Classificazione delle reti elettriche

Le reti elettriche sono classificate secondo una serie di indicatori che caratterizzano sia la rete nel suo complesso che le singole linee di trasmissione (PTL).

Dalla natura della corrente

Le reti CA e CC si distinguono per corrente.

La CA trifase 50 Hz presenta numerosi vantaggi rispetto alla CC:

• la capacità di passare da una tensione all'altra in un'ampia gamma;

• la capacità di trasmettere grandi potenze su lunghe distanze, che si ottiene. Ciò si ottiene trasformando la tensione dei generatori in una tensione più elevata per la trasmissione dell'elettricità lungo la linea e riconvertendo l'alta tensione in una bassa tensione nel punto di ricezione. In questo metodo di trasmissione della potenza, le perdite nella linea sono ridotte perché dipendono dalla corrente nella linea, e la corrente a parità di potenza è minore, maggiore è la tensione;

• con corrente alternata trifase, la costruzione dei motori elettrici asincroni è semplice ed affidabile (nessun collettore). La costruzione di un alternatore sincrono è anche più semplice di un generatore DC (nessun collettore, ecc.);

Gli svantaggi dell'AC sono:

• la necessità di generare potenza reattiva, necessaria principalmente per creare campi magnetici di trasformatori e motori elettrici. Il combustibile (in TPP) e l'acqua (in HPP) non vengono consumati per generare energia reattiva, ma la corrente reattiva (corrente di magnetizzazione) che scorre attraverso le linee e gli avvolgimenti dei trasformatori è inutile (nel senso di utilizzare le linee per trasmettere energia attiva) li sovraccarica, provoca in essi perdite di potenza attiva e limita la potenza attiva trasmessa. Il rapporto tra potenza reattiva e potenza attiva caratterizza il fattore di potenza dell'impianto (minore è il fattore di potenza, peggiore è l'utilizzo delle reti elettriche);

• banchi di condensatori o compensatori sincroni vengono spesso utilizzati per aumentare il fattore di potenza, il che rende le installazioni CA più costose;

• la trasmissione di potenze molto elevate su lunghe distanze è limitata dalla stabilità del funzionamento in parallelo dei sistemi di potenza tra i quali viene trasmessa la potenza.

I vantaggi della corrente continua includono:

• assenza di una componente di corrente reattiva (è possibile il pieno utilizzo delle linee);

• regolazione comoda e regolare in un'ampia gamma del numero di giri dei motori CC;

• elevata coppia di spunto nei motori seriali, che hanno trovato ampia applicazione nella trazione elettrica e nelle gru;

• la possibilità di elettrolisi, ecc.

I principali svantaggi della DC sono:

• impossibilità di conversione mediante semplice corrente continua da una tensione all'altra;

• l'impossibilità di realizzare generatori di corrente continua ad alta tensione (HV) per la trasmissione di potenza su distanze relativamente lunghe;

• la difficoltà di ottenere corrente continua HV: a questo scopo è necessario raddrizzare la corrente alternata dell'alta tensione e poi nel punto di ricezione trasformarla in corrente alternata trifase. L'applicazione principale è derivata da reti a corrente alternata trifase. Con un gran numero di ricevitori elettrici monofase, i rami monofase sono realizzati da una rete trifase. I vantaggi di un sistema AC trifase sono:

• l'utilizzo di un sistema trifase per creare un campo magnetico rotante consente di realizzare semplici motori elettrici;

• in un sistema trifase, la potenza dissipata è inferiore rispetto a un sistema monofase. La prova di questa affermazione è data nella Tabella 1.

Tabella 1. Confronto di un sistema trifase (tre fili) con un sistema monofase (due fili)

Come si può vedere dalla tabella (righe 5 e 6), dP1= 2dP3 e dQ1= 2dQ3, cioè le perdite di potenza in un sistema monofase alla stessa potenza S e tensione U sono il doppio. Tuttavia, in un sistema monofase ci sono due fili e in un sistema trifase - tre.

Affinché il consumo di metallo sia lo stesso, è necessario ridurre di 1,5 volte la sezione dei conduttori della linea trifase rispetto alla linea monofase. Lo stesso numero di volte sarà maggiore resistenza, ad es. R3= 1.5R1... Sostituendo questo valore nell'espressione per dP3, otteniamo dP3 = (1.5S2/ U2) R1, cioè le perdite di potenza attiva in una linea monofase sono 2 / 1,5 = 1,33 volte superiori rispetto a una trifase.

Utilizzo CC

Le reti DC sono costruite per alimentare imprese industriali (officine di elettrolisi, forni elettrici, ecc.), Trasporto elettrico urbano (tram, filobus, metropolitana). Per maggiori dettagli vedi qui: Dove e come viene utilizzato DC

L'elettrificazione del trasporto ferroviario viene effettuata sia con corrente continua che alternata.

La corrente continua viene utilizzata anche per trasmettere energia su lunghe distanze, poiché l'uso della corrente alternata per questo scopo è associato alla difficoltà di garantire un funzionamento parallelo stabile dei generatori delle centrali elettriche. In questo caso, tuttavia, funziona solo una linea di trasmissione in corrente continua, all'estremità di alimentazione della quale la corrente alternata viene convertita in corrente continua e all'estremità di ricezione la corrente continua viene invertita in corrente alternata.

La corrente continua può essere utilizzata nelle reti di trasmissione con corrente alternata per organizzare la connessione di due sistemi elettrici sotto forma di corrente continua - trasmissione di energia costante con lunghezza zero, quando due sistemi elettrici sono collegati tra loro tramite un blocco raddrizzatore-trasformatore. Allo stesso tempo, le deviazioni di frequenza in ciascuno dei sistemi elettrici praticamente non influiscono sulla potenza trasmessa.

La ricerca e lo sviluppo sono attualmente in corso sulla trasmissione di potenza a corrente pulsata, in cui la potenza viene trasmessa simultaneamente mediante corrente alternata e corrente continua su una linea elettrica comune. In questo caso si intende imporre a tutte e tre le fasi della linea di trasmissione in corrente alternata una tensione costante rispetto a terra, realizzata mediante installazioni di trasformatori ai capi della linea di trasmissione.

Questo metodo di trasmissione della potenza consente un migliore utilizzo dell'isolamento della linea elettrica e ne aumenta la capacità di carico rispetto alla trasmissione in corrente alternata, inoltre facilita la selezione della potenza dalle linee elettriche rispetto alla trasmissione in corrente continua.

Per tensione

Per tensione, le reti elettriche sono suddivise in reti con una tensione fino a 1 kV e oltre 1 kV.

Ogni rete elettrica è caratterizzata da tensione nominale, che garantisce il funzionamento normale ed economico dell'apparecchiatura.

Distinguere la tensione nominale di generatori, trasformatori, reti e ricevitori elettrici. La tensione nominale della rete coincide con la tensione nominale dei consumatori di energia e la tensione nominale del generatore, in base alle condizioni di compensazione delle perdite di tensione nella rete, è considerata superiore del 5% rispetto alla tensione nominale della rete.

La tensione nominale di un trasformatore è impostata per i suoi avvolgimenti primari e secondari a vuoto. A causa del fatto che l'avvolgimento primario del trasformatore è un ricevitore di elettricità, per il trasformatore elevatore la sua tensione nominale è considerata uguale alla tensione nominale del generatore e per il trasformatore riduttore - la tensione nominale del rete.

La tensione dell'avvolgimento secondario del trasformatore che alimenta la rete sotto carico deve essere superiore del 5% rispetto alla tensione nominale della rete. Poiché vi è una perdita di tensione nel trasformatore stesso sotto carico, la tensione nominale (cioè la tensione a circuito aperto) dell'avvolgimento secondario del trasformatore è superiore del 10% rispetto alla tensione nominale di rete.

La tabella 2 mostra le tensioni concatenate nominali delle reti elettriche trifase con una frequenza di 50 Hz. Le reti elettriche per tensione sono suddivise condizionatamente in bassa (220–660 V), media (6–35 kV), alta (110–220 kV), altissima (330–750 kV) e altissima (1000 kV e oltre) reti di tensione.

Tabella 2. Tensioni standard, kV, secondo GOST 29322–92

Nei trasporti e nell'industria vengono utilizzate le seguenti tensioni costanti: per una rete aerea che alimenta tram e filobus - 600 V, vagoni della metropolitana - 825 V, per linee ferroviarie elettrificate - 3300 e 1650 V, le miniere a cielo aperto sono servite da filobus ed elettricità locomotive alimentate da reti di contatto 600, 825, 1650 e 3300 V, il trasporto industriale sotterraneo utilizza una tensione di 275 V. Le reti di forni ad arco hanno una tensione di 75 V, impianti di elettrolisi 220-850 V.

Per design e posizione

Le reti aeree e via cavo, i cablaggi e i fili differiscono nel design.

In base alla posizione, le reti sono suddivise in esterne e interne.

Le reti esterne sono realizzate con fili e cavi nudi (non isolati) (sotterranei, sottomarini), interni - con cavi, fili isolati e nudi, autobus.

Per natura di consumo

In base alla natura dei consumi si distinguono linee ferroviarie urbane, industriali, rurali, elettrificate, oleodotti e gasdotti e impianti elettrici.

Su appuntamento

La diversità e la complessità delle reti elettriche ha portato alla mancanza di una classificazione unificata e all'uso di termini diversi nella classificazione delle reti per scopo, ruolo e funzioni svolte nello schema di alimentazione.

Le reti elettriche NSE sono suddivise in backbone e reti di distribuzione.

La spina è chiamata una rete elettrica che unisce le centrali elettriche e ne garantisce il funzionamento come un unico oggetto di controllo, fornendo energia dalle centrali elettriche. Ramo chiamata rete elettrica. fornire la distribuzione di elettricità da una fonte di alimentazione.

In GOST 24291-90, anche le reti elettriche sono suddivise in backbone e reti di distribuzione.Inoltre, si distinguono reti urbane, industriali e rurali.

Lo scopo delle reti di distribuzione è l'ulteriore distribuzione dell'elettricità dalla sottostazione della rete dorsale (in parte anche dai bus della tensione di distribuzione delle centrali elettriche) ai punti centrali delle reti urbane, industriali e rurali.

La prima fase delle reti di distribuzione pubblica è 330 (220) kV, la seconda - 110 kV, quindi l'elettricità viene distribuita attraverso la rete di alimentazione ai singoli consumatori.

In base alle funzioni che svolgono si distinguono reti di dorsale, di fornitura e di distribuzione.

Reti principali 330 kV e oltre svolgere le funzioni di formare sistemi energetici unificati.

Le reti di alimentazione sono destinate alla trasmissione di energia elettrica dalle sottostazioni della rete autostradale e in parte dagli autobus a 110 (220) kV delle centrali ai punti centrali delle reti di distribuzione — sottostazioni regionali. Reti di distribuzione solitamente chiuso. In precedenza, la tensione di queste reti era di 110 (220) kV, recentemente la tensione delle reti elettriche, di norma, è di 330 kV.

Reti di distribuzione sono destinati alla trasmissione di elettricità su brevi distanze dagli autobus a bassa tensione delle sottostazioni distrettuali ai consumatori urbani industriali e rurali. Tali reti di distribuzione sono generalmente aperte o operano in modalità aperta. In precedenza, tali reti venivano realizzate a una tensione di 35 kV e inferiore, e ora - 110 (220) kV.

Le reti elettriche sono inoltre suddivise in locali e regionali e, inoltre, reti di fornitura e distribuzione. Le reti locali includono 35 kV e inferiori e reti regionali - 110 kV e superiori.

Mangiare è una linea che passa da un punto centrale ad un punto di distribuzione o direttamente alle sottostazioni senza distribuire elettricità lungo la sua lunghezza.

Ramo viene chiamata una linea, alla quale sono collegate lungo la loro lunghezza diverse sottostazioni di trasformazione o l'ingresso agli impianti elettrici di consumo.

Secondo lo scopo del regime energetico, anche le reti sono suddivise in locali e regionali.

Alla gente del posto includere reti con bassa densità di carico e tensione fino a 35 kV inclusi. Si tratta di reti urbane, industriali e rurali. Anche i passanti profondi 110 kV di lunghezza ridotta sono classificati come reti locali.

Reti elettriche distrettuali coprono grandi aree e hanno una tensione di 110 kV e oltre. Attraverso le reti regionali, l'energia elettrica viene trasmessa dalle centrali elettriche ai luoghi di consumo e distribuita anche tra le stazioni regionali e le grandi sottostazioni industriali e di trasporto che alimentano le reti locali.

Le reti regionali comprendono le principali reti dei sistemi elettrici, le principali linee di trasmissione per la comunicazione intra e intersistema.

Reti centrali fornire la comunicazione tra le centrali elettriche e con i centri consumatori regionali (sottostazioni regionali). Sono eseguiti secondo complessi schemi multicircuito.

Linee elettriche del tronco la comunicazione intra-sistema fornisce la comunicazione tra centrali elettriche situate separatamente con la rete principale del sistema elettrico, nonché la comunicazione di grandi utenti remoti con punti centrali. Di solito è una linea aerea da 110-330 kV e più grande con una lunga lunghezza.

A seconda del loro ruolo nello schema di alimentazione, le reti di alimentazione, le reti di distribuzione e le reti principali dei sistemi di alimentazione differiscono.

Nutriente sono chiamate le reti attraverso le quali l'energia viene fornita alla sottostazione e RP, distribuzione — reti a cui sono collegate direttamente cabine elettriche o di trasformazione (di solito si tratta di reti fino a 10 kV, ma spesso le reti ramificate con tensioni più elevate si riferiscono anche a reti di distribuzione se ad esse è collegato un numero elevato di cabine di ricezione). Alle principali reti includere le reti con la tensione più alta, su cui vengono effettuate le connessioni più potenti nell'impianto elettrico.