Elektromos hálózat

Elektromos hálózat  - elektromos berendezések készlete, amelyet az erőműtől a fogyasztóig történő villamosenergia - átvitelre és -elosztásra terveztek .

Az elektromos hálózatok osztályozása

  1. Cél, terjedelem
  2. Méretezési jellemzők, hálózatméretek
    • Gerinchálózatok : az egyes régiókat , országokat és azok legnagyobb fogyasztási forrásait és központjait összekötő hálózatok . Ultra-magas és magas feszültségszintek és nagy teljesítményáramok (gigawatt) jellemzik.
    • Regionális hálózatok : regionális szintű hálózatok ( Oroszországban - a Föderáció alanyai  szintje ). Főhálózatról és saját regionális áramforrásról táplálkoznak, nagy fogyasztókat szolgálnak ki (város, kerület, vállalkozás, mező, közlekedési terminál). Jellemzőjük a magas és közepes feszültségszintek, valamint a nagy teljesítményáramok (több száz megawatt, gigawatt).
    • Regionális hálózatok, elosztó hálózatok : regionális hálózatok működtetik. Általában nem rendelkeznek saját áramforrással, közép- és kisfogyasztókat szolgálnak ki (negyed- és településhálózatok, vállalkozások, kistelephelyek, közlekedési csomópontok). Közép- és alacsony feszültségszintek és kis teljesítményáramok (megawatt) jellemzik.
    • Belső hálózatok : kis helyen osztják el az áramot - város, falu, negyed, gyár kerületében. Gyakran csak 1 vagy 2 táppontjuk van a külső hálózatról. Ebben az esetben néha saját tartalék áramforrással rendelkeznek. Alacsony feszültségszint és kis teljesítményáramok (több száz kilowatt, megawatt) jellemzik őket.
    • Vezetékek : a legalacsonyabb szintű hálózatok - külön épület, műhely, helyiség. Gyakran figyelembe veszik a belső hálózatokkal együtt. Jellemzőjük az alacsony és háztartási feszültségszint, valamint az alacsony teljesítmény (tíz és több száz kilowatt).
  3. Az áram típusa
    • Váltakozó háromfázisú áram : a legtöbb magasabb, közepes és alacsony feszültségű hálózat, fő-, regionális és elosztó hálózat. A váltakozó elektromos áramot három vezetéken keresztül továbbítják oly módon, hogy a váltakozó áram fázisa mindegyikben 120 ° -kal eltolódik a többihez képest. Minden vezetéket és a benne lévő váltakozó áramot "fázisnak" nevezik. Minden "fázisnak" van egy bizonyos feszültsége a földhöz képest, amely a negyedik vezetőként működik.
    • Váltakozó egyfázisú áram : a legtöbb háztartási elektromos vezetékhálózat, fogyasztói terminálhálózat. A váltakozó áramot a kapcsolótábláról vagy az alállomásról két vezetéken (az úgynevezett "fázis" és a "nulla") továbbítják a fogyasztóhoz . A „nulla” potenciál megegyezik a földpotenciáléval, de a „nulla” szerkezetileg különbözik a földelővezetéktől .
    • Egyenáram : a városi közlekedés és számos vasút érintkező hálózatai, egyes autonóm áramellátási hálózatok, valamint számos speciális ultra- és ultramagas feszültségű hálózat, amelyek elosztása még mindig korlátozott.

A hálózat fő összetevői

Generáció

A termelés más energiaforrásokból, leggyakrabban erőművekben történő villamosenergia -termelés folyamata . A generálás jellemzően elektromechanikus generátorok segítségével történik, amelyeket hőmotorok hajtanak meg , vagy a víz vagy a szél mozgási energiája . Egyéb energiaforrások közé tartozik a fotovoltaikus és a geotermikus források .

Átvitel

Az áramellátó hálózatra jellemző, hogy a források és fogyasztók földrajzilag távoli pontjait köti össze. Ezt egy elektromos vezeték segítségével hajtják végre  - speciális mérnöki szerkezetek, amelyek elektromos áramvezetőkből állnak ( huzal  - csupasz vezető vagy kábel - szigetelt vezető), elhelyezési és fektetési szerkezetek ( támasztékok , felüljárók, csatornák), ​​szigetelő eszközök (felfüggesztés és tartószigetelők) és védelem ( villámvédelmi kábelek , levezetők , földelés ).

Feszültségátalakítás

A forrásgenerátorok és fogyasztók általában alacsony névleges feszültséggel működnek . A vezetékekben az energiaveszteségek egyenesen arányosak az áramerősség négyzetével, ezért a veszteségek csökkentése érdekében célszerű a villamos energiát nagyfeszültségen továbbítani. Ehhez a generátor kimenetén megnövelik, a fogyasztó bemenetén pedig teljesítménytranszformátorok segítségével csökkentik .

Hálózati struktúra

Az elektromos hálózat igen összetett felépítésű lehet, a fogyasztók területi elhelyezkedése, a források, a megbízhatósági követelmények és egyéb szempontok miatt. A hálózatban elektromos vezetékek vannak kiosztva , amelyek összekötik az alállomásokat . A vonalak lehetnek egy- és duplakörösek ( kétáramkörűek ), lehetnek ágaik (elágazó vonalak ) . Általában több vonal közelíti meg az alállomásokat. Az alállomáson belül történik a feszültség átalakítása és a villamos energia elosztása a megfelelő vezetékek között. Az alállomásokon belüli vezetékek és berendezések összekapcsolására különféle típusú elektromos kapcsolókat használnak .

A hálózati struktúra vizuális ábrázolásához a hálózati diagram speciális vázlatát használják, egysoros diagramot , amely három fázis három vezetékét ábrázolja egy vonal formájában. A diagram vonalakat, szakaszokat és buszrendszereket, kapcsolókat, transzformátorokat, védelmi eszközöket jelenít meg.

A táphálózat felépítése kapcsolók átkapcsolásával dinamikusan változtatható. Ez szükséges a hálózat vészhelyzeti szakaszainak kikapcsolásához, a szakaszok ideiglenes kikapcsolásához a javítások során. A hálózat szerkezete is módosítható a hálózat elektromos üzemmódjának optimalizálása érdekében .

Működési elvek

Váltakozó áram

A legtöbb nagy villamosenergia-forrás – erőművek – generátorral  épülnek . Ezenkívül az AC feszültség amplitúdója könnyen megváltoztatható teljesítménytranszformátorok segítségével , amely lehetővé teszi a feszültség növelését és csökkentését széles tartományban. A fő villamosenergia-fogyasztók szintén a váltakozó áram közvetlen felhasználására összpontosítanak. A villamosenergia-termelés, -átvitel és -átalakítás világszabványa a háromfázisú váltóáram használata . Oroszországban és európai országokban az ipari áram frekvenciája 50 Hz , az USA - ban , Japánban és számos más országban - 60 Hz.

A váltakozó egyfázisú áramot sok háztartási fogyasztó használja, és háromfázisú váltakozó áramból nyerik a fogyasztók fázisok szerinti csoportosításával. Ebben az esetben minden fogyasztói csoporthoz a három fázis egyike van hozzárendelve, és a második vezeték ("nulla"), amelyet az egyfázisú áram átviteléhez használnak, minden csoportban közös, és a kiindulási pontján földelve van .

Feszültségosztályok

Nagy elektromos teljesítmény alacsony feszültségen történő átvitelekor nagy ohmos veszteségek lépnek fel az áramló áram nagy értékei miatt. A δS = I²R képlet leírja a teljesítményveszteséget a vezeték ellenállásának és az áramáramlás függvényében. A veszteségek csökkentése érdekében az átfolyó áramot csökkentjük: ha az áramot 2-szeresére csökkentjük, az ohmos veszteség 4-szeresére csökken. A teljes elektromos teljesítmény S \u003d I × U képlete szerint , hogy ugyanazt a teljesítményt csökkentett árammal továbbítsuk, ugyanannyival kell növelni a feszültséget. Így nagy teljesítményeket célszerű nagyfeszültségen továbbítani. A nagyfeszültségű hálózatok kiépítése azonban számos műszaki nehézséggel jár; emellett a nagyfeszültségű villamos energia közvetlen fogyasztása rendkívül problémás a végfelhasználók számára.

Ebben a tekintetben a hálózatokat különböző feszültségosztályokkal (feszültségszintekkel) rendelkező szakaszokra osztják . A nagy teljesítményt továbbító háromfázisú hálózatok a következő feszültségosztályokkal rendelkeznek [1] :

A feszültségszint (néha " feszültségtartomány" vagy "tarifa feszültségszint" vagy "tarifaszint (tartomány, osztály) feszültség" vagy " feszültségosztály" ) szintén használt fogalom:

A "feszültségszintek" szerint a tarifák differenciáltak, azaz méretükben különböznek. Minél magasabb a „feszültségszint”, annál alacsonyabb a tarifaérték. Ezért a fogyasztók hajlamosak megerősíteni a legmagasabb "feszültségszintet".

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ A Szövetségi Vámhivatal 2004. augusztus 6-i rendelete, 20-e / 2 p.44

Linkek