Строительный справочник для начинающих. Электроснабжение. Часть 1. Общие определения.
Электроустановка (ЭУ) – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены, предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электроэнергии и преобразования её в другой вид энергии. Электроустановки разделяют по назначению, роду тока (постоянный или переменный) и по напряжению (до 1 киловольта и свыше). Деление по напряжению сделано по условиям электробезопасности. Электроустановки это квартиры, трансформаторы, воздушные линии, ветроэлектростанции и т.д.
Система электроснабжения (СЭС) – совокупность взаимосвязанных ЭУ, предназначенных для производства, передачи и распределения энергии.
Электростанция – установка или группа установок, предназначенных для производства электро- и зачастую и тепловой энергии.
Электрическая сеть – совокупность ЭУ для передачи и распределения электроэнергии на определённой территории, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, аппаратуры присоединения, защиты и управления.
Воздушная (ВЛ) или кабельная (КЛ) линия электропередачи – ЭУ, являющаяся совокупностью токоведущих элементов, их изоляции и несущих конструкций, предназначенная для передачи электроэнергии на расстояние. Примером ВЛ является высоковольтная линия электропередач (ЛЭП) в полном составе, а именно провода, изоляторы, арматура и опоры. Пример КЛ – кабели, проложенные в коллекторе на кронштейнах.
Энергетическая система (ЭС) – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, потребителей электроэнергии и теплоты, связанных между собой.
Подстанция – ЭУ, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобладания функций они называются трансформаторными (преобразует напряжение) или преобразовательными (преобразует род тока или частоту).
Узловая распределительная подстанция (УРП) – центральная подстанция, получающая электроэнергию от энергосистемы напряжением 110-330 кВ (киловольт).
Главная понизительная подстанция (ГПП) – подстанция, получающая питание напряжением 35-220 кВ (киловольт) непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая электроэнергию на более низком напряжении 6-35 кВ по трансформаторным подстанциям распределительной сети.
Трансформаторная подстанция распределительной сети (ТП) – подстанция, в которой электроэнергия преобразуется с напряжения 10 (6) кВ на напряжение 0,4 кВ (это трёхфазные 400 В) и распределяется.
Распределительное устройство (РУ) – ЭУ, служащая для приёма и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства, а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.
Распределительный пункт (РП) – распределительное устройство, предназначенное для приёма и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации и не входящее в состав подстанции. РП работают на напряжении 10 (6) кВ (киловольт).
Электроснабжение – обеспечение потребителей электрической энергией.
Потребитель электрической энергии – один или группа электроприёмников, объединённых технологическим процессом и размещающихся на определённой территории. Это может быть кухонная плита, группа светильников работающих от одного выключателя или многокамерная вентиляционная установка здания.
Электроприёмник (приёмник электрической энергии) – аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид. Главная цель преобразования, это получение полезной работы. Примерами могут быть электродвигатель установленный в стиральной машине, который преобразует электроэнергию в механическое вращение барабана или лампа в люстре, преобразующая энергию из электрической в световую.
Электропроводка – совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, установочными и защитными деталями, проложенных по поверхности или внутри конструктивных строительных элементов зданий и сооружений. Так к электропроводке относятся кабели локальных вычислительных сетей проложенные в лотках, силовые кабели расположенные в кабельных каналах, осветительные кабели проложенные в гофрированных трубках и закреплённые к потолку скобами.
Электрооборудование – совокупность электрических устройств, объединённых общими признаками. Признаки объединения могут быть различными, например, принадлежность объекту (станку, цеху), назначение (технологическое), условия применения (климатическая зона). Примером можно назвать электрооборудование квартиры (бытовая техника, водонагреватель), то есть объединение по признаку принадлежности к объекту.
Устройство – совокупность элементов, представляющих единую конструкцию (блок, плата, шкаф, распределительная панель).
В России существует около 3000 городов и посёлков городского типа, в которых проживает примерно 110 миллионов человек. С помощью городских сетей распределяется половина вырабатываемой в стране электроэнергии, 20% электроэнергии потребляет коммунально-бытовая сфера, из которых 10-12% население. Электрические сети в городах делятся на электроснабжающие (напряжением 110 кВ и выше) и распределительные 0,38 и 6-10 кВ. В качестве основного среднего напряжения в городах сейчас принято 10 кВ (киловольт), имеющиеся сети в 6 кВ постепенно переводят на современный стандарт. Также ранее имела место практика трансформирования напряжения с электроснабжающих 110 кВ до промежуточных 35 кВ, но из-за повышенных денежных затрат и увеличения потерь в сети от такого решения отказались, иногда существующие сети даже переделывают. На данный момент наиболее предпочтительной системой является 110/10 кВ на основе которой разработана наилучшая при нынешних условиях схема электроснабжения города.
Рисунок 2. Современная схема электроснабжения города.
Согласно схеме город охватывает двухцепное кольцо сети в 110 кВ, в районы с плотной застройкой делаются глубокие вводы КЛ 110 кВ, такой подход позволяет распределять мощности в нормальных и послеаварийных режимах. Удобство схемы состоит в возможностях дальнейшего расширения без существенных изменений, которые могли бы привести к коренной перестройке сети. Сети городов конечно отличаются от «сферической сети в вакууме», обычно созданию такой сети в крупном городе препятствует предшествующая хаотичная застройка ПС (подстанциями), высокая плотность подземных коммуникаций и дороговизна КЛ 110 кВ. Города вытянутые вдоль водоёмов (рек, морей) снабжаются электричеством от магистральных двухцепных ВЛ 110 кВ, проходящих вдоль города и присоединённых в нескольких точках к ЦП (центрам питания) 220/110 кВ, при создании дополнительной цепи ВЛ 220 кВ, они могут работать параллельно, тем самым распределяя мощности. Сделаю небольшое уточнение, центрами питания в городских сетях называют электростанции и подстанции.
Рисунок 3. Схема электроснабжения протяжённого города: 1 (3) – действующие (намечаемые) ПС 220 кВ; 2 (4) – то же, 110 кВ; 5 (7) – действующие (намечаемые) ВЛ 220 кВ; 6 (8) – то же, 110 кВ.
Изучим подробнее состав городской электрической сети, в него входят: 1) электроснабжающие сети 110 (35) кВ и выше, включая понижающие подстанции, линии и подстанции глубоких вводов; 2) распределительные сети напряжением 10 (6) кВ, включая РП, ТП и линии, соединяющие подстанции и пункты между собой; 3) распределительные сети напряжением до 1 кВ. Под РП подразумеваются распределительные пункты напряжением 10 кВ, предназначенные для распределения энергии по подстанциям, при отключении питающей линии электроснабжение РП может осуществляться от соседнего РП по соединяющей их линии.
Рисунок 4. Радиальная городская замкнутая сеть: ЦП – центр питания, РП – распределительный пункт.
Структурная схема электроснабжения расположенная в начале статьи, имеет упрощённый вид, по условиям надёжности электроснабжения каждый элемент сети имеет резерв, то есть РП питаются от двух или трёх линий, ТП также имеют несколько вводов и механизмы автоматического переключения между ними на случай перерыва в питании. Распределительные сети 10 (6) кВ выполняют по магистральным (петлевым, двухлучевым и замкнутым) и радиальным схемам, при радиальных каждая подстанция питается отдельными линиями, при магистральных к одной линии присоединяют группу трансформаторных подстанций. Радиальные схемы конечно надёжнее, но взамен требуют значительного расхода кабеля и высоковольтной аппаратуры, в крупных городах из-за большого числа приёмников разных категорий используют все виды схем, в малых и средних городах чаще встречаются разновидности магистральных.
Рисунок 5. Магистральная петлевая городская сеть: РП – распределительный пункт, ТП – трансформаторная подстанция.
