Основным назначением электрических сетей является электроснабжение потребителей. Электрические сети служат для присоединения электроприемников и потребителей к источникам питания.
Вторым назначением электрических сетей является передача электрической энергии от мест её выработки к месту потребления. Электрические сети служат также для создания электроэнергетических систем.
Классификация электрических сетей может быть осуществлена по следующим признакам:
1.по роду тока различают сети постоянного и переменного токов;
2.по номинальному напряжению различают сети сверхвысокого напряжения Uном≥330кВ (СВН), сети высокого напряжения Uном=3…220кВ (ВН), сети низкого напряжения Uном<1кВ (НН);
3.по выполняемым функциям различают системообразующие, питающие и распределительные сети.
Системообразующие сети Uном=330…1150кВ осуществляют функции формирования энергосистем, объединяя мощные электростанции и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления.
Питающие сети предназначены для передачи электрической энергии от подстанций системообразующей сети к центрам питания (ЦП) распределительных сетей - районным подстанциям (РПС). Как правило, напряжение этих сетей Uном=110…220кВ, иногда Uном=330…500кВ. Районная подстанция имеет обычно высшее напряжение 110…220кВ, а низшее 6...35кВ. На этих подстанциях устанавливают трансформаторы, позволяющие регулировать напряжение под нагрузкой (РПН) на шинах низшего напряжения. Эти шины являются ЦП распределительной сети, которая присоединена к ним.
Распределительная сеть предназначена для передачи электрической энергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения подстанций к потребителям. В свою очередь распределительные сети подразделяют по характеру потребителя на промышленные, городские и сельскохозяйственного назначений.
На рис.2 показан путь передачи электрической энергии от электростанций к потребителям. На мощных электростанциях ЭС1 и ЭС2 электрическая энергия трансформируется с повышением генераторного напряжения 20кВ до 500кВ. Подстанции ПС1 и ПС2 - повышающие. Системообразующая сеть состоит из линий ВЛ1, ВЛ2, ВЛ3. На подстанции ПС3 системообразующей сети электроэнергия трансформируется на 220кВ и поступает в питающую сеть. На электростанции ЭС3 небольшой мощности электроэнергия сразу трансформируется на 220кВ и поступает в питающую сеть. На подстанции ПС5 питающей сети происходит дальнейшее понижение напряжения до 110кВ. Шины низшего (10кВ) и среднего (35кВ) напряжений районной подстанции ПС6 являются ЦП распределительных сетей 10кВ и 35кВ соответственно. Шины районных подстанций ПС3 и ПС5 также образуют центры питания ЦП3 и ЦП5 распределительных сетей 10кВ, которые условно показаны стрелками, направленными от шин ЦП. От ЦП электрическая энергия поступает на главный распределительный пункт (ГРП) небольшого промышленного предприятия ПП1, а далее распределяется на том же напряжении между электроустановками потребителей 10кВ и поступает на трансформаторные подстанции ТП1 и ТП2, где трансформируется на напряжение 0,38кВ.
В случае промышленного предприятия средней мощности (ПП2) электроэнергия поступает на его ГПП, на которой происходит понижение напряжения до 10кВ и дальнейшее ее распределение по территории предприятия.
Линия электропередачи ВЛ8, идущая от ЦП к ГРП или непосредственно к подстанции, без распределения электроэнергии по ее длине, называется питающей, а линия ВЛ7, к которой вдоль ее длины присоединено несколько трансформаторных подстанций или вводов к электроустановкам потребителей, называется распределительной.
4. по конфигурации схемы с точки зрения надежности электроснабжения потребителей электрические сети делятся на разомкнутые и замкнутые.
К разомкнутым относят сети, потребители П1-П3 которых могут получать электроэнергию только с одной стороны (рис.3, а). В случае отключения какой- либо линии сети питание потребителей, получающих электроэнергию через эту линию, прекращается.
Замкнутыми называют такие сети, по которым возможно осуществить электроснабжение потребителей не менее чем с двух сторон. Отключение какой- либо линии сети не приводит к прекращению питания потребителей (рис.3, б).
Частным случаем замкнутых сетей являются кольцевые сети (рис.3, в) и сети с двусторонним питанием (рис.3, г). В качестве источников питания могут служить или электростанции или шины подстанций, в свою очередь, связанные сетью с электростанциями системы.
По своей структуре схемы распределительных сетей могут быть: радиальными, магистральными и смешанными.
Под радиальной схемой понимают такой способ распределения электрической энергии, при котором каждый отдельный электроприемник или их группа питаются по отдельной линии (Рис.4, а).
Под магистральной схемой понимают такой способ распределения электрической энергии, при котором электроприемники или их группы могут быть подключены к любой точке распределительной линии. Эта распределительная линия называется магистралью (Рис.4, б). По ней передается наибольшее количество электрической энергии. Если магистралью является линия ИП-1-2-3, то участки сети 1-4, 4-5, 2-6 являются ответвлениями от магистрали.
Смешанные схемы представляют собой комбинации из радиальных и магистральных схем.
Передача и распределение энергии в электрических сетях производится трехфазным переменным током частоты 50Гц.
Номинальным напряжением приемника электроэнергии называется напряжение Uном, обеспечивающее его нормальную работу.
Номинальное напряжение сети должно совпадать с номинальным напряжением подключенного к ней электроприемника. Исходя из этого ГОСТ устанавливает следующие линейные и фазные напряжения трехфазных сетей и приемников: 220/127; 380/220; 660/380 В и 6; 10; 20; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750 кВ.
Питание электрофицированного инструмента и местного освещения в производственных цехах осуществляется на постоянном токе напряжением 12, 24, 36, 48 и 60 В и на переменном однофазном токе 12, 24 и 36 В.
У повышающих силовых трансформаторов электростанций номинальное напряжение первичной обмотки совпадает с номинальным напряжением синхронных генераторов. У понижающих трансформаторов первичная обмотка является приемником электроэнергии, и ее номинальное напряжение равно напряжению сети. Номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов, питающих электрические сети, на 5- 10% больше номинальных напряжений сети, что дает возможность компенсировать потери напряжения в трансформаторах и линиях: 230; 400; 690 В и 6,3 (6,6); 10,5 (11); 21 (22); 38,5; 121; 165; 242; 347; 525 и 787 кВ.
Для цеховых электрических сетей наибольшее распространение имеет напряжение 380/220 В, основным преимуществом которого является возможность совместного питания силовых и осветительных электроприемников. Напряжение не выше 42 В применяется в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных для стационарного местного освещения и ручных переносных ламп.
В зависимости от установленной мощности промышленные предприятия подразделяются на предприятия малой мощности (до 5МВт), средней (5-75МВт) и большой (более 75МВт) мощности.
Выбор напряжения выше 1кВ производится в зависимости от мощности предприятия. Для питания предприятий малой мощности и в распределительных сетях внутри предприятий используется напряжение 6- 10кВ (иногда 20кВ). Напряжение 35кВ используется для создания центров питания предприятий средней мощности, если распределительные сети этих предприятий выполняются на напряжение 6- 10кВ, а также для питания удаленных (5-20км) электроприемников.
К разомкнутым относят сети, потребители П1-П3 которых могут получать электроэнергию только с одной стороны (рис.3, а). В случае отключения какой- либо линии сети питание потребителей, получающих электроэнергию через эту линию, прекращается.
Под радиальной схемой понимают такой способ распределения электрической энергии, при котором каждый отдельный электроприемник или их группа питаются по отдельной линии (Рис.4, а).