Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 киловольт [кВ] = 1000 вольт [В]

Исходная величина

Преобразованная величина

вольт милливольт микровольт нановольт пиковольт киловольт мегавольт гигавольт теравольт ватт на ампер абвольт единица электрического потенциала СГСМ статвольт единица электрического потенциала СГСЭ Планковское напряжение

Напряженность электрического поля

Подробнее об электрическом потенциале и напряжении

Общие сведения

Поскольку мы живём в эпоху электричества, многим нам с детства знакомо понятие электрического напряжения: ведь мы порой, исследуя окружающую действительность, получали от него немалый шок, засунув тайком от родителей пару пальцев в розетку питания электрических устройств. Поскольку вы читаете эту статью, ничего особо страшного с вами не произошло - трудно жить в эпоху электричества и не познакомится с ним накоротке. С понятием электрического потенциала дело обстоит несколько сложнее.

Будучи математической абстракцией, электрический потенциал лучше всего по аналогии описывается действием гравитации - математические формулы абсолютно схожи, за исключением того, не существуют отрицательные гравитационные заряды, так как масса всегда положительная и в то же время электрические заряды бывают как положительными, так и отрицательными; электрические заряды могут как притягиваться, так и отталкиваться. В результате же действия гравитационных сил тела могут только притягиваться, но не могут отталкиваться. Если бы мы смогли разобраться с отрицательной массой, мы бы овладели антигравитацией.

Понятие электрического потенциала играет важную роль в описании явлений, связанных с электричеством. Вкратце понятие электрического потенциала описывает взаимодействие различных по знаку или одинаковых по знаку зарядов или групп таких зарядов.

Из школьного курса физики и из повседневного опыта, мы знаем, что поднимаясь в гору, мы преодолеваем силу притяжения Земли и, тем самым, совершаем работу против сил притяжения, действующих в потенциальном гравитационном поле. Поскольку мы обладаем некоторой массой, Земля старается понизить наш потенциал - стащить нас вниз, что мы с удовольствием позволяем ей, стремительно катаясь на горных лыжах и сноубордах. Аналогично, электрическое потенциальное поле старается сблизить разноимённые заряды и оттолкнуть одноимённые.

Отсюда следует вывод, что каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, приблизившись как можно ближе к мощному источнику электрического поля противоположного знака, если никакие силы этому не препятствуют. В случае одноимённых зарядов каждое электрически заряженное тело старается понизить свой потенциал, удалившись как можно дальше от мощного источника электрического поля одинакового знака, если никакие силы этому не препятствуют. А если они препятствуют, то потенциал не меняется - пока вы стоите на ровном месте на вершине горы, сила гравитационного притяжения Земли компенсируется реакцией опоры и вас ничто не тянет вниз, только ваш вес давит на лыжи. Но стоит только оттолкнуться…

Аналогично и поле, создаваемое каким-то зарядом, действует на любой заряд, создавая потенциал для его механического перемещения к себе или от себя в зависимости от знака заряда взаимодействующих тел.

Электрический потенциал

Заряд, внесённый в электрическое поле, обладает определенным запасом энергии, т. е. способностью совершать работу. Для характеристики энергии, запасённой в каждой точке электрического поля, и введено специальное понятие - электрический потенциал. Потенциал электрического поля в данной точке равен работе, которую могут совершить силы этого поля при перемещении единицы положительного заряда из этой точки за пределы поля.

Возвращаясь к аналогии с гравитационным полем, можно обнаружить, что понятие электрического потенциала сродни понятию уровня различных точек земной поверхности. То есть, как мы рассмотрим ниже, работа по поднятию тела над уровнем моря зависит от того, как высоко мы поднимаем это тело, и аналогично, работа по отдалению одного заряда от другого зависит от того, насколько далеко будут эти заряды.

