Історія розвитку електричних мереж. Загальні відомості про електричні мережі
« Лекції з дисципліни «Інженерні мережі та комунікації»
Перші електричні мережі будували на напругу близько 100 В постійного струму. Така низька напруга викликала великі ускладнення і затрати під час будівництва та експлуатації станцій та мереж. Кожна електростанція могла забезпечити лише дуже невеликий район.
Наступне збільшення напруги до 200 та 400 В мало вплинуло на розширення району дії електростанцій. Практичне передавання електроенергії на великі відстані стало можливе після винайдення трансформатора, який дозволяв підвищувати напругу під час передавання електроенергії та зменшувати її до необхідної величини біля приймачів струму.
Поступово (після 1891 року) установки постійного струму були переведені на перемінний струм, що дозволило різко збільшити ріст напруги, потужностей та довжину ліній електричних передач.
Але згодом було встановлено, що більш доцільно передавати великі потужності на значні відстані не перемінним струмом, а постійним струмом великої напруги. При цьому постійний струм високої напруги доцільно отримувати за допомогою випрямлячів, а не генераторів. На сьогодні використовують лінії перемінного струму напругою 3, 6, 10, 16, 35, 110, 220, 400, 500, 750 кВ і вище та постійного струму з напругою 800 кВ.
При великих відстанях та навантаженнях електрична мережа низької напруги вимагала би великої кількості кольорового металу, а її техніко- економічні показники були б погані. Тому для передавання та використання електричної енергії будують мережі двох напруг.
По лінії високої напруги електрична енергія передається на значні відстані, а мережі низької напруги розподіляють електроенергію безпосередньо до споживачів. В необхідних місцях мережі високої напруги споруджують трансформаторні підстанції із встановленням на них трансформаторів для зниження напруги. До мережі низької напруги приєднують приймачі електроенергії.
Електричні мережі – призначені для передавання та розподілення електричної енергії від місця її отримання до місць споживання.
Електричні мережі складаються із системи проводів, яка споряджена відповідними апаратами та приборами для переключення, вимірювання, трансформації, регулювання напруги тощо.
Розподільні мережі – мережі, до яких в будь-якій точці можуть бути приєднані трансформатори, а від них і споживачі.
В розподільних мережах постійного струму приймають номінальні стандартні напруги 110, 220, 400 В.
В мережах перемінного трьохфазного струму з частотою 50 Гц стандартними напругами є 127, 220, 380 В.
В окремих випадках, наприклад для забезпечення великих асинхронних і синхронних двигунів застосовують напругу 3, 6, 10 кВ.
В сучасних мережах перемінного струму найчастіше застосовують напругу 220 та 380 В.
Споживчі мережі – призначені для передавання енергії від джерела живлення до розподільних пунктів. Споживачі до них не приєднуються.
Рис. 8.1. Єдиний комплекс виробництва, пересилання, розподілу та споживання електроенергії
ЛЕП високої напруги 220…750 кВ – це системо-утворююча мережа, яка є кістяком (скелетом) ЕЕС. Вона отримує електроенергію від електростанцій та передає її до районних підстанцій. Крім ЛЕП 220…750 кВ до системо-утворюючої мережі ЕЕС належать також розподільні установки електростанцій та розподільні установки високої напруги районних підстанцій (рис. 8.1).
ЛЕП 35…110 кВ утворюють розподільну мережу 35…110 кВ. Вона отримує електроенергію від районних підстанцій та передає її до місцевих підстанцій. Крім ЛЕП 35…110 кВ до розподільної мережі 35…110 кВ належать також розподільні установки нижчої напруги районних підстанцій, а розподільні установки вищої напруги місцевих підстанцій.
ЛЕП 6…10 кВ та розподільні установки нижчої напруги місцевих підстанцій і розподільних установок вищої напруги трансформаторних пунктів утворюють розподільні мережі 6…10 кВ. Вони отримують електроенергію від місцевих підстанцій та передають її до трансформаторних пунктів (розподіляють електроенергію між трансформаторами пунктами).
Поділ електричних мереж ЕЕС на системо-утворюючі, розподільні 35…110 кВ. та розподільні 6…10 кВ можна розглядати як їхню класифікацію за функцією в системі. Крім поділу за функцією, які вони виконують електричні мережі класифікують ще за топологією і за характером споживачів. За топологією системо-утворюючі та розподільні мережі поділяють на:
• розімкнуті (радіальні);
• замкнуті (кільцеві та мережі з двостороннім живленням);
• складно замкнуті, тобто мережі зі складними зв’язками.
За характером споживачів класифікують тільки розподільні мережі на:
- промислові;
- сільські;
- міські.
Електричні мережі розрізняють:
• за родом струму:
- мережі перемінного струму;
- мережі постійного струму;
• за призначенням:
- силові;
- освітлювальні;
- суміщені;
• за величиною напруги:
- мережі з напругою до 1000 В;
- мережі з напругою вище 1000 В;
• за місцем розташування:
- зовнішні (споруджуються за межами приміщення у вигляді повітряних або кабельних ліній);
- внутрішні (виконуються в середині приміщень ізольованими дротами та кабелями, а іноді оголеними дротами та шинами).