Rețea electrică

Rețea electrică  - ansamblu de instalații electrice concepute pentru transportul și distribuția energiei electrice de la centrală la consumator.

Clasificarea rețelelor electrice

1. Scop, scop
   • Rețele de uz general : alimentare cu energie pentru consumatori casnici , industriali , agricoli și de transport .
   • Rețele autonome de alimentare cu energie : alimentare pentru obiecte mobile și autonome (vehicule, nave , avioane , nave spațiale , stații autonome, roboți etc.). Vezi și: rețea de bord .
   • Rețele de instalații tehnologice : alimentarea cu energie a instalațiilor de producție și alte rețele de inginerie .
   • Rețea de contact : o rețea specială care servește la transmiterea energiei electrice vehiculelor care se deplasează de-a lungul ei ( locomotivă , tramvai , troleibuz , metrou ).
2. Funcții de scalare, dimensiuni de rețea
   • Rețele dorsale : rețele care leagă regiuni individuale , țări și cele mai mari surse și centre de consum ale acestora. Caracterizat prin niveluri de tensiune ultra-înalte și înalte și fluxuri mari de putere (gigawați).
   • Rețele regionale : rețele la scară regională (în Rusia  - nivelul de subiecți ai Federației ). Acestea sunt alimentate de rețelele principale și de propriile surse regionale de energie, deservesc mari consumatori (oraș, district, întreprindere, câmp, terminal de transport). Se caracterizează prin niveluri de tensiune înaltă și medie și fluxuri mari de putere (sute de megawați, gigawați).
   • Rețele regionale, rețele de distribuție : alimentate de rețele regionale. De obicei nu au surse proprii de energie, deservesc consumatori medii și mici (rețele intra-sferice și de decontare, întreprinderi, mici depozite, noduri de transport). Caracterizat prin niveluri de tensiune medie și joasă și fluxuri mici de putere (megawați).
   • Rețele interne : distribuie electricitatea într-un spațiu mic - în raionul unui oraș, sat, cartier, fabrică. Adesea au doar 1 sau 2 puncte de alimentare din rețeaua externă. În acest caz, uneori au propria lor sursă de alimentare de rezervă. Se caracterizează printr-un nivel scăzut de tensiune și fluxuri mici de putere (sute de kilowați, megawați).
   • Cablaj : rețele de cel mai de jos nivel - o clădire separată, atelier, cameră. Adesea considerată împreună cu rețelele interne. Se caracterizează prin niveluri scăzute de tensiune și de uz casnic și fluxuri reduse de putere (zeci și sute de kilowați).
3. Tip de curent

1. • Curent alternativ trifazat : majoritatea rețelelor de clase de tensiune superioară, medie și joasă, rețele principale, regionale și de distribuție. Curentul electric alternativ este transmis prin trei fire în așa fel încât faza curentului alternativ din fiecare dintre ele să fie deplasată față de celelalte cu 120 °. Fiecare fir și curentul alternativ din el se numesc „fază” . Fiecare „fază” are o anumită tensiune în raport cu pământul, care acționează ca al patrulea conductor.
   • Curent alternativ monofazat : majoritatea rețelelor de cablaje electrice de uz casnic, rețele de terminale pentru consumatori. Curentul alternativ este transmis către consumator de la centrală sau substație prin două fire (așa-numitele „fază” și „zero”). Potențialul „zero” este același cu potențialul de masă, dar „zero” este structural diferit de firul de împământare .
   • Curentul continuu : rețele de contact de transport urban și multe căi ferate , unele rețele de alimentare autonomă cu energie electrică, precum și o serie de rețele speciale de ultra-înaltă și ultra-înaltă tensiune, care sunt încă de distribuție limitată.

Componentele principale ale rețelei

Generație

Generarea este procesul de producere a energiei electrice din alte surse de energie, cel mai adesea în centrale electrice . De obicei, generarea are loc cu ajutorul generatoarelor electromecanice acționate de motoarele termice sau cu energia cinetică a apei sau a vântului. Alte surse de energie includ sursele fotovoltaice și geotermale .

Transmisie

Rețeaua de alimentare cu energie electrică se caracterizează prin faptul că conectează punctele îndepărtate geografic ale surselor și consumatorilor. Acest lucru se realizează folosind o linie electrică  - structuri speciale de inginerie, constând din conductori de curent electric ( sârmă  - conductor gol sau cablu - conductor izolat), structuri pentru amplasare și așezare ( suporturi , pasaje, canale), mijloace de izolare (suspensie și izolatoare suport) și protecție ( cabluri de protecție împotriva trăsnetului , descărcători , împământare ).

Conversie de tensiune

De regulă, sursele generatoare și consumatorii funcționează la tensiune nominală joasă . Pierderile de energie în linii sunt direct proporționale cu pătratul puterii curentului, prin urmare, pentru a reduce pierderile, este avantajos să se transmită energie electrică la tensiuni înalte. Pentru a face acest lucru, este mărită la ieșirea generatorului, iar la intrarea consumatorului este coborâtă folosind transformatoare de putere .

Structura rețelei

Rețeaua electrică poate avea o structură foarte complexă, datorită amplasării teritoriale a consumatorilor, surselor, cerințelor de fiabilitate și altor considerente. În rețea sunt alocate linii electrice care conectează substații . Liniile pot fi simple și duble ( dublu circuit ), au ramificații (ramificații ) . De regulă, mai multe linii se apropie de substații. În interiorul stației, tensiunea este convertită și distribuția energiei electrice circulă între liniile adecvate. Întrerupătoarele electrice de diferite tipuri sunt folosite pentru a conecta liniile și echipamentele din substații .

Pentru o reprezentare vizuală a structurii rețelei, se folosește o schiță specială a diagramei de rețea, diagramă cu o singură linie , reprezentând trei fire de trei faze sub forma unei linii. Schema afișează linii, secțiuni și sisteme de magistrală, întrerupătoare, transformatoare, dispozitive de protecție.

Structura rețelei de alimentare poate fi schimbată dinamic prin comutarea întrerupătoarelor. Acest lucru este necesar pentru a opri secțiunile de urgență ale rețelei, pentru a opri temporar secțiunile în timpul reparațiilor. Structura rețelei poate fi, de asemenea, modificată pentru a optimiza modul electric al rețelei.

Principii de funcționare

Curent alternativ

Majoritatea surselor mari de energie electrică - centralele electrice  - sunt construite folosind alternatoare . În plus, amplitudinea tensiunii AC poate fi modificată cu ușurință folosind transformatoare de putere , ceea ce vă permite să creșteți și să micșorați tensiunea într-o gamă largă. Principalii consumatori de energie electrică se concentrează și pe utilizarea directă a curentului alternativ. Standardul mondial pentru generarea, transportul și conversia energiei electrice este utilizarea curentului alternativ trifazat . În Rusia și țările europene , frecvența curentului industrial este de 50 de herți , în SUA , Japonia și în alte țări - 60 de herți.

Curentul alternativ monofazat este utilizat de mulți consumatori casnici și se obține din curentul alternativ trifazat prin combinarea consumatorilor în grupuri pe faze. În acest caz, fiecărui grup de consumatori îi este alocată una dintre cele trei faze, iar cel de-al doilea fir ("zero"), utilizat în transmiterea curentului monofazat, este comun tuturor grupurilor și este împământat la punctul său de pornire .

Clase de tensiune

La transmiterea unei puteri electrice mari la tensiune joasă, apar pierderi ohmice mari din cauza valorilor mari ale curentului care curge. Formula δS = I²R descrie pierderea de putere ca o funcție a rezistenței liniei și a fluxului de curent. Pentru a reduce pierderile, curentul care curge este redus: atunci când curentul este redus cu un factor de 2, pierderile ohmice sunt reduse cu un factor de 4. Conform formulei puterii electrice totale S \u003d I × U , pentru a transmite aceeași putere la un curent redus, este necesară creșterea tensiunii cu aceeași cantitate. Astfel, este oportun să se transmită puteri mari la tensiune înaltă. Cu toate acestea, construcția rețelelor de înaltă tensiune este asociată cu o serie de dificultăți tehnice; în plus, consumul direct de energie electrică de înaltă tensiune este extrem de problematic pentru consumatorii finali.

În acest sens, rețelele sunt împărțite în secțiuni cu diferite clase de tensiune (niveluri de tensiune). Rețelele trifazate care transmit putere mare au următoarele clase de tensiune [1] :

• de la 750 kV și peste (1150 kV, 1500 kV) - Ultra înaltă,
• 750 kV, 500 kV, 400 kV (standard european) - foarte mare,
• 330 kV (Europa), 220 kV, 150 kV (regiunea Murmansk din Rusia, sudul Ucrainei), 110 kV (Europa) - HV, Înaltă tensiune,
• 35 kV, 33 kV (Europa), 20 kV (Europa, rețele rurale) - CH-1, medie prima tensiune,
• 10 kV (Europa, rețele urbane), 6 kV, 3 kV - CH-2, a doua tensiune medie,
• 24 kV, 22 kV, 18 kV, 15,75 kV (cel mai comun), 13 kV, (3 kV) - tensiune de ieșire a generatorului
• 0,69 kV (industrial european), 0,4 kV (400/230V - standard principal), 0,23 kV (220/127 V), 110 V (vechiul european, gospodăria SUA) și mai jos - JT, joasă tensiune.
• pentru lucrul în siguranță cu scule electrice, dispozitive și mașini, există termeni FELV, PELV și SELV . Reglementat prin DIN/VDE 0100-410, BS 7671, BS EN 60335, IEC 61140 Protecție împotriva șocurilor electrice și IEC 60364-4-41 Instalații electrice de joasă tensiune; Reguli de cablare AS/NZS 3000 etc.

Nivelul de tensiune (uneori „ interval de tensiune” sau „nivel de tensiune tarifară” sau „nivel de tarif (gamă, clasă) tensiune” sau „ clasa de tensiune” ) este un concept utilizat și:

• în reglementarea tarifelor – la stabilirea tarifelor pentru transportul energiei electrice
• în aplicarea tarifelor de transport a energiei electrice în localităţile pentru serviciile de transport a energiei electrice

După „niveluri de tensiune” tarifele sunt diferențiate, adică diferă ca mărime. Cu cât „nivelul de tensiune” este mai mare, cu atât valoarea tarifului este mai mică. Prin urmare, consumatorii tind să confirme cel mai înalt „nivel de tensiune”.

Vezi și

• supernet
• Sistemul energetic unificat al Rusiei

Note

1. ↑ Ordinul Serviciului Federal de Tarife din 6 august 2004 Nr. 20-e / 2 p.44

Link -uri

• Alimentare - un articol din Marea Enciclopedie Sovietică . 
• GOST 29322-92. Tensiuni standard