Представим себе героя древнегреческого мира Сизифа. За его прегрешения в земной жизни боги приговорили Сизифа выполнять тяжёлую бессмысленную работу в загробной жизни, вкатывая огромный камень на вершину горы. Очевидно, что для подъема камня на половину горы, Сизифу нужно затратить вдвое меньшую работу, чем для подъема камня на вершину. Далее камень, волею богов, скатывался с горы, совершая при этом некоторую работу. Естественно, камень, поднятый на вершину горы высотой Н (уровень Н), при спуске сможет совершить большую работу, чем камень, поднятый на уровень Н /2. Принято считать уровень моря нулевым уровнем, от которого и производится отсчет высоты.

По аналогии, электрический потенциал земной поверхности считается нулевым потенциалом, то есть

ϕ Earth = 0

где ϕ Earth - обозначение электрического потенциала Земли, являющегося скалярной величиной (ϕ - буква греческого алфавита и читается как «фи»).

Эта величина количественно характеризует способность поля совершить работу (W) по перемещению какого-то заряда (q) из данной точки поля в другую точку:

ϕ = W/q

В системе СИ единицей измерения электрического потенциала является вольт (В).

Напряжение

Одно из определений электрического напряжения описывает его как разность электрических потенциалов, что определяется формулой:

V = ϕ1 – ϕ2

Понятие напряжение ввёл немецкий физик Георг Ом в работе 1827 года, в которой предлагалась гидродинамическая модель электрического тока для объяснения открытого им в 1826 г. эмпирического закона Ома:

V = I·R,

где V - это разность потенциалов, I - электрический ток, а R - сопротивление.

Другое определение электрического напряжения представляется как отношение работы поля по передвижению заряда в проводнике к величине заряда.

Для этого определения математическое выражение для напряжения описывается формулой:

V = A / q

Напряжение, как и электрический потенциал, измеряется в вольтах (В) и его десятичных кратных и дольных единицах - микровольтах (миллионная доля вольта, мкВ), милливольтах (тысячная доля вольта, мВ), киловольтах (тысячах вольт, кВ) и мегавольтах (миллионах вольт, МВ).

Напряжением в 1 В считается напряжение электрического поля, совершающего работу в 1 Дж по перемещению заряда в 1 Кл. Размерность напряжения в системе СИ определяется как

В = кг м²/(А с³)

Напряжение может создаваться различными источниками: биологическими объектами, техническими устройствами и даже процессами, происходящими в атмосфере.

Элементарной ячейкой любого биологического объекта является клетка, которая с точки зрения электричества представляет собой электрохимический генератор малого напряжения. Некоторые органы живых существ, вроде сердца, являющихся совокупностью клеток, вырабатывают более высокое напряжение. Любопытно, что самые совершенные хищники наших морей и океанов - акулы различных видов - обладают сверхчувствительным датчиком напряжения, называемым органом боковой линии , и позволяющим им безошибочно обнаруживать свою добычу по биению сердца. Отдельно, пожалуй, стоит упомянуть об электрических скатах и угрях, выработавших в процессе эволюции для поражения добычи и отражения нападения на себя способность создавать напряжение свыше 1000 В!

Хотя люди генерировали электричество, и, тем самым, создавали разность потенциалов (напряжение) трением кусочка янтаря о шерсть с давних времён, исторически первым техническим генератором напряжения явился гальванический элемент . Он был изобретён итальянским учёным и врачом Луиджи Гальвани , который обнаружил явление возникновения разности потенциалов при контакте разных видов металла и электролита. Дальнейшим развитием этой идеи занимался другой итальянский физик Алессандро Вольта . Вольта впервые поместил пластины из цинка и меди в кислоту, чтобы получить непрерывный электрический ток, создав первый в мире химический источник тока. Соединив несколько таких источников последовательно, он создал химическую батарею, так называемый «Вольтов столб» , благодаря которой стало возможным получать электричество с помощью химических реакций.

Из-за заслуг в создания надёжных электрохимических источников напряжения, сослуживший немалую роль в деле дальнейших исследования электрофизических и электрохимических явлений, именем Вольта названа единица измерения электрического напряжения - Вольт.

Среди создателей генераторов напряжения необходимо отметить голландского физика Ван дер Граафа , создавшего генератор высокого напряжения , в основе которого лежит древняя идея разделения зарядов с помощью трения - вспомним янтарь!

Отцами современных генераторов напряжения были два замечательных американских изобретателя - Томас Эдисон и Никола Тесла . Последний был сотрудником в фирме Эдисона, но два гения электротехники разошлись во взглядах на способы генерации электрической энергии. В результате последующей патентной войны выиграло всё человечество - обратимые машины Эдисона нашли свою нишу в виде генераторов и двигателей постоянного тока, исчисляющихся миллиардами устройств - достаточно просто заглянуть под капот своего автомобиля или просто нажать кнопку стеклоподъёмника или включить блендер; а способы создания переменного напряжения в виде генераторов переменного тока, устройств для его преобразования в виде трансформаторов напряжения и линий передач на большие расстояния и бесчисленных устройств для его применения по праву принадлежат Тесле. Их число ничуть не уступает числу устройств Эдисона - на принципах Тесла работают вентиляторы, холодильники, кондиционеры и пылесосы, и масса других полезных устройств, описание которых выходит за рамки настоящей статьи.

Безусловно, учёными позднее были созданы и другие генераторы напряжения на других принципах, в том числе и на использовании энергии ядерного распада. Они призваны служить источником электрической энергии для космических посланцев человечества в дальний космос.

Но самым мощным источником электрического напряжения на Земле, не считая отдельных научных установок, до сих пор остаются естественные атмосферные процессы.

Ежесекундно на Земле грохочут свыше 2 тысяч гроз, то есть, одновременно работают десятки тысяч естественных генераторов Ван дер Граафа, создавая напряжения в сотни киловольт, разряжаясь током в десятки килоампер в виде молний. Но, как ни удивительно, мощь земных генераторов не идёт ни в какое сравнение с мощью электрических бурь, происходящих на сестре Земли - Венере - не говоря уже об огромных планетах вроде Юпитера и Сатурна.

Характеристики напряжения

Напряжение характеризуется своей величиной и формой. Относительно его поведения с течением времени различают постоянное напряжение (не изменяющееся с течением времени), апериодическое напряжение (изменяющееся с течением времени) и переменное напряжение (изменяющееся с течением времени по определённому закону и, как правило, повторяющее само себя через определённый промежуток времени). Иногда для решения определённых целей требуется одновременное наличие постоянного и переменного напряжений. В таком случае говорят о напряжении переменного тока с постоянной составляющей.

В электротехнике генераторы постоянного тока (динамо-машины) используются для создания относительно стабильного напряжения большой мощности, в электронике применяются прецизионные источники постоянного напряжения на электронных компонентах, которые называются стабилизаторами .

Измерение напряжения

Измерение величины напряжения играет большую роль в фундаментальных физике и химии, прикладных электротехнике и электрохимии, электронике и медицине и во многих других отраслях науки и техники. Пожалуй, трудно найти отрасли человеческой деятельности, исключая творческие направления вроде архитектуры, музыки или живописи, где с помощью измерения напряжения не осуществлялся бы контроль над происходящими процессами с помощью разного рода датчиков, являющимися по сути дела преобразователями физических величин в напряжение. Хотя стоит заметить, что в наше время и эти виды человеческой деятельности не обходятся без электричества вообще и без напряжения в частности. Художники используют планшеты, в которых измеряется напряжение емкостных датчиков, когда над ними перемещается перо. Композиторы играют на электронных инструментах, в которых измеряется напряжение на датчиках клавиш и в зависимости от него определяется насколько сильно нажата та или иная клавиша. Архитекторы используют AutoCAD и планшеты, в которых тоже измеряется напряжение, которые преобразуется в числовую форму и обрабатывается компьютером.

Измеряемые величины напряжения могут меняться в широких пределах: от долей микровольта при исследованиях биологических процессов, до сотен вольт в бытовых и промышленных устройствах и приборах и до десятков миллионов вольт в сверхмощных ускорителях элементарных частиц. Измерение напряжения позволяет нам контролировать состояние отдельных органов человеческого организма при помощи снятия энцефалограмм мозговой деятельности. Электрокардиограммы и эхокардиограммы дают информацию о состоянии сердечной мышцы. При помощи различных промышленных датчиков мы успешно, а, главное, безопасно, контролируем процессы химических производств, порой происходящие при запредельных давлениях и температурах. И даже ядерные процессы атомных станций поддаются контролю с помощью измерения напряжений. С помощью измерения напряжения инженеры контролируют состояние мостов, зданий и сооружений и даже противостоят такой грозной природной силе как землетрясения.

Блестящая идея связать различные значения уровней напряжения со значениями состояния единиц информации дало толчок к созданию современных цифровых устройств и технологий. В вычислительной технике низкий уровень напряжения трактуется как логический нуль (0), а высокий уровень напряжения - как логическая единица (1).

По сути дела, все современные устройства вычислительной техники являются в той или иной степени компараторами (измерителями) напряжения, преобразовывая свои входные состояния по определённым алгоритмам в выходные сигналы.

Помимо всего прочего, точные измерения напряжения лежат в основе многих современных стандартов, выполнение которых гарантирует их абсолютное соблюдение и, тем самым, безопасность применения.

Средства измерения напряжения

В ходе изучения и познания окружающего мира, способы и средства измерения напряжения значительно эволюционировали от примитивных органолептических методов - русский учёный Петров срезал часть эпителия на пальцах, чтобы повысить чувствительность к действию электрического тока - до простейших индикаторов напряжения и современных приборов разнообразных конструкций на основе электродинамических и электрических свойств различных веществ.

К слову сказать, начинающие радиолюбители легко отличали «рабочую» плоскую батарейку на 4,5 В от «подсевшей» без каких-либо приборов по причине их полного отсутствия, просто лизнув её электроды. Протекавшие при этом электрохимические процессы давали ощущение определённого вкуса и лёгкого жжения. Отдельные выдающиеся личности брались определять таким способом пригодность батареек даже на 9 В, что требовало немалой выдержки и мужества!

Примером простейшего индикатора - пробника сетевого напряжения - может служить обыкновенная лампа накаливания с рабочим напряжением не ниже напряжения сети. В продаже имеются простые пробники напряжения на неоновых лампах и светодиодах, потребляющие малые токи. Осторожно, использование самодельных конструкций может быть опасным для Вашей жизни!

Необходимо отметить, что приборы для измерения напряжения (вольтметры) весьма отличаются друг от друга в первую очередь по типу измеряемого напряжения - это могут быть приборы постоянного или переменного тока. Вообще, в измерительной практике важно поведение измеряемого напряжения - оно может быть функцией времени и иметь различную форму - быть постоянным, гармоническим, негармоническим, импульсным и так далее, и его величиной принято характеризовать режимы работ электротехнических цепей и устройств (слаботочные и силовые).

Различают следующие значения напряжения:

• мгновенное,
• амплитудное,
• среднее,
• среднеквадратичное (действующее).

Мгновенное значение напряжения U i (см. рисунок) - это значение напряжения в определенный момент времени. Его можно наблюдать на экране осциллографа и определять для каждого момента времени по осциллограмме.

Амплитудное (пиковое) значение напряжения U a - это наибольшее мгновенное значение напряжения за период. Размах напряжения U p-p - величина, равная разности между наибольшим и наименьшим значениями напряжения за период.

Среднее квадратичное (действующее) значение напряжения U rms определяется как корень квадратный из среднего за период квадрата мгновенных значений напряжения.

Все стрелочные и цифровые вольтметры обычно градуируются в среднеквадратических значениях напряжения.

Среднее значение (постоянная составляющая) напряжения - это среднее арифметическое всех его мгновенных значений за время измерения.

Средневыпрямленное напряжение определяется как среднее арифметическое абсолютных мгновенных значений за период.

Разность между максимальным и минимальным значениями напряжения сигнала называют размахом сигнала.

Сейчас, в основном, для измерения напряжения используются как многофункциональные цифровые приборы, так и осциллографы - на их экранах отображается не только форма напряжения, но и существенные характеристики сигнала. К таким характеристикам относится и частота изменения периодических сигналов, поэтому в технике измерений важен частотный предел измерений прибора.

Измерение напряжения осциллографом

Иллюстрацией к вышесказанному будет серия опытов по измерению напряжений с использованием генератора сигналов, источника постоянного напряжения, осциллографа и многофункционального цифрового прибора (мультиметра).

Эксперимент №1

Общая схема эксперимента №1 представлена ниже:

Генератор сигналов нагружен на сопротивление нагрузки R1 в 1 кОм, параллельно сопротивлению подключены измерительные концы осциллографа и мультиметра. При проведении опытов учтём то обстоятельство, что рабочая частота осциллографа значительно выше рабочей частоты мультиметра.

Опыт 1: Подадим на сопротивление нагрузки сигнал синусоидальной формы с генератора частотой 60 герц и амплитудой 4 вольт. На экране осциллографа будем наблюдать изображение, показанное ниже. Отметим, что цена деления масштабной сетки экрана осциллографа по вертикальной оси 2 В. Мультиметр и осциллограф при этом покажут среднеквадратичное значение напряжение 1,36 В.

Опыт 2: Увеличим сигнал от генератора вдвое, размах изображения на осциллографе возрастёт ровно вдвое и мультиметр покажет удвоенное значение напряжения:

Опыт 3: Увеличим частоту генератора в 100 раз (6 кГц), при этом частота сигнала на осциллографе изменится, но размах и среднеквадратичное значение останутся прежними, а показания мультиметра станут неправильными - сказывается допустимый рабочий частотный диапазон мультиметра 0-400 Гц:

Опыт 4: Вернёмся к исходной частоте 60 Гц и напряжению генератора сигналов 4 В, но изменим форму его сигнала с синусоидальной на треугольную. Размах изображения на осциллографе остался прежним, а показания мультиметра уменьшились по сравнению со значением напряжения, которое он показывал в опыте №1, так как изменилось действующее напряжение сигнала:

Эксперимент №2

Схема эксперимента №2, аналогична схеме эксперимента 1.

Ручкой изменения напряжения смещения на генераторе сигналов добавим смещение 1 В. На генераторе сигналов установим синусоидальное напряжение с размахом 4 В с частотой 60 Гц - как и в эксперименте №1. Сигнал на осциллографе поднимется на половину большого деления, а мультиметр покажет среднеквадратичное значение 1,33 В. Осциллограф покажет изображение, подобное изображению из опыта 1 эксперимента №1, но поднятое половину большого деления. Мультиметр покажет почти такое же напряжение, как было в опыте 1 эксперимента №1, так как у него закрытый вход, а осциллограф с открытым входом покажет увеличенное действующее значение суммы постоянного и переменного напряжений, которое больше действующего значения напряжения без постоянной составляющей:

Техника безопасности при измерении напряжения

Поскольку в зависимости от класса безопасности помещения и его состояния даже относительно невысокие напряжения уровня 12–36 В могут представлять опасность для жизни, необходимо выполнять следующие правила:

1. Не проводить измерения напряжения, требующих определённых профессиональных навыков (свыше 1000 В).
2. Не производить измерения напряжений в труднодоступных местах или на высоте.
3. При измерении напряжений в бытовой сети применять специальные средства защиты от поражения электрическим током (резиновые перчатки, коврики, сапоги или боты).
4. Пользоваться исправным измерительным инструментом.
5. В случае использования многофункциональных приборов (мультиметров), следить за правильной установкой измеряемого параметра и его величины перед измерением.
6. Пользоваться измерительным прибором с исправными щупами.
7. Строго следовать рекомендациям производителя по использованию измерительного прибора.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

5.3.1. Общие сведения

При проектировании электрических сетей рассматриваются следующие виды работ: новое строительство, расширение и реконструкция.

Новое строительство включает сооружение новых линий электропередачи и подстанций.

Расширение электросетей, как правило, относится только к подстанциям – это установка второго трансформатора на действующей подстанции с проведением необходимых строительных работ.

Реконструкция действующих сетей подразумевает изменение параметров электросетей, при сохранении частично или полностью строительной части объектов, для повышения пропускной способности сетей, надежности электроснабжения и качества передаваемой электроэнергии. К реконