передачу электричества уменьшают силу тока путем увеличения напряжения. К сожалению, такой вариант решения порождает новые проблемы, одна из которых коронные разряды.

С точки зрения экономической целесообразности потери в ВЛ не должны превышать 10%. Ниже представлена таблица, в которой приводится максимальная протяженность линий, отвечающих условиям рентабельности.

Таблица 1. Максимальная протяженность ЛЭП с учетом рентабельности (не более 10% потерь)

* — на текущий момент ультравысоковольтная ВЛ переведена на работу с напряжением в половину от номинального (500,0 кВ).

Постоянный ток в качестве альтернативы

В качестве альтернативы электропередачи переменного тока на большое расстояние можно рассматривать ВЛ с постоянным напряжением. Такие ЛЭП обладают следующими преимуществами:

• Протяженность ВЛ не влияет на мощность, при этом ее максимальное значение существенно выше, чем у ЛЭП с переменным напряжением. То есть при увеличении потребления электроэнергии (до определенного предела) можно обойтись без модернизации.
• Статическую устойчивость можно не принимать во внимание.
• Нет необходимости синхронизировать по частоте связанные энергосистемы.
• Можно организовать передачу электроэнергии по двухпроводной или однопроводной линии, что существенно упрощает конструкцию.
• Меньшее влияние электромагнитных волн на средства связи.
• Практически отсутствует генерация реактивной мощности.

Несмотря на перечисленные способности ЛЭП постоянного тока, такие линии не получили широкого распространения. В первую очередь это связано с высокой стоимостью оборудования, необходимого для преобразования синусоидального напряжения в постоянное. Генераторы постоянного тока практически не применяются, за исключением электростанций на солнечных батареях.

С инверсией (процесс  полностью противоположный выпрямлению) также не все просто, необходимо допиться качественных синусоидальных характеристик, что существенно увеличивает стоимость оборудования. Помимо этого следует учитывать проблемы с организацией отбора мощности и низкую рентабельность при протяженности ВЛ менее 1000-1500 км.

Кратко о свехпроводимости.

Сопротивление проводов можно существенно снизить, охладив их до сверхнизких температур. Это позволило бы вывести эффективность передачи электроэнергии на качественно новый уровень и увеличить протяженность линий для использования электроэнергии на большом удалении от места ее производства. К сожалению, доступные на сегодняшний день технологии не могут позволить использования сверхпроводимости для этих целей ввиду экономической нецелесообразности.

Воздушные и кабельные линии электропередачи

Содержание страницы

1. Воздушная линия электропередачи

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) – устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам с защитной изолирующей оболочкой (ВЛЗ) или неизолированным проводам (ВЛ), находящимся на открытом воздухе и прикрепленным с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и линейной арматуры к опорам или другим инженерным сооружениям (мостам, путепроводам). Главными элементами ВЛ являются:

• провода;
• защитные тросы;
• опора, поддерживающая провода и торосы на определенной высоте над уровнем земли или воды;
• изоляторы, изолирующие провода от тела опоры;
• линейная арматура.

За начало и за конец воздушной линии принимают линейные порталы распределительных устройств. По конструктивному устройству ВЛ делятся на одноцепные и многоцепные, как правило 2-цепные.

Обычно ВЛ состоит из трех фаз, поэтому опоры одноцепных ВЛ напряжением выше 1 кВ рассчитаны на подвеску трёх фазных проводов (одной цепи) (рис. 1), на опорах двухцепных ВЛ подвешивают шесть проводов (две параллельно идущие цепи). При необходимости над фазными проводами подвешивается один или два грозозащитных троса. На опорах ВЛ распределительной сети напряжением до 1 кВ подвешивается от 5 до 12 проводов для электроснабжения различных потребителей по одной ВЛ (наружное и внутреннее освещение, электросиловое хозяйство, бытовые нагрузки). ВЛ напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью помимо фазных снабжена нулевым проводом.

Рис. 1. Фрагменты ВЛ 220 кВ: а – одноцепной; б – двухцепной

Провода воздушных линий электропередачи в основном изготавливаются из алюминия и его сплавов, в некоторых случаях из меди и ее сплавов, выполняются из холоднотянутой проволоки, обладающей достаточной механической прочностью. Однако наибольшее распространение получили многопроволочные провода из двух металлов с хорошими механическими характеристиками и относительно невысокой стоимостью. К проводам такого типа относятся сталеалюминиевые провода с отношением площадей поперечного сечения алюминиевой и стальной части от 4,0 до 8,0. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов показаны на рис. 2, а конструктивные параметры ВЛ стандартного ряда напряжений приведены в табл. 1.

Рис. 2. Примеры расположения фазных проводов и грозозащитных тросов на опорах: а – треугольное; б – горизонтальное; в – шестиугольное «бочкой»; г – обратной «елкой»

Таблица 1. Конструктивные параметры воздушных линий

Для всех приведенных вариантов расположения фазных проводов на опорах характерно несимметричное расположение проводов по отношению друг к другу. Соответственно это ведет к неодинаковому реактивному сопротивлению и проводимости разных фаз, обусловленных взаимной индуктивностью между проводами линии и как следствие к несимметрии фазных напряжений и падению напряжения.

Для того чтобы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи одинаковыми, на линии электропередачи применяют транспозицию проводов, т.е. взаимно меняют их расположение друг относительно друга, при этом каждый провод фазы проходит одну треть пути (рис. 3). Одно такое тройное перемещение называется циклом транспозиции.

Рис. 3. Схема полного цикла транспозиции участков воздушной линии электропередачи: 1, 2, 3 – фазные провода

Транспозицию фазных проводов воздушной линии электропередачи с неизолированными проводами применяют на напряжение 110 кВ и выше и при протяженности линии 100 км и больше. Один из вариантов монтажа проводов на транспозиционной опоре показан на рис. 4. Следует отметить, что транспозицию токопроводящих жил иногда применяют и в КЛ, кроме того современные технологии проектирования и сооружения ВЛ позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и компактные воздушные линии сверхвысокого напряжения).

Рис. 4. Транспозиционная опора

Провода и защитные тросы ВЛ в определенных местах должны быть жестко закреплены на натяжных изоляторах анкерных опор (концевые опоры 1 и 7, устанавливаемые в начале и конце ВЛ, как это показано на рис. 5 и натянуты до заданного тяжения. Между анкерными опорами устанавливают промежуточные опоры, необходимые для поддержания проводов и тросов, при помощи поддерживающих гирлянд изоляторов с поддерживающими зажимами, на заданной высоте (опоры 2, 3, 6), устанавливаемые на прямом участке ВЛ; угловые (опоры 4 и 5), устанавливаемые на поворотах трассы ВЛ; переходные (опоры 2 и 3), устанавливаемые в пролете пересечения воздушной линией какого-либо естественного препятствия или инженерного сооружения, например, железной дороги или шоссе.

Рис. 5. Эскиз воздушной линии электропередачи

Расстояние между анкерными опорами называют анкерным пролетом воздушной линии электропередачи (рис. 6). Горизонтальное расстояние между точками крепления провода на соседних опорах называется длиной пролета L. Эскиз пролета ВЛ показан на рис. 7. Длину пролета выбирают в основном по экономическим соображениям, кроме переходных пролетов, учитывая, как высоту опор, так и провисание проводов и тросов, а также количество опор и изоляторов по всей длине ВЛ.

Рис. 6. Эскиз анкерного пролета ВЛ: 1 – поддерживающая гирлянда изоляторов; 2 – натяжная гирлянда; 3 – промежуточная опора; 4 – анкерная опора

Наименьшее расстояние по вертикали от земли до провода при его наибольшем провисании называют габаритом линии до земли – h. Габарит линии должен выдерживаться для всех номинальных напряжений с учетом опасности перекрытия воздушного промежутка между фазными проводами и наиболее высокой точкой местности. Также необходимо учитывать экологические аспекты воздействия высоких напряженностей электромагнитного поля на живые организмы и растения.

Наибольшее отклонение фазного провода f_п или грозозащитного троса f_т от горизонтали под действием равномерно распределенной нагрузки от собственной массы, массы гололеда и давления ветра называют стрелой провеса. Для предотвращения схлёстывания проводов стрела провеса троса выполняется меньше стрелы провеса провода на 0,5 – 1,5 м.

Конструктивные элементы ВЛ, такие как фазные провода, тросы, гирлянды изоляторов обладают значительной массой поэтому силы действующие на одну опору достигает сотен тысяч ньютон (Н). Силы тяжения на провод от веса провода, веса натяжных гирлянд изоляторов и гололедных образований направлены по нормали вниз, а силы, обусловленные ветровым напором, по нормали в сторону от вектора ветрового потока, как это показано на рис. 7.

Рис. 7. Эскиз пролета воздушной линии электропередачи

С целью уменьшения индуктивного сопротивления и увеличения пропускной способности ВЛ дальних передач используют различные варианты компактных ЛЭП, характерной особенностью которых является уменьшенное расстояние между фазными проводами. Компактные ЛЭП имеют более узкий пространственный коридор, меньший уровень напряженности электрического поля на уровне земли и позволяют технически реализовать управление параметрами линии (управляемые самокомпенсирующиеся линии и линии с нетрадиционной конфигурацией расщепленных фаз).

2. Кабельная линия электропередачи

Кабельная линия электропередачи (КЛ) состоит из одного или нескольких кабелей и кабельной арматуры для соединения кабелей и для присоединения кабелей к электрическим аппаратам или шинам распределительных устройств.

В отличие от ВЛ кабели прокладываются не только на открытом воздухе, но и внутри помещений (рис. 8), в земле и воде. Поэтому КЛ подвержены воздействию влаги, химической агрессивности воды и почвы, механическим повреждениям при проведении земляных работ и смещении грунта во время ливневых дождей и паводков. Конструкция кабеля и сооружений для прокладки кабеля должна предусматривать защиту от указанных воздействий.

Рис. 8. Прокладка силовых кабелей в помещении и на улице

По значению номинального напряжения кабели делятся на три группы: кабели низкого напряжения (до 1 кВ), кабели среднего напряжения (6…35 кВ), кабели высокого напряжения (110 кВ и выше). По роду тока различают кабели переменного и постоянного тока.

Силовые кабели выполняются одножильными, двухжильными, трехжильными, четырехжильными и пятижильными. Одножильными выполняются кабели высокого напряжения; двухжильными – кабели постоянного тока; трехжильными – кабели среднего напряжения.

Кабели низкого напряжения выполняются с количеством жил до пяти. Такие кабели могут иметь одну, две или три фазных жилы, а также нулевую рабочую жилу N и нулевую защитную жилу РЕ или совмещенную нулевую рабочую и защитную жилу PEN.

По материалу токопроводящих жил различают кабели с алюминиевыми и медными жилами. В силу дефицитности меди наибольшее распространение получили кабели с алюминиевыми жилами. В качестве изоляционного материала используется кабельная бумага, пропитанная маслоканифольным составом, пластмасса и резина. Различают кабели с нормальной пропиткой, обедненной пропиткой и пропиткой нестекающим составом. Кабели с обедненной или нестекающей пропиткой прокладывают по трассе с большим перепадом высот или по вертикальным участкам трассы.

Кабели высокого напряжения выполняются маслонаполненными или газонаполненными. В этих кабелях бумажная изоляция заполняется маслом или газом под давлением.

Защита изоляции от высыхания и попадания воздуха и влаги обеспечивается наложением на изоляцию герметичной оболочки. Защита кабеля от возможных механических повреждений обеспечивается броней. Для защиты от агрессивности внешней среды служит наружный защитный покров.

При изучении кабельных линий целесообразно отметить сверхпроводящие кабели для линий электропередачи в основу конструкции которых положено явление сверхпроводимости. В упрощенном виде явление сверхпроводимости в металлах можно представить следующим образом. Между электронами как между одноименно заряженными частицами действуют кулоновские силы отталкивания. Однако при сверхнизких температурах для сверхпроводящих материалов (а это 27 чистых металлов и большое количество специальных сплавов и соединений) характер взаимодействия электронов между собой и с атомной решеткой существенно видоизменяется. В результате становится возможным притягивание электронов и образование так называемых электронных (куперовских) пар. Возникновение этих пар, их увеличение, образование «конденсата» электронных пар и объясняет появление сверхпроводимости. С повышением температуры часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние. При некоторой так называемой критической температуре все электроны становятся нормальными и состояние сверхпроводимости исчезает. То же происходит и при повышении напряженности магнитного поля. Критические температуры сверхпроводящих сплавов и соединений, используемых в технике, составляют 10 — 18 К, т.е. от –263 до –255°С.

Первые проекты, экспериментальные модели и опытные образцы таких кабелей в гибких гофрированных криостатирующих оболочках были реализованы лишь в 70—80-е годы XX века. В качестве сверхпроводника использовались ленты на основе интерметаллического соединения ниобия с оловом, охлаждаемые жидким гелием.

В 1986 г. было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости, и уже в начале 1987 г. были получены проводники такого рода, представляющие собой керамические материалы, критическая температура которых была повышена до 90 К. Примерный состав первого высокотемпературного сверхпроводника YBa₂Cu₃O_7–d (d < 0,2). Такой сверхпроводник представляет собой неупорядоченную систему мелких кристаллов, имеющих размер от 1 до 10 мкм, находящихся в слабом электрическом контакте друг с другом. К концу XX века были начаты и к этому времени достаточно продвинуты работы по созданию сверхпроводящих кабелей на основе высокотемпературных сверхпроводников. Такие кабели принципиально отличаются от своих предшественников. Жидкий азот, применяемый для охлаждения, на несколько порядков дешевле гелия, а его запасы практически безграничны. Очень важным является то, что жидкий азот при рабочих давлениях 0,8 — 1 МПа является прекрасным диэлектриком, превосходящим по своим свойствам пропиточные составы, используемые в традиционных кабелях.

Технико-экономические исследования показывают, что высокотемпературные сверхпроводящие кабели будут более эффективными по сравнению с другими видами электропередачи уже при передаваемой мощности более 0,4 — 0,6 ГВ·А в зависимости от реального объекта применения. Высокотемпературные сверхпроводящие кабели предполагается в будущем использовать в энергетике в качестве токопроводов на электростанциях мощностью свыше 0,5 ГВт, а также глубоких вводов в мегаполисы и крупные энергоемкие комплексы. При этом необходимо реально оценивать экономические аспекты и полный комплекс работ по обеспечению надежности таких кабелей в эксплуатации.

Однако следует отметить, что при строительстве новых и реконструкции старых КЛ необходимо руководствоваться положениями ПАО «Россети», согласно которым на КЛ запрещено применять:

• силовые кабели, не отвечающие действующим требованиям по пожарной безопасности и выделяющие большие концентрации токсичных продуктов при горении;
• кабели с бумажно-масляной изоляцией и маслонаполненные;
• кабели, изготовленные по технологии силанольной сшивки (силанольносшиваемые композиции содержат привитые органофункциональные силановые группы, и сшивание молекулярной цепи полиэтилена (ПЭ), приводящее к образованию пространственной структуры, в этом случае происходит за счет связи кремний-кислород-кремний (Si-O-Si), а не углерод-углерод (С-С), как это имеет место при пероксидном сшивании).

Кабельную продукцию в зависимости от конструкций подразделяют на кабели, провода и шнуры.

Кабель – полностью готовое к применению заводское электротехническое изделие, состоящее из одной или более изолированных токопроводящих жил (проводников), заключенных, как правило, в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров, в состав которого может входить броня. Силовые кабели в зависимости от класса напряжения имеют от одной до пяти алюминиевых или медных жил сечением от 1,5 до 2000 мм², из них сечением до 16 мм² – однопроволочные, свыше – многопроволочные.

Провод – одна неизолированная или одна и более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка волокнистыми материалами или проволокой.

Шнур – две или более изолированных, или особо гибких жил сечением до 1,5 мм², скрученных или уложенных параллельно, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации могут быть наложены неметаллическая оболочка и защитные покрытия.

Просмотров: 4 712

Линия электропередач – это… Что такое Линия электропередач?

Линии электропередачи

Линии электропередачи город Шарья

Линия электропередачи (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии.

Согласно МПТЭЭП (Межотраслевые правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) Линия электропередачи — Электрическая линия, выходящая за пределы электростанции или подстанции и предназначенная для передачи электрической энергии.

Различают воздушные и кабельные линии электропередачи.

По ЛЭП также передают информацию при помощи высокочастотных сигналов, по оценкам в России используется порядка 60 тыс. ВЧ-каналов по ЛЭП. Используются они для диспетчерского управления, передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Воздушные линии электропередачи

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).

Состав ВЛ

Документы, регулирующие ВЛ

Конструкция ВЛ, ее проектирование и строительство регулируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и Строительными нормами и правилами (СНИП).

Классификация ВЛ

По роду тока

• ВЛ переменного тока
• ВЛ постоянного тока

В основном, ВЛ служат для передачи переменного тока и лишь в отдельных случаях (напр., для связи энергосистем, питания контактной сети и др.) используют линии постоянного тока.

Для ВЛ переменного тока принята следующая шкала классов напряжений: переменное — 0.4, 6, 10, (20), 35, 110, 150, 220, 330, 400 (Выборгская ПС – Финляндия), 500 , 750 и 1150 кВ ; постоянное – 400 кВ.

По назначению

• сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем)
• магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами)
• распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями)
• ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям

По напряжению

• ВЛ до 1 кВ (ВЛ низшего класса напряжений)
• ВЛ выше 1 кВ
  • ВЛ 1-35 кВ (ВЛ среднего класса напряжений)
  • ВЛ 110—220 кВ (ВЛ высокого класса напряжений)
  • ВЛ 330—500 кВ (ВЛ сверхвысокого класса напряжений)
  • ВЛ 750 кВ и выше (ВЛ ультравысокого класса напряжений)

Это группы существенно различаются в основном требованиями в части расчётных условий и конструкций.

По режиму работы нейтралей в электроустановках

• Трехфазные сети с незаземленными (изолированными) нейтралями (нейтраль не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты с большим сопротивлением). В России такой режим нейтрали используется в сетях напряжением 3-35кВ с малыми токами однофазных замыканий на землю.
• Трехфазные сети с резонансно-заземлёнными (компенсированными) нейтралями (нейтральная шина присоединена к заземлению через индуктивность). В России используется в сетях напряжением 3-35кВ с большими токами однофазных замыканий на землю.
• Трехфазные сети с эффективно-заземленными нейтралями (сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землей непосредственно или через небольшое активное сопротивление). В России это сети напряжением 110, 150 и частично 220кВ, т.е. сети в которых применяются трансформаторы, а не автотрансформаторы, требующие обязательного глухого заземления нейтрали по режиму работы.
• Сети с глухозаземлённой нейтралью (нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление). К ним относятся сети напряжением менее 1кВ, а так же сети напряжением 220кВ и выше.

По режиму работы в зависимости от механического состояния

• ВЛ нормального режима работы (провода и тросы не оборваны)
• ВЛ аварийного режима работы (при полном или частичном обрыве проводов и тросов)
• ВЛ монтажного режима работы (во время монтажа опор, проводов и тросов)

Основные элементы ВЛ

• Трасса — положение оси ВЛ на земной поверхности.
• Пикеты (ПК) — отрезки, на которые разбита трасса, длина ПК зависит от номинального напряжения ВЛ и типа местности.
• Нулевой пикетный знак обозначает начало трассы.
• Центровой знак обозначает центр расположения опоры в натуре на трассе строящейся ВЛ.
• Производственный пикетаж — установка пикетных и центровых знаков на трассе в соответствие с ведомостью расстановки опор.
• Фундамент опоры — конструкция, заделанная в грунт или опирающаяся на него и передающая ему нагрузки от опоры, изоляторов, проводов (тросов) и от внешних воздействий (гололёда, ветра).
• Основание фундамента — грунт нижней части котлована, воспринимающий нагрузку.
• Пролёт (длина пролёта) — расстояние между центрами двух опор, на которых подвешены провода. Различают промежуточный (между двумя соседними промежуточными опорами) и анкерный (между анкерными опорами) пролёты. Переходный пролёт — пролёт, пересекающий какое-либо сооружение или естественное препятствие (реку, овраг).
• Угол поворота линии — угол α между направлениями трассы ВЛ в смежных пролётах (до и после поворота).
• Стрела провеса — вертикальное расстояние между низшей точкой провода в пролёте и прямой, соединяющей точки его крепления на опорах.
• Габарит провода — вертикальное расстояние от низшей точки провода в пролёте до пересекаемых инженерных сооружений, поверхности земли или воды.
• Шлейф (петля) — отрезок провода, соединяющий на анкерной опоре натянутые провода соседних анкерных пролётов.

Кабельные линии электропередачи

Кабельная линия электропередачи (КЛ) —называется линия для передачи электроэнергии или отдельных импульсов ее, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.

По классификации кабельные линии аналогичны воздушным линиям

Кабельные линии делят по условиям прохождения

• Подземные
• По сооружениям
• Подводные

к кабельным сооружениям относятся

• Кабельный туннель — закрытое сооружение (коридор) с расположенными в нем опорными конструкциями для размещения на них кабелей и кабельных муфт, со свободным проходом по всей длине, позволяющим производить прокладку кабелей, ремонты и осмотры кабельных линий.

• Кабельный канал — закрытое и заглубленное (частично или полностью) в грунт, пол, перекрытие и т. п. непроходное сооружение, предназначенное для размещения в нем кабелей, укладку, осмотр и ремонт которых возможно производить лишь при снятом перекрытии.

• Кабельная шахта — вертикальное кабельное сооружение (как правило, прямоугольного сечения), у которого высота в несколько раз больше стороны сечения, снабженное скобами или лестницей для передвижения вдоль него людей (проходные шахты) или съемной полностью или частично стенкой (непроходные шахты).

• Кабельный этаж — часть здания, ограниченная полом и перекрытием или покрытием, с расстоянием между полом и выступающими частями перекрытия или покрытия не менее 1,8 м.

• Двойной пол — полость, ограниченная стенами помещения, междуэтажным перекрытием и полом помещения со съемными плитами (на всей или части площади).

• Кабельный блок — кабельное сооружение с трубами (каналами) для прокладки в них кабелей с относящимися к нему колодцами.

• Кабельная камера — подземное кабельное сооружение, закрываемое глухой съемной бетонной плитой, предназначенное для укладки кабельных муфт или для протяжки кабелей в блоки. Камера, имеющая люк для входа в нее, называется кабельным колодцем.

• Кабельная эстакада — надземное или наземное открытое горизонтальное или наклонное протяженное кабельное сооружение. Кабельная эстакада может быть проходной или непроходной.

• Кабельная галерея  — надземное или наземное закрытое полностью или частично (например, без боковых стен) горизонтальное или наклонное протяженное проходное кабельное сооружение.

По типу изоляции

Изоляция кабельных линий делится на два основных типа:

• жидкостная
  • кабельным нефтяным маслом
• твёрдая
  • бумажно-маслянная
  • поливинилхлоридная (ПВХ)
  • резино-бумажная (RIP)
  • сшитый полиэтилен (XLPE)
  • этилен-пропиленовая резина (EPR)

Здесь не указана изоляция газообразными веществами и некоторые виды жидкостной и твёрдой изоляции из-за их относительно редкого применения в момент написания статьи.

Потери в ЛЭП

Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче ее на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различного рода разрядные явления.

Другой важной величиной, влияющей на экономичность ЛЭП, является cos(f) — величина, характеризующая отношение активной и реактивной мощности.

В воздушных линиях сверхвысокого напряжения присутствуют потери активной мощности на корону (коронный разряд). Эти потери зависят во многом от погодных условий (в сухую погоду потери меньше, соответственно в дождь, изморось, снег эти потери возрастают) и расщепления провода в фазах линии. Потери на корону для линий различных напряжений имеют свои значения (для линии ВЛ 500кВ среднегодовые потери на корону составляют около ΔР=9,0 -11,0 кВт/км). Так как коронный разряд зависит от напряжённости на поверхности провода, то для уменьшения этой напряжённости в воздушных линиях свервысокого напряжения применяют расщепление фаз. То есть в место одного провода применяют от трёх и более проводов в фазе. Распологаются эти провода на равном расстоянии друг от друга. Получается эквивалентный радиус расщеплённой фазы, этим уменьшается напряжённость на отдельном проводе, что в свою очередь уменьшает потери на корону.

См. также

Литература

• Электромонтажные работы. В 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Воздушные линии электропередачи: Учеб. пособие для ПТУ. / Магидин Ф. А.; Под ред. А. Н. Трифонова. — М.: Высшая школа, 1991. — 208 с ISBN 5-06-001074-0
• Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63
• Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие / Петрова С.С.; Под ред. С.А. Мартынова. – Л.: ЛПИ им. М.И. Калашникова, 1980. – 76 с. УДК 621.311.2(0.75.8)

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Какие линии электропередач используются для передачи электроэнергии

Линии электропередач (ЛЭП) представляют собой один из компонентов электрической сети, необходимый для передачи электрического тока на расстоянии. На данный момент чаще всего используются воздушные линии электропередач, основной отличительной чертой которых является размещение проводов, по которым передаётся электричество на открытом воздухе. Для этого могут использоваться как высоковольтные столбы, так и мосты, путепроводы и т.д.

Какие ЛЭП используются при передачи электроэнергии?

На текущий момент различают следующие виды линий электропередач, которые могут быть использованы для передачи электроэнергии:

— Воздушные;

— Кабельные;

— Газоизолированные;

Также линии электропередач принято классифицировать и по другим критериям.

Классификация по типу тока

По типу тока все ЛЭП можно разделить на две категории: передающие постоянный ток и передающие переменный ток. Большинство линий электропередач используемых для передачи электрической энергии осуществляют передачу переменного тока, так как именно такой вид тока необходим чаще всего. Что же касается ЛЭП передающих постоянный ток они необходимы в достаточно небольшом количестве случаев.

Классификация по назначению

Линии электропередач можно классифицировать по назначению следующим образом:

— Сверхдальние напряжение которых превышает 500 КВ, используемые для того чтобы связать отдельные энергосистемы;

— Магистральные линии электропередач напряжение которых находится в пределах от 220 до 330 КВ;

— Распределённые воздушные линии электропередач с напряжением в 150, 110 и 35 КВ, которые необходимы для подачи электрической энергии на предприятия и в населённые пункты;

— Воздушные линии электропередач до 20 КВ, используемые для подачи электрической энергии к потребителю

Передача электроэнергии. Путь от электростанции к потребителю. Сокращение потерь при передаче электроэнергии.

Передача электроэнергии. Путь от электростанции к потребителю. Сокращение потерь при передаче электроэнергии.

Рассмотрим кратко систему электроснабжения, представляющую из себя группу электротехнических устройств для передачи, преобразования, распределения и потребления электрической энергии. Глава расширит кругозор тех, кто хочет научиться грамотно использовать домашнюю электросеть.

Снабжение электроэнергией осуществляется по стандартным схемам. Например, на рис. 1.4 представлена радиальная однолинейная схема электроснабжения для передачи электроэнергии от понижающей подстанции электростанции до потребителя электроэнергии напряжением 380 В.

От электростанции электроэнергия напряжением 110—750 кВ передается по линиям электропередач (ЛЭП) на главные или районные понижающие подстанции, на которых напряжение снижается до 6—35 кВ. От распределительных устройств это напряжение по воздушным или кабельным ЛЭП передается к трансформаторным подстанциям, расположенным в непосредственной близости от потребителей электрической энергии. На подстанции величина напряжения снижается до 380 В, и по воздушным или кабельным линиям электроэнергия поступает непосредственно к потребителю в доме. При этом линии имеют четвертый (нулевой) провод 0, позволяющий получить фазное напряжение 220 В, а также обеспечивать защиту электроустановок.
Такая схема позволяет передать электроэнергию потребителю с наименьшими потерями. Поэтому на пути от электростанции к потребителям электроэнергия трансформируется с одного напряжения на другое. Упрощенный пример трансформации для небольшого участка энергосистемы показан на рис. 1.5. Зачем применяют высокое напряжение? Расчет сложен, но ответ прост. Для снижения потерь на нагрев проводов при передаче на большие расстояния.

Потери зависят от величины проходящего тока и диаметра проводника, а не приложенного напряжения.

Например:
Допустим, что с электростанции в город, находящийся от нее на расстоянии 100 км, нужно передавать по одной линии 30 МВт. Из-за того, что провода линии имеют электрическое сопротивление, ток их нагревает. Эта теплота рассеивается и не может быть использована. Энергия, затрачиваемая на нагревание, представляет собой потери.

Свести потери к нулю невозможно. Но ограничить их необходимо. Поэтому допустимые потери нормируют, т. е. при расчете проводов линии и выборе ее напряжения исходят из того, чтобы потери не превышали, например, 10% полезной мощности, передаваемой по линии. В нашем примере это 0,1-30 МВт = 3 МВт.

Например:
Если не применять трансформацию, т. е. передавать электроэнергию при напряжении 220 В, то для снижения потерь до заданного значения сечение проводов пришлось бы увеличить примерно до 10 м2. Диаметр такого «провода» превышает 3 м, а масса в пролете составляет сотни тонн.
Применяя трансформацию, т. е. повышая напряжение в линии, а затем, снижая его вблизи расположения потребителей, пользуются другим способом снижения потерь: уменьшают ток в линии. Этот способ весьма эффективен, так как потери пропорциональны квадрату силы тока. Действительно, при повышении напряжения вдвое ток снижается вдвое, а потери уменьшаются в 4 раза. Если напряжение повысить в 100 раз, то потери снизятся в 100 во второй степени, т. е. в 10000 раз.

Например:
В качестве иллюстрации эффективности повышения напряжения укажу, что по линии электропередачи трехфазного переменного тока напряжением 500 кВ передают 1000 МВт на 1000 км.

Линии электропередач

Электрические сети предназначены для передачи и распределения электроэнергии. Они состоят из совокупности подстанций и линий различных напряжений. При электростанциях строят повышающие трансформаторные подстанции, и по линиям электропередачи высокого напряжения передают электроэнергию на большие расстояния. В местах потребления сооружают понижающие трансформаторные подстанции.

Основу электрической сети составляют обычно подземные или воздушные линии электропередачи высокого напряжения. Линии, идущие от трансформаторной подстанции до вводно-распределительных устройств и от них до силовых распределительных пунктов и до групповых щитков, называют питающей сетью. Питающую сеть, как правило, составляют подземные кабельные линии низкого напряжения.

По принципу построения сети разделяются на разомкнутые и замкнутые. В разомкнутую сеть входят линии, идущие к электроприемникам или их группам и получающие питание с одной стороны. Разомкнутая сеть обладает некоторыми недостатками, заключающимися в том, что при аварии в любой точке сети питание всех потребителей за аварийным участком прекращается.

Замкнутая сеть может иметь один, два и более источников питания. Несмотря на ряд преимуществ, замкнутые сети пока не получили большого распространения. По месту прокладки сети бывают наружные и внутренние.

Способы выполнения линий электропередач

Каждому напряжению соответствуют определенные способы выполнения электропроводки. Это объясняется тем, что чем напряжение выше, тем труднее изолировать провода. Например, в квартирах, где напряжение 220 В, проводку выполняют проводами в резиновой или в пластмассовой изоляции. Эти провода просты по устройству и дешевы.

Несравненно сложнее устроен подземный кабель, рассчитанный на несколько киловольт и проложенный под землей между трансформаторами. Кроме повышенных требований к изоляции, он еще должен иметь повышенную механическую прочность и стойкость к коррозии.

Для непосредственного электроснабжения потребителей используются:

♦ воздушные или кабельные ЛЭП напряжением 6 (10) кВ для питания подстанций и высоковольтных потребителей;
♦ кабельные ЛЭП напряжением 380/220 В для питания непосредственно низковольтных электроприемников. Для передачи на расстояние напряжения в десятки и сотни киловольт создаются воздушные линии электропередач. Провода высоко поднимаются над землей, в качестве изоляции используется воздух. Расстояния между проводами рассчитываются в зависимости от напряжения, которое планируется передавать. На рис. 1.6 изображены в одном масштабе опоры для воздушных линий электропередач напряжениями 500, 220, 110, 35 и 10 кВ. Заметьте, как увеличиваются размеры и усложняются конструкции с ростом рабочего напряжения!

Рис. 1.6. Опоры воздушных линий разных напряжений

Например:
Опора линии напряжением 500 кВ имеет высоту семиэтажного дома. Высота подвеса проводов 27 м, расстояние между проводами 10,5 м, длина гирлянды изоляторов более 5 м. Высота опор для переходов через реки достигает 70 м. Рассмотрим варианты выполнения ЛЭП подробнее.

Воздушные ЛЭП
Определение.
Воздушной линией электропередачи называют устройство для передачи или распределения электроэнергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикрепленным при помощи траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или инженерным сооружениям.

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» по напряжению воздушные линии делятся на две группы: напряжением до 1000 В и напряжением свыше 1000 В. Для каждой группы линий установлены технические требования их устройства.

Воздушные ЛЭП 10 (6) кВ находят наиболее широкое применение в сельской местности и в небольших городах. Это объясняется их меньшей стоимостью по сравнению с кабельными линиями, меньшей плотностью застройки и т. д.

Для проводки воздушных линий и сетей используют различные провода и тросы. Основное требование, предъявляемое к материалу проводов воздушных линий электропередачи, — малое электрическое сопротивление. Кроме того, материал, применяемый для изготовления проводов, должен обладать достаточной механической прочностью, быть устойчивым к действию влаги и находящихся в воздухе химических веществ.

В настоящее время чаще всего используют провода из алюминия и стали, что позволяет экономить дефицитные цветные металлы (медь) и снижать стоимость проводов. Медные провода применяют на специальных линиях. Алюминий обладает малой механической прочностью, что приводит к увеличению стрелы провеса и, соответственно, к увеличению высоты опор или уменьшению длины пролета. При передаче небольших мощностей электроэнергии на короткие расстояния применение находят стальные провода.

Для изоляции проводов и крепления их к опорам линий электропередач служат линейные изоляторы, которые наряду с электрической должны также обладать и достаточной механической прочностью. В зависимости от способа крепления на опоре различают изоляторы штыревые (их крепят на крюках или штырях) и подвесные (их собирают в гирлянду и крепят к опоре специальной арматурой).

Штыревые изоляторы применяют на линиях электропередач напряжением до 35 кВ. Маркируют их буквами, обозначающими конструкцию и назначение изолятора, и числами, указывающими рабочее напряжение. На воздушных линиях 400 В используют штыревые изоляторы ТФ, ШС, ШФ. Буквы в условных обозначениях изоляторов обозначают следующее: Т — телеграфный; Ф — фарфоровый; С — стеклянный; ШС — штыревой стеклянный; ШФ — штыревой фарфоровый.

Штыревые изоляторы применяют для подвешивания сравнительно легких проводов, при этом в зависимости от условий трассы используются различные типы крепления проводов. Провод на промежуточных опорах укрепляют обычно на головке штыревых изоляторов, а на угловых и анкерных опорах— на шейке изоляторов. На угловых опорах провод располагают с наружной стороны изолятора по отношению к углу поворота линии.

Подвесные изоляторы применяют на воздушных линиях 35 кВ и выше. Они состоят из фарфоровой или стеклянной тарелки (изолирующая деталь), шапки из ковкого чугуна и стержня. Конструкция гнезда шапки и головки стержня обеспечивает сферическое шарнирное соединение изоляторов при комплектовании гирлянд. Гирлянды собирают и подвешивают к опорам и тем самым обеспечивают необходимую изоляцию проводов. Количество изоляторов в гирлянде зависит от напряжения линии и типа изоляторов.

Материалом для вязки алюминиевого провода к изолятору служит алюминиевая проволока, а для стальных проводов— мягкая стальная. При вязке проводов выполняют обычно одинарное крепление, двойное же крепление применяют в населенной местности и при повышенных нагрузках. Перед вязкой заготовляют проволоку нужной длины (не менее 300 мм).

Головную вязку выполняют двумя вязальными проволоками разной длины. Эти проволоки закрепляют на шейке изолятора, скручивая между собой. Концами более короткой проволоки обвивают провод и плотно притягивают четыре-пять раз вокруг провода. Концы другой проволоки, более длинные, накладывают на головку изолятора накрест через провод четыре-пять раз.

Для выполнения боковой вязки берут одну проволоку, кладут ее на шейку изолятора и оборачивают вокруг шейки и провода так, чтобы один ее конец прошел над проводом и загнулся сверху вниз, а второй — снизу вверх. Оба конца проволоки выводят вперед и снова оборачивают их вокруг шейки изолятора с проводом, поменяв местами относительно провода.

После этого провод плотно притягивают к шейке изолятора и обматывают концы вязальной проволоки вокруг провода с противоположных сторон изолятора шесть-восемь раз. Во избежание повреждения алюминиевых проводов место вязки иногда обматывают алюминиевой лентой. Изгибать провод на изоляторе сильным натяжением вязальной проволоки не разрешается.

Вязку проводов выполняют вручную, используя монтерские пассатижи. Особое внимание обращают при этом на плотность прилегания вязальной проволоки к проводу и на положение концов вязальной проволоки (они не должны торчать). Штыревые изоляторы крепят к опорам на стальных крюках или штырях. Крюки ввертывают непосредственно в деревянные опоры, а штыри устанавливают на металлических, железобетонных или деревянных траверсах. Для крепления изоляторов на крюках и штырях используют переходные полиэтиленовые колпачки. Разогретый колпачок плотно надвигают на штырь до упора, после этого на него навинчивают изолятор.

Провода подвешиваются на железобетонных или деревянных опорах при помощи подвесных или штыревых изоляторов. Для воздушных ЛЭП используются неизолированные провода. Исключением являются вводы в здания — изолированные провода, протягиваемые от опоры ЛЭП к изоляторам, укрепленным на крюках непосредственно на здании.

Внимание!
Наименьшая допустимая высота расположения нижнего крюка на опоре (от уровня земли) составляет: в ЛЭП напряжением до 1000 В для промежуточных опор от 7 м, для переходных опор — 8,5 м; в ЛЭП напряжением более 1000 В высота расположения нижнего крюка для промежуточных опор составляет 8,5 м, для угловых (анкерных) опор — 8,35 м.

Наименьшие допустимые сечения проводов воздушных ЛЭП напряжением более 1000 В, выбираемые по условиям механической прочности с учетом возможной толщины их обледенения, приведены в табл. 1.1.

Минимально допустимые значения проводов возжушныхЛЭП напряжением более 1000 В
Таблица 1.1

Внимание!
Для воздушных ЛЭП напряжением до 1000 В по условиям механической прочности применяются провода, имеющие сечения не менее: алюминиевые —16 мм2; сталеалюминиевые —10 мм2; стальные однопроволочные — 4 мм2. На воздушных ЛЭП напряжением до 1000 В устанавливают заземляющие устройства. Расстояние между ними определяется числом грозовых часов в году:

♦    до 40 часов — не более 200 м;
♦    более 40 часов — не более 100 м.

Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом.

Допустимые расстояния от нижних проводов воздушных ЛЭП напряжением до 1000 В и до 10 кВ и их опор до объектов представлены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Электропередача – Energy Education

Рисунок 1. Высоковольтные линии электропередачи используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. ^[1]

Электрическая передача – это процесс доставки генерируемой электроэнергии – обычно на большие расстояния – в распределительную сеть, расположенную в населенных пунктах. ^[2] Важной частью этого процесса являются трансформаторы, которые используются для повышения уровня напряжения, чтобы сделать возможным передачу на большие расстояния. ^[2]

Система электропередачи в сочетании с электростанциями, распределительными системами и подстанциями образует так называемую электрическую сеть . Сетка отвечает потребностям общества в электричестве и является источником энергии от ее производства до конечного использования. Поскольку электростанции чаще всего расположены за пределами густонаселенных районов, система передачи должна быть довольно большой.

Линии электропередач

Линии электропередач или линии электропередач, такие как на рисунке 1, транспортируют электричество с места на место.Обычно это электричество переменного тока, поэтому повышающие трансформаторы могут увеличивать напряжение. Это повышенное напряжение позволяет эффективную передачу на 500 километров или меньше. Есть 3 типа линий: ^[3]

• Воздушные линии имеют очень высокое напряжение, от 100 кВ до 800 кВ, и выполняют большую часть передачи на большие расстояния. Они должны быть высокого напряжения, чтобы минимизировать потери мощности на сопротивление.
• Подземные линии используются для передачи электроэнергии через населенные пункты, под водой или почти везде, где воздушные линии не могут быть использованы.Они встречаются реже, чем воздушные линии, из-за потерь тепла и более высокой стоимости.
• Субтрансляционные линии подают более низкие напряжения (26 кВ – 69 кВ) на распределительные станции и могут быть воздушными или подземными.

Рисунок 2. Карта ЛЭП США и Канады. ^[4]

Сокращение потерь в ЛЭП

Линии электропередачи теряют мощность в сопротивлении, которое представляет собой тепло, генерируемое при перемещении электрического тока через резистор. Потеря мощности ([математика] P_ {потерянный} [/ математика]) определяется уравнением: ^[3]

[математика] P_ {потерянный} = я ^ 2 \ раз R [/ математика]

где

• [математика] I [/ математика] ток в амперах
• [математика] R [/ математика] сопротивление в омах

Выше было упомянуто, что линии высокого напряжения уменьшают эту потерянную мощность.Этот факт можно объяснить, посмотрев на передаваемую мощность, [math] P_ {trans} = I \ times V [/ math]. Когда напряжение становится выше, ток должен уменьшаться пропорционально, потому что мощность остается постоянной. Например, если напряжение увеличивается в 100 раз, ток должен уменьшаться в 100 раз, и в результате потеря мощности будет уменьшена на 100 ² = 10000. Однако существует ограничение, которое при очень высоком Напряжения (2000 кВ) электричество начинает разряжаться, что приводит к большим потерям. ^[3] При передаче электроэнергии и в Соединенных Штатах, по оценкам EIA, около 6% электроэнергии теряется. ^[5]

для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Рекомендации

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ligne_haute-tension.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1} Р. Пейнтер и Б.Дж. Бойделл, «Передача и распределение электроэнергии: обзор» в г. Введение в электричество , 1-е изд., Аппер-Седл-Ривер, Нью-Джерси: Пирсон, 2011 г., гл.25, с.1, с. 1095-1097
3. ↑ ^{3.0 3.1 3.2} Р. Пейнтер и Б. Дж. Бойделл, «Линии электропередачи и подстанции» в г. Введение в электричество , 1-е изд., Река Верхнее Седло, Нью-Джерси: Пирсон, 2011, гл.25, с. .3, с.1102-1104
4. ↑ EIA, Canada Week: Интегрированная электрическая сеть повышает надежность для США, Канада [Online], доступно: http: // www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=8930
5. ↑ ОВОС. (27 мая 2015 г.) Потери электричества [Online]. Доступно: http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=105&t=3.

,

ЭДС от линий электропередач – факты

ЭДС от линий электропередачи – это не то, что вы бы назвали горячей темой.

Люди все больше говорят о вреде беспроводного излучения, вышках сотовой связи, сотовых телефонах, WiFi, интеллектуальных счетчиках … но ЭДС от линий электропередачи (также называемые линиями электропередачи) просто, если не больше , опасны.

Это то, о чем я хотел бы поговорить в этой статье.

Что такое линии электропередач?

Линии электропередач являются частью системы, называемой «сеткой».Они состоят из двух компонентов: кабелей, передающих энергию, и опор или опор.

Кабели, соединенные между пилонами, излучают магнитное и электрическое поля. Сами башни не делают, так как они изолированы от кабелей изоляторами.

Обычно линии высокого напряжения несут электричество на 300 000 вольт или 400 000 вольт. Некоторые линии электропередач могут нести даже более высокие напряжения.

Линии электропередач – это самый дешевый способ транспортировки электроэнергии от электростанций к потребителям.

Знаете ли вы, что некоторые линии электропередачи несут такие высокие напряжения, что они излучают высокие уровни ЭМП (электромагнитных полей) на расстоянии до 1/4 мили с обеих сторон?

Если у вас есть сомнения относительно уровня ЭДС, испускаемых линиями электропередач высокого напряжения, посмотрите это видео:

Что говорят исследования об ЭДС от линий электропередач?

ЭДС Powerline были связаны с:

– лейкоз (особенно у детей)

– рак молочной железы

– рак мозга

– репродуктивные проблемы и врожденные дефекты

– депрессия,

– заболевания крови,

– болезнь сердца, сонливость и множество других недугов.

Десятки исследований обнаружили связь между жизнью вблизи линий электропередач и плохим состоянием здоровья:

– еще в 1979 году исследование Вертхаймера и Липера показало, что у детей, живущих рядом с обычными линиями электропередач, вероятность развития рака в 3 раза выше. Линии передачи с большой шириной колеи хуже.

– исследование Савица (1980-е годы) показало, что 10-15 процентов всех случаев рака у детей связаны с воздействием магнитного поля от линий электропередачи.

– Wall Street Journal сообщил в 1993 году, что стоимость домов при перепродаже недвижимости снизилась на целых 30% при воздействии электромагнитных полей

– согласно исследованию, опубликованному в 2005 году в British Medical Journal, у детей, живущих рядом с линиями электропередач высокого напряжения, вероятность развития лейкемии в детстве почти в два раза выше, чем у других.

И все же, несмотря на эти доказательства, люди все еще подвергаются воздействию ЭМП от линий электропередач, которые установлены слишком близко к домам людей.

Какие ЭДС создают линии электропередач?

Существует два типа электромагнитного поля, создаваемого линиями электропередач.

– электрическое поле всегда присутствует при включении линии электропередачи. Это сила зависит от напряжения.

– магнитное поле вызвано электрическим током, протекающим в линии, когда люди используют электричество. Это может значительно варьироваться и считается наиболее опасным.

Электрические поля останавливаются большинством строительных материалов.Настоящая проблема с линиями электропередач – это магнитные поля.

Магнитные поля пронизывают практически все. Основным фактором, который уменьшает магнитные поля, является расстояние от источника. Другими словами, чем дальше вы можете добраться от этих линий электропередачи, тем лучше. Но если ваш дом расположен слишком близко к линии электропередачи, это нелегко решить.

Безопасны ли подземные линии электропередач?

ЭДС подземных линий электропередач немного отличаются. Электрические поля обычно будут незначительными, потому что они экранированы почвой, бетоном, песком и т. Д.Но поскольку подземные кабели, как правило, скрыты вблизи поверхности, магнитные поля на уровне земли могут быть высокими , за исключением того факта, что кабели имеют тенденцию быть ближе друг к другу, чем для воздушных кабелей, поэтому магнитные поля компенсируются.

Могу ли я узнать, опасна ли линия электропередачи, глядя на нее?

Ширина и размер кабелей являются хорошим показателем напряжения. Но вы не можете знать, как течет ток (какое электричество люди потребляют). И вы не можете сказать конфигурацию.

Какая конфигурация? В вашем доме, если проводка в вашем доме не сбалансирована, то есть фаза и нейтральные провода не соединены вместе, это создает сильные магнитные поля. Аналогично с линиями электропередачи, если ток на одной стороне линейных кабелей сильно отличается от тока на другой, это приводит к гораздо более высоким электрическим и магнитным полям, чем если бы на обеих сторонах были одинаковые токи.

Как я могу узнать ЭДС, излучаемую от линии электропередачи?

Единственный способ точно узнать, какие ЭДС излучаются линией электропередачи, – это провести измерения с помощью ЭДС-измерителя.Ваша энергетическая компания может быть готова провести это тестирование для вас. Тогда снова твоя просьба не услышать. В этом случае вы можете довольно легко проверить свою экспозицию, купив измеритель ЭДС.

Измерьте ЭДС в помещении и на улице. Проводите измерения в разное время дня. Измерьте, где вы сидите и где играют дети.

Проведите тестирование, отключив электричество от сети, а затем снова включив его, чтобы вы могли определить, сколько ЭДС идет от линии электропередачи, а сколько – от проводки вашего дома и электрических приборов.

Каковы безопасные уровни ЭДС от линий электропередач?

В BioInitiative Report рекомендуются безопасные пределы для ЭМП. Для ELF (низкочастотных EMF) в БиоИнициативном отчете рекомендовано ограничение в 1 миллигаусс (0,1 мкТл) для жилого пространства, примыкающего ко всем новым или модернизированным линиям электропередачи.

Если вы чувствительны к электричеству, это может быть слишком много – в рекомендациях по строительной биологии рекомендуется гораздо более низкий предел.

Что делать, если ваш дом находится в непосредственной близости от линии электропередачи

Первое, что нужно сделать, это получить надежные показания с помощью измерителя ЭДС (как описано выше).Там может быть никаких оснований для беспокойства. Вы можете жить в непосредственной близости от линии электропередачи, но ЭДС могут быть незначительными. С другой стороны, вы можете жить на хорошем расстоянии, но ваша экспозиция может быть значительной из-за очень высокого напряжения в кабелях. Получение показаний счетчика ЭДС – это только способ узнать наверняка.

Если ваши показания высоки, у вас есть два варианта. Вы можете либо защитить, либо выйти. Экранирование не будет легким. Да, экранирование работает легко и хорошо для элемента электрического поля.Практически любой лист металла, металлический экран или металлическое ограждение, при условии, что металл заземлен, выполнят эту работу.

Но мы не можем защитить эти магнитные поля. Или, теоретически, мы можем сделать это, но стоимость, как правило, непомерно высока. До недавнего времени эффективное магнитное экранирование подразумевало использование таких материалов, как Mumetal, которые очень дороги из-за высокого содержания никеля.

Новая экранирующая пленка от магнитного поля под названием Giron теперь доступна , которая имеет преимущество гораздо дешевле, чем Mumetal.Тем не менее, затраты по-прежнему относительно высоки, и защитить весь дом сложно, если не невозможно, – лучше обратиться к консультанту EMF для такой работы.

Заключение: ЭДС от линий электропередачи не следует недооценивать, но ваша самая большая опасность все еще может исходить от других источников ЭДС.

,

Общие потери в линиях распределения и передачи электроэнергии

Введение

Энергия, генерируемая на электростанциях, проходит через большие и сложные сети, такие как трансформаторы, воздушные линии, кабели и другое оборудование, и достигает конечных пользователей.

Общие потери в линиях распределения и передачи электроэнергии (фоторепортаж: Общие потери в линиях распределения и передачи электроэнергии (на фото: линия электропередачи постоянного напряжения 600 кВ постоянного тока на 2400 км, построенная в Бразилии; кредит: IVOLINES через Flickr)

Фактически, единица электрической энергии, вырабатываемая электростанцией, не совпадает с единицами, распределенными потребителям.Некоторый процент единиц теряется в распределительной сети.

Эта разница в генерируемых и распределенных единицах называется потерями при передаче и распределении. Потери при передаче и распределении – это суммы, которые пользователи не оплачивают.

Потери T & D = (Вход энергии в фидер (Kwh) – Потребление энергии потребителю (Kwh)) / Потребление энергии kwh x 100

Распределительный сектор считается самым слабым звеном во всем энергетическом секторе.Потери при передаче составляют примерно 17%, а потери при распределении – около 50%.

Существует два типа потерь при передаче и распределении:

1. Технические потери
2. Нетехнические потери (Коммерческие потери)

1. Технические потери

Технические потери обусловлены рассеиваемой в проводниках энергией, оборудованием, используемым для линии электропередачи, трансформатора, линии субпередачи и распределительной линии, а также магнитными потерями в трансформаторах.

Технические потери обычно составляют , 22,5%, и напрямую зависят от характеристик сети и режима работы.

Основная сумма потерь в энергосистеме приходится на первичные и вторичные распределительные линии. В то время как линии передачи и под-передачи составляют только около 30% от общих потерь. Поэтому первичные и вторичные распределительные системы должны быть правильно спланированы, чтобы обеспечить в определенных пределах.

• Неожиданное увеличение нагрузки отразилось на увеличении технических потерь выше нормального уровня
• Потери присущи распределению электроэнергии и не могут быть устранены.

Существует два типа технических потерь.

1. Постоянные / фиксированные технические потери

• Фиксированные потери не меняются в зависимости от тока. Эти потери принимают форму тепла и шума и происходят, пока на трансформатор подается напряжение
• От 1/4 до 1/3 технических потерь в распределительных сетях – фиксированные потери. На фиксированные потери в сети можно влиять способами, изложенными ниже
• Корона Потери
• Потери тока утечки
• диэлектрических потерь
• Потери в открытой цепи
• Потери, вызванные непрерывной нагрузкой измерительных элементов
• Потери, вызванные постоянной нагрузкой на элементы управления

2.Переменный Технические потери

Переменные потери зависят от количества распределенного электричества и, точнее, пропорциональны квадрату тока. Следовательно, увеличение тока на 1% приводит к увеличению потерь более чем на 1%.

• От 2/3 до 3/4 технических (или физических) потерь в распределительных сетях являются переменными потерями.
• При увеличении площади поперечного сечения линий и кабелей для заданной нагрузки потери уменьшатся.Это приводит к прямому компромиссу между стоимостью потерь и стоимостью капитальных затрат. Было высказано предположение, что оптимальный средний коэффициент использования в распределительной сети, который учитывает стоимость потерь при ее проектировании, может составлять всего 30 процентов.
• Джоулевых потерь в линиях на каждом уровне напряжения
• импедансных потерь
• Потери, вызванные контактным сопротивлением.

Основные причины технических потерь

1. Длинные линии раздачи

Практически 11 кВ и 415 вольт линий , в сельской местности простираются на большие расстояния, чтобы питать нагрузки, разбросанные по большим площадям.Таким образом, линии первичного и вторичного распределения в сельской местности в основном радиально проложены и обычно проходят на большие расстояния.

Это приводит к высокому сопротивлению линии и, следовательно, к высоким потерям I ² R в линии.

• Случайный рост системы передачи и распределения в новые области.
• Крупномасштабная сельская электрификация по длинным линиям 11 кВ и LT.

2. Неадекватный размер проводников распределительных линий

Размер проводников следует выбирать исходя из мощности стандартного проводника в кВА х КМ для требуемого регулирования напряжения , но сельские нагрузки обычно разбросаны и обычно питаются радиальными фидерами.Размер проводника этих фидеров должен быть адекватным.

3. Установка распределительных трансформаторов вдали от нагрузочных центров

Распределительные трансформаторы

не расположены в центре нагрузки вторичной распределительной системы.

В большинстве случаев распределительные трансформаторы не расположены в центре по отношению к потребителям. Следовательно, самые отдаленные потребители получают конечное низкое напряжение, даже если на вторичных трансформаторах поддерживаются хорошие уровни напряжения.

Это снова приводит к увеличению потерь на линии. (Причина увеличения потерь в линии в результате снижения напряжения на конце потребителей, поэтому, чтобы уменьшить падение напряжения в линии до самых дальних потребителей, распределительный трансформатор должен быть расположен в центре нагрузки, чтобы удерживать падение напряжения в пределах допустимые пределы.)

4. Коэффициент низкой мощности первичной и вторичной распределительной системы

В большинстве распределительных цепей LT обычно коэффициент мощности составляет от 0.От 65 до 0,75. Низкий коэффициент мощности способствует большим потерям при распределении.

Для данной нагрузки, если коэффициент мощности низкий, ток, потребляемый в высоком, и потери, пропорциональные квадрату тока, будут больше. Таким образом, потери в линии из-за плохой PF могут быть уменьшены путем улучшения коэффициента мощности.

Это можно сделать путем применения шунтирующих конденсаторов.

Шунтирующие конденсаторы
• могут быть подключены либо на вторичной стороне (сторона 11 кВ) силовых трансформаторов на 33/11 кВ, либо в различных точках распределительной линии.
• Оптимальный рейтинг конденсаторных батарей для распределительной системы составляет 2/3 от среднего значения KVAR этой распределительной системы.
• Точка обзора находится на 2/3 длины главного распределителя от трансформатора.
• Более подходящим способом улучшить эту PF распределительной системы и тем самым уменьшить потери в линии является подключение конденсаторов через клеммы потребителей, имеющих индуктивные нагрузки.
• При подключении конденсаторов к отдельным нагрузкам потери в линии снижаются с 4 до 9% в зависимости от степени улучшения коэффициента мощности.

5. Плохое качество изготовления

Плохое качество изготовления вносит значительный вклад в увеличение потерь при распределении.

Разъемы являются источником потери мощности. Поэтому количество стыков должно быть сведено к минимуму. Надлежащие методы соединения должны использоваться, чтобы гарантировать прочные связи.

Необходимо периодически проверять соединения со втулкой трансформатора, предохранителем отключения, изолятором, выключателем LT и т. Д. И поддерживать надлежащее давление во избежание искрения и нагрева контактов.

Замена поврежденных проводов и услуг также должна быть сделана своевременно, чтобы избежать любой причины утечки и потери питания.

6. Ток фазы питающего устройства и балансировка нагрузки>

Одним из самых простых способов экономии потерь в распределительной системе является балансировка тока по трехфазным цепям.

Балансировка фаз в фидере

также позволяет сбалансировать падение напряжения между фазами, обеспечивая трехфазным потребителям меньший дисбаланс напряжения. Величина усреднения на подстанции не гарантирует, что нагрузка будет сбалансирована по всей длине питателя.

Дисбаланс фазы питателя может изменяться в течение дня и в зависимости от сезона. Фидеры обычно считаются «сбалансированными», когда значения фазного тока находятся в пределах 10. Аналогично, балансировка нагрузки между распределительными фидерами также снизит потери при условии аналогичного сопротивления проводника. Это может потребовать установки дополнительных переключателей между питателями, чтобы обеспечить соответствующую передачу нагрузки.

Бифуркация питателей в соответствии с регулированием напряжения и нагрузкой.

7. Влияние коэффициента нагрузки на потери

Потребляемая мощность клиента меняется в течение дня и в течение сезона.

Жители обычно пользуются наибольшим спросом на электроэнергию в вечерние часы. Одна и та же коммерческая нагрузка клиентов обычно достигает максимума в начале дня. Поскольку текущий уровень (следовательно, нагрузка) является основной движущей силой в распределении потерь мощности, поддержание уровня потребления энергии на более высоком уровне в течение дня снизит пиковые потери мощности и общие потери энергии.

Изменение нагрузки называется фактором нагрузки и изменяется от 0 до 1.

Коэффициент нагрузки = Средняя нагрузка за указанный период времени / пиковая нагрузка за этот период времени.

Например, , в течение 30 дней в месяц (720 часов) пиковая нагрузка устройства подачи составляет 10 МВт. Если фидер подал общую энергию 5000 МВтч, коэффициент загрузки за этот месяц составляет (5000 МВтч) / (10 МВт х 720) = 0,69.

Меньшие потери мощности и энергии снижаются за счет повышения коэффициента нагрузки, который выравнивает колебания спроса в фидере по всему фидеру.

Коэффициент загрузки был увеличен, предлагая клиентам тарифы «время использования». Компании используют ценовую мощность, чтобы влиять на потребителей, чтобы сместить энергоемкие виды деятельности в непиковые периоды (такие как электрическое отопление воды и помещений, кондиционирование воздуха, орошение и откачка фильтров бассейна).

При наличии финансовых стимулов некоторые потребители электроэнергии также разрешают коммунальным предприятиям дистанционно прерывать большие электрические нагрузки через радиочастоту или несущую в течение периодов пиковой нагрузки.Коммунальные службы могут попытаться спроектировать с более высокими коэффициентами нагрузки, запустив одинаковые питатели в жилых и коммерческих зонах.

8. Размеры трансформатора и выбор

Распределительные трансформаторы

используют медные обмотки для индукции магнитного поля в сердечнике из кремнистой стали с ориентированной зернистостью. Следовательно, трансформаторы имеют как потери нагрузки, так и потери в сердечнике без нагрузки.

Потери трансформаторной меди меняются в зависимости от нагрузки в зависимости от уравнения потерь активной мощности (P loss = I ² R).Для некоторых коммунальных предприятий экономическая нагрузка на трансформаторы означает загрузку распределительных трансформаторов до мощности или немного выше мощности на короткое время, чтобы минимизировать капитальные затраты и при этом сохранить долгий срок службы трансформатора.

Однако, поскольку пиковая генерация обычно является самой дорогой, совокупной стоимости владения (TCO) исследований должны учитывать стоимость пиковых потерь трансформатора. Увеличение мощности распределительного трансформатора во время пика на один размер часто приводит к снижению общей пиковой рассеиваемой мощности – в большей степени, если он перегружен.

Потеря возбуждения холостого хода трансформатора (потери в железе) возникает из-за изменения магнитного поля в сердечнике трансформатора, когда он находится под напряжением. Потери в сердечнике незначительно изменяются в зависимости от напряжения, но по существу считаются постоянными. Фиксированные потери в железе зависят от конструкции сердечника трансформатора и молекулярной структуры ламинирования стали. Улучшенное производство стальных сердечников и введение аморфных металлов (таких как металлическое стекло) снизили потери в сердечнике.

9. Балансировка трехфазных нагрузок

Периодическая балансировка 3-фазных нагрузок по всей сети может значительно снизить потери.Это может быть сделано относительно легко в воздушных сетях и, следовательно, предлагает значительные возможности для экономически эффективного снижения потерь при наличии подходящих стимулов.

10. Отключение трансформаторов

Один из методов снижения постоянных потерь – отключение трансформаторов в периоды низкого спроса. Если во время пиковых периодов на подстанции требуются два трансформатора определенного размера, в периоды низкой нагрузки может потребоваться только один, чтобы другой трансформатор можно было отключить для уменьшения фиксированных потерь.

Это приведет к примерно компенсирующему увеличению переменных потерь и может повлиять на безопасность и качество поставок, а также на рабочее состояние самого трансформатора. Тем не менее, эти компромиссы не будут изучаться и оптимизироваться, если не принимать во внимание стоимость потерь.

11. Другие причины технических потерь

• Неравномерное распределение нагрузки между тремя фазами в системе L.T, вызывающее высокие токи нейтрали.
• утечки и потери мощности
• Перегрузка строк.
• Ненормальные условия работы силовых и распределительных трансформаторов
• Низкое напряжение на потребительских клеммах, вызывающее более высокое потребление тока индуктивными нагрузками.
• Низкое качество оборудования, используемого для сельскохозяйственной перекачки в сельской местности, более прохладных кондиционеров и промышленных нагрузок в городских районах.

,

Электричество | Электрические токи и цепи | Как производится и транспортируется электричество

Все состоит из атомов. Каждая из них имеет три частиц : протоны, нейтроны и электроны. Электроны вращаются вокруг вокруг центра атома. У них отрицательный заряд . Протоны, которые находятся в центре атомов, имеют положительный заряд .

Обычно атом имеет столько же протонов, сколько электронов.Стабильно или сбалансировано . Углерод , например, имеет шесть протонов и шесть электронов.

Ученые могут заставить электроны перемещаться от одного атома к другому. Атом, который теряет электроны, заряжен положительно, атом, который получает больше электронов, заряжен отрицательно.

Электричество создается, когда электроны движутся между атомами. Положительные атомы ищут свободные отрицательные электроны и притягивают их, так что они могут быть сбалансированы .

Проводники и изоляторы

Электричество может проходить через одни объекты лучше, чем через другие. Проводники – это материалы, через которые электроны могут перемещаться более свободно. Медь , алюминий, сталь и другие металлы являются хорошими проводниками. Так же как и жидкостей, , как морская вода

Изоляторы – это материалы, в которых электроны не могут двигаться. Они остаются на месте .Стекло, резина, пластик или сухое дерево – хорошие изоляторы. Они важны для вашей безопасности , потому что без них вы не могли бы прикоснуться к горячей пан или вилке в телевизоре .

Электрический ток

Когда электроны движутся через проводник, создается электрический ток . Ток, который всегда протекает в одном направлении, называется постоянным током (DC). Батарея, например, производит постоянный ток.Ток, который течет обратно и далее , называется переменным током (AC).

Электрические схемы

Электроны не могут свободно прыгать через воздух к положительно заряженному атому. Им нужно цепи , чтобы двигаться. Когда источник энергии, такой как батарея, подключен к лампе , электроны могут перемещаться от батареи к лампочке и обратно. Мы называем это электрической цепью .

Иногда в электрическом устройстве имеется множество цепей, которые заставляют его работать. Телевизор или компьютер могут содержать миллионы деталей, которые соединены друг с другом различными способами.

Вы можете остановить ток , включив в цепь переключатель . Вы можете открыть цепь и остановить движение электронов.

Кусок металла или проволоки также может быть использован для производства тепла.Когда электрический ток проходит через такой металл, он может быть замедлен сопротивлением . Это вызывает трения и делает провода горячими. Вот почему вы можете поджарить свой хлеб в тостере или высушить волосы теплым воздухом из фена.

В некоторых случаях провода могут стать слишком горячими, если через них протекает слишком много электронов. Специальные выключатели , называемые предохранителями, защищают проводки во многих зданиях.

Виды электричества

Статическое электричество

• происходит, когда происходит накопление электронов
• он остается на одном месте, а затем прыгает на объект
• он не нуждается в замкнутой цепи для потока
• – это тот тип электричества, который вы чувствуете, когда вы теряете пуловер о предмет или когда тянете ног по ковру.
• молния является формой статического электричества

Текущее электричество

• происходит, когда электроны свободно текут между объектами
• ему нужен проводник – что-то, по чему он может течь, как провод.
• Текущее электричество нуждается в замкнутой цепи
• это во многих электрических бытовых приборов в наших домах – тостеры, телевизоры, компьютеры.
• батарея является формой текущего электричества

Как работают батареи

Батарея содержит жидкой или пасты , которая помогает ей производить электрических зарядов . Плоский конец батареи имеет отрицательный заряд , а конец с ударом имеет положительный заряд.

При соединении провода между обоими концами протекает ток .Когда ток проходит через лампочку , электрической энергии преобразуется в свет.

Химикаты в батарее поддерживают концов заряженными и батарею разряжают. С течением времени химическое вещество становится все слабее и батарея не может производить больше энергии.

Как производится электричество

Генераторы

используются для преобразования механической энергии в электрическую энергию.Магнит вращается внутри катушки из провода . Когда магнит движется, в проводе возникает электрический ток.

Большинство электростанций используют турбин , чтобы заставить генератор вращаться. Вода нагревается до пар , который выталкивает лопаток турбины. Газ, нефть или уголь могут быть использованы для нагрева воды. Некоторые страны строят электростанции на реках, где движущаяся вода толкает турбину , лопатки .

Как измеряется электричество

Электроэнергия – это , измеренная в Вт, названная в честь Джеймса Ватта, который изобрел паровой двигатель . Потребуется около 750 Вт на , что соответствует одной лошадиной силы.

Киловатт-час – это энергия 1000 Вт, которая работает один час. Например, если вы используете 100-ваттную лампочку в течение 10 часов, вы использовали 1 киловатт электроэнергии.

Как транспортируется электричество

Электроэнергия, вырабатываемая генератором, проходит по кабелям к трансформатору , который изменяет напряжение электричества. Линии электропередач передают высоковольтного электричества на очень большие расстояния. Когда он достигает вашего родного города, другой трансформатор понижает напряжение, а меньшие линий электропередачи доставляют его в дома, офисы и фабрики.

Электробезопасность

Важно понимать, почему и как вы можете защитить себя от электрических травм .

Электрический шок происходит , когда электрический ток проходит через ваше тело. Это может привести к сердечной недостаточности и может повредить другие части вашего тела. Он также может сжечь вашу кожу и другие тканей тела .

Очень слабый электрический объект, такой как батарея, не может причинить вам вреда, но внутри дома у вас есть устройств и машины, которые используют 220 вольт.

Большинство машин в вашем доме имеют функций безопасности , чтобы защитить вас.Если что-то идет не так, специальный провод подводит электричество к земле, где ничего не может произойти.

Есть также электрические опасности за пределами вашего дома. Деревья, которые касаются линий электропередач , могут быть опасными. У молнии более чем достаточно электричества, чтобы убить человека. Если вы попали в грозу, держитесь подальше от открытых полей и высоких мест. Одно из самых безопасных мест – ваш автомобиль, потому что молния будет ударять только о металл снаружи автомобиля.

Загружаемые PDF-текстовые и рабочие листы

Похожие темы

слов

• Прибор = электрическая машина, которую вы обычно используете в доме, например, плита или стиральная машина
• притягивать = тянуть к объекту
• туда-сюда = идти в одном направлении, а затем в другом
• сбалансированный = то же самое, что и стабильный
• лезвие = плоская часть предмета, который сталкивается с водой
• наращивание = увеличение
• бугорок = небольшая территория, которая выше остальных
• углерод = химический материал, который находится в угле или бензине.Это в чистом виде в бриллиантах
• заряд = электричество, которое вводится в объект, например батарею, чтобы дать ему мощность
• схема = полный круг, по которому проходит электрический ток
• катушка = провод, который проходит вокруг объекта в круге и производит свет или тепло, когда электричество проходит через
• подключить = присоединиться
• преобразовать = изменить
• медь = мягкий красно-коричневый металл, который позволяет электричеству и теплу проходить легко
• шнур = кабель
• ток = поток электричества через кусок металла
• ток = поток электричества через кусок металла
• уменьшить = стать меньше
• устройство = машина или инструмент, который делает что-то особенное
• распределительные линии = провода или кабели для транспортировки электроэнергии
• drag = pull
• равно = так же, как
• поток = для перемещения
• трение = когда вы тереть что-то против чего-то другого, становится жарко
• Предохранитель = короткий отрезок провода внутри машины, который отключает электричество при слишком большой мощности
• сердечная недостаточность = когда ваше сердце перестает биться
• высокое напряжение = высокая электрическая сила
• на месте = где они
• увеличение = стать больше
• травма = если вы поранились
• сохранить = остаться, остаться
• лампочка = стеклянный предмет внутри лампы.Производит свет
• молния = мощная вспышка света в небе во время грозы
• жидкость = жидкость, водянистый объект
• измеряется = единица чего-то
• происходят = случаются
• сковорода = круглый металлический контейнер, который вы используете для приготовления пищи
• частица = очень маленькая часть атома
• пройти через = пройти через
• паста = липкий материал, как клей
• штекер = для подключения электрического объекта к электроснабжению дома
• Линия электропередачи = большой провод, который проводит электричество над или под землей
• сопротивление = материал, который останавливает электричество, проходящее через него
• повернуть = чтобы объехать
• безопасность = безопасность, защита
• Безопасность = вещи в машинах или электрических предметах, которые защищают вас от травм
• ученый = человек, который обучен науке
• Розетка = место в стене, где можно подключить электрический объект к основному источнику электроэнергии
• источник = место, где вы получаете что-то от
• spin = чтобы быстро что-то развернуть
• пар = белый газ, который вода выделяет при нагревании
• паровой двигатель = двигатель или двигатель, работающий на паре
• сталь = прочный металл, который может быть сформирован
• переключатель = объект, который запускает или останавливает поток электричества при нажатии на него
• ткань = материал, который образует клетки животных или растений
• преобразование = изменение
• трансформатор = машина, которая меняет электричество с одного напряжения на другое
• турбина = двигатель, который вращает специальное колесо вокруг
• напряжение = электрическая сила, измеренная в вольтах
• провод = очень тонкий кусок металла, в котором электричество может проходить через
• проводка = сеть проводов в доме или здании

,