Classificatie van elektrische netwerken

Elektrische netwerken worden geclassificeerd volgens een aantal indicatoren die zowel het netwerk als geheel als individuele transmissielijnen (PTL) kenmerken.

Door de aard van de stroming

AC- en DC-netwerken onderscheiden zich door stroom.

Driefasige AC 50 Hz heeft verschillende voordelen ten opzichte van DC:

• het vermogen om in een breed bereik van de ene spanning naar de andere te transformeren;

• het vermogen om grote krachten over lange afstanden over te brengen, wat wordt bereikt. Dit wordt bereikt door de spanning van de generatoren om te zetten naar een hogere spanning voor het overbrengen van elektriciteit langs de lijn en de hoge spanning weer om te zetten in een lage spanning op het ontvangstpunt. Bij deze methode van krachtoverbrenging worden de verliezen in de lijn verminderd omdat ze afhankelijk zijn van de stroom in de lijn, en de stroom voor hetzelfde vermogen is kleiner, hoe hoger de spanning;

• met driefasige wisselstroom is de constructie van asynchrone elektromotoren eenvoudig en betrouwbaar (geen collector). De constructie van een synchrone alternator is ook eenvoudiger dan een gelijkstroomgenerator (geen collector etc.);

Nadelen van AC zijn:

• de noodzaak om blindvermogen op te wekken, dat vooral nodig is om magnetische velden van transformatoren en elektromotoren te creëren. Brandstof (in TPP) en water (in HPP) worden niet verbruikt om reactieve energie op te wekken, maar de reactieve stroom (magnetiserende stroom) die door de leidingen en wikkelingen van de transformatoren stroomt is nutteloos (in de zin van het gebruik van lijnen om actieve energie over te dragen) het overbelast ze, veroorzaakt verlies aan actief vermogen en beperkt het uitgezonden actief vermogen. De verhouding van reactief vermogen tot actief vermogen kenmerkt de arbeidsfactor van de installatie (hoe lager de arbeidsfactor, hoe slechter de elektrische netwerken worden gebruikt);

• condensatorbanken of synchrone compensatoren worden vaak gebruikt om de arbeidsfactor te verhogen, waardoor AC-installaties duurder worden;

• de overdracht van zeer grote vermogens over lange afstanden wordt beperkt door de stabiliteit van de parallelle werking van de vermogenssystemen waartussen vermogen wordt overgedragen.

Voordelen van gelijkstroom zijn onder andere:

• afwezigheid van een blindstroomcomponent (volledig gebruik van lijnen is mogelijk);

• gemakkelijke en soepele aanpassing in een breed bereik van het aantal omwentelingen van gelijkstroommotoren;

• hoog startkoppel in seriële motoren, die op grote schaal worden toegepast in elektrische tractie en kranen;

• de mogelijkheid van elektrolyse, enz.

De belangrijkste nadelen van DC zijn:

• onmogelijkheid van conversie door eenvoudige middelen van gelijkstroom van de ene spanning naar de andere;

• de onmogelijkheid om gelijkstroomgeneratoren met hoog voltage (HV) te creëren voor krachtoverbrenging over relatief lange afstanden;

• de moeilijkheid om gelijkstroom HV te verkrijgen: hiervoor is het noodzakelijk om de wisselstroom van de hoogspanning te corrigeren en vervolgens op het punt van ontvangst om te zetten in driefasige wisselstroom. De belangrijkste toepassing is afgeleid van driefasige wisselstroomnetwerken. Bij een groot aantal enkelfasige elektrische ontvangers worden enkelfasige vertakkingen gemaakt van een driefasig netwerk. De voordelen van een driefasig AC-systeem zijn:

• het gebruik van een driefasensysteem om een ​​roterend magnetisch veld te creëren maakt het mogelijk om eenvoudige elektromotoren te implementeren;

• in een driefasensysteem is het vermogensverlies minder dan in een eenfasensysteem. Het bewijs van deze stelling wordt gegeven in tabel 1.

Tabel 1. Vergelijking van een driefasig systeem (driedraads) met een enkelfasig (tweedraads) systeem

Zoals te zien is in de tabel (rijen 5 en 6), dP1= 2dP3 en dQ1= 2dQ3, d.w.z. vermogensverliezen in een enkelfasig systeem bij hetzelfde vermogen S en spanning U zijn twee keer zo groot. In een enkelfasig systeem zijn er echter twee draden en in een driefasig systeem - drie.

Om ervoor te zorgen dat het metaalverbruik hetzelfde is, is het noodzakelijk om de doorsnede van de geleiders van de driefasige lijn in vergelijking met de enkelfasige lijn met 1,5 keer te verkleinen. Hetzelfde aantal keren zal een grotere weerstand zijn, d.w.z. R3= 1.5R1... Als we deze waarde in de uitdrukking voor dP3 vervangen, krijgen we dP3 = (1.5S2/U2) R1, d.w.z. actieve vermogensverliezen in een enkelfasige lijn zijn 2 / 1,5 = 1,33 keer meer dan in een driefasige lijn.

DC-gebruik

Gelijkstroomnetwerken worden gebouwd om industriële ondernemingen (elektrolysewerkplaatsen, elektrische ovens, enz.) en elektrisch stadsvervoer (tram, trolleybus, metro) van stroom te voorzien. Zie hier voor meer informatie: Waar en hoe DC wordt gebruikt

De elektrificatie van het spoorvervoer vindt zowel op gelijkstroom als op wisselstroom plaats.

Gelijkstroom wordt ook gebruikt om energie over lange afstanden over te brengen, aangezien het gebruik van wisselstroom voor dit doel gepaard gaat met de moeilijkheid om een ​​stabiele parallelle werking van generatoren van energiecentrales te waarborgen. In dit geval werkt echter alleen een transmissielijn op gelijkstroom, waarbij aan de toevoerzijde de wisselstroom wordt omgezet in gelijkstroom en aan de ontvangzijde de gelijkstroom wordt omgekeerd in wisselstroom.

Gelijkstroom kan worden gebruikt in transmissienetwerken met wisselstroom om de verbinding van twee elektrische systemen in de vorm van gelijkstroom te organiseren - transmissie van constante energie zonder lengte, wanneer twee elektrische systemen met elkaar zijn verbonden via een gelijkrichter-transformatorblok. Tegelijkertijd hebben frequentieafwijkingen in elk van de elektrische systemen praktisch geen invloed op het uitgezonden vermogen.

Er is momenteel onderzoek en ontwikkeling gaande op het gebied van gepulseerde stroomtransmissie, waarbij stroom gelijktijdig wordt overgedragen door wisselstroom en gelijkstroom over een gemeenschappelijke hoogspanningslijn. In dit geval is het de bedoeling om alle drie fasen van de AC-transmissielijn een constante spanning op te leggen ten opzichte van aarde, gecreëerd door middel van transformatorinstallaties aan de uiteinden van de transmissielijn.

Deze methode van krachtoverbrenging maakt een beter gebruik van de isolatie van stroomlijnen mogelijk en verhoogt het draagvermogen ervan in vergelijking met wisselstroomtransmissie, en vergemakkelijkt ook de selectie van stroom uit hoogspanningslijnen in vergelijking met gelijkstroomtransmissie.

Door spanning

Door spanning worden elektrische netwerken verdeeld in netwerken met een spanning van maximaal 1 kV en meer dan 1 kV.

Elk elektrisch netwerk wordt gekenmerkt door nominale spanning, wat zorgt voor de normale en meest economische werking van de apparatuur.

Onderscheid de nominale spanning van generatoren, transformatoren, netwerken en elektrische ontvangers. De nominale spanning van het netwerk valt samen met de nominale spanning van de energieverbruikers en de nominale spanning van de generator wordt, volgens de voorwaarden voor compensatie van spanningsverliezen in het netwerk, 5% hoger genomen dan de nominale spanning van het netwerk.

De nominale spanning van een transformator is ingesteld voor de primaire en secundaire wikkelingen zonder belasting. Vanwege het feit dat de primaire wikkeling van de transformator een ontvanger van elektriciteit is, wordt voor de step-up transformator de nominale spanning ervan gelijkgesteld aan de nominale spanning van de generator, en voor de step-down transformator - de nominale spanning van de netwerk.

De spanning van de secundaire wikkeling van de transformator die het netwerk onder belasting voedt, moet 5% hoger zijn dan de nominale spanning van het netwerk. Aangezien er een spanningsverlies is in de transformator zelf onder belasting, wordt de nominale spanning (dwz nullastspanning) van de secundaire wikkeling van de transformator 10% hoger genomen dan de nominale netspanning.

Tabel 2 toont de nominale fase-naar-fase spanningen van driefasige elektrische netwerken met een frequentie van 50 Hz. Elektrische netwerken op spanning zijn voorwaardelijk onderverdeeld in netwerken met lage (220–660 V), midden (6–35 kV), hoge (110–220 kV), ultrahoge (330–750 kV) en ultrahoge (1000 kV en hoger) spanningsnetwerken.

Tabel 2. Standaardspanningen, kV, volgens GOST 29322-92

In het transport en de industrie worden de volgende constante spanningen gebruikt: voor een bovengronds netwerk dat trams en trolleybussen aandrijft — 600 V, metro's — 825 V, voor geëlektrificeerde spoorlijnen — 3300 en 1650 V, dagbouwmijnen worden bediend door trolleybussen en elektrische locomotieven aangedreven door contactnetwerken 600, 825, 1650 en 3300 V, ondergronds industrieel transport gebruikt een spanning van 275 V. Vlamboognetwerken hebben een spanning van 75 V, elektrolyse-installaties 220-850 V.

Door ontwerp en locatie

Antenne- en kabelnetwerken, bedrading en draden verschillen qua ontwerp.

Op locatie zijn netwerken onderverdeeld in extern en intern.

Externe netwerken worden geïmplementeerd met blootliggende (niet-geïsoleerde) draden en kabels (ondergronds, onder water), intern - met kabels, geïsoleerde en blootliggende draden, bussen.

Door de aard van het verbruik

Volgens de aard van het verbruik worden stedelijke, industriële, landelijke, geëlektrificeerde spoorlijnen, olie- en gaspijpleidingen en elektrische systemen onderscheiden.

Op afspraak

De diversiteit en complexiteit van elektrische netwerken heeft geleid tot het ontbreken van een uniforme classificatie en het gebruik van verschillende termen bij het classificeren van netwerken op basis van doel, rol en functies die worden uitgevoerd in het stroomvoorzieningsschema.

NSElektrische netwerken zijn onderverdeeld in backbone- en distributienetwerken.

De ruggengraat wordt een elektrisch netwerk genoemd dat energiecentrales verenigt en ervoor zorgt dat ze functioneren als een enkel besturingsobject, terwijl het energie levert van energiecentrales. Tak een elektriciteitsnet genoemd. het leveren van elektriciteitsdistributie vanuit een stroombron.

In GOST 24291-90 zijn elektrische netwerken ook onderverdeeld in backbone- en distributienetwerken.Daarnaast worden stedelijke, industriële en landelijke netwerken onderscheiden.

Het doel van distributienetwerken is de verdere distributie van elektriciteit van het onderstation van het backbone-netwerk (deels ook van de distributiespanningsbussen van elektriciteitscentrales) naar de centrale punten van stedelijke, industriële en landelijke netwerken.

De eerste fase van openbare distributienetwerken is 330 (220) kV, de tweede - 110 kV, waarna elektriciteit via het elektriciteitsnet wordt gedistribueerd naar individuele consumenten.

Volgens de functies die ze vervullen, worden backbone-, leverings- en distributienetwerken onderscheiden.

Hoofdnetten 330 kV en hoger de functies uitvoeren van het vormen van verenigde energiesystemen.

De elektriciteitsnetten zijn bestemd voor het transport van elektriciteit van de onderstations van het hoofdwegennet en gedeeltelijk de 110 (220) kV-bussen van elektriciteitscentrales naar de centrale punten van de distributienetten — regionale onderstations. Bezorg netwerken meestal gesloten. Eerder was de spanning van deze netwerken 110 (220) kV, recentelijk is de spanning van elektrische netwerken in de regel 330 kV.

Distributie netwerken zijn bedoeld voor het transport van elektriciteit over korte afstanden van de laagspanningsbussen van wijkonderstations naar stedelijke industriële en landelijke consumenten. Dergelijke distributienetwerken zijn meestal open of opereren in open modus. Eerder werden dergelijke netwerken uitgevoerd met een spanning van 35 kV en lager, en nu - 110 (220) kV.

Elektriciteitsnetwerken worden ook onderverdeeld in lokaal en regionaal en daarnaast leverings- en distributienetwerken. Lokale netwerken omvatten 35 kV en lager, en regionale netwerken - 110 kV en hoger.

Aan het eten is een lijn die van een centraal punt naar een distributiepunt of rechtstreeks naar onderstations loopt zonder elektriciteit over de lengte te verdelen.

Tak er wordt een lijn genoemd waarop meerdere transformatorstations of de ingang van elektrische consumenteninstallaties langs hun lengte zijn aangesloten.

Volgens het doel in het stroomschema zijn netwerken ook onderverdeeld in lokaal en regionaal.

Aan de lokale bevolking omvatten netwerken met een lage belastingsdichtheid en spanning tot en met 35 kV. Dit zijn stedelijke, industriële en landelijke netwerken. Diepe bussen van 110 kV met een korte lengte worden ook geclassificeerd als lokale netwerken.

Wijk elektrische netwerken bestrijken grote gebieden en hebben een spanning van 110 kV en hoger. Via regionale netwerken wordt elektriciteit getransporteerd van elektriciteitscentrales naar verbruiksplaatsen, en ook gedistribueerd tussen regionale en grote industriële en transportonderstations die lokale netwerken voeden.

Regionale netwerken omvatten de belangrijkste netwerken van elektrische systemen, de belangrijkste transmissielijnen voor communicatie binnen en tussen systemen.

Kernnetwerken zorgen voor communicatie tussen elektriciteitscentrales en met regionale consumentencentra (regionale onderstations). Ze worden uitgevoerd volgens complexe schema's met meerdere circuits.

Stroomlijnen van de kofferbak intra-systeemcommunicatie zorgt voor communicatie tussen afzonderlijk geplaatste energiecentrales met het hoofdnet van het elektriciteitssysteem, evenals communicatie van grootverbruikers op afstand met centrale punten. Dit is meestal een bovenleiding 110-330 kV en groter met een lange lengte.

Volgens hun rol in het stroomvoorzieningsschema verschillen stroomvoorzieningsnetwerken, distributienetwerken en hoofdnetwerken van stroomsystemen.

Voedend worden de netwerken genoemd waarmee de energie wordt geleverd aan het onderstation en RP, verdeling — netwerken waarop direct elektrische of transformatorstations zijn aangesloten (meestal zijn dit netwerken tot 10 kV, maar vaak wordt ook van vertakte netwerken met hogere spanningen gesproken als distributienetwerken als er een groot aantal ontvangststations op is aangesloten). Naar de belangrijkste netwerken omvatten netwerken met de hoogste spanning, waarop de krachtigste verbindingen worden gemaakt in het elektrische systeem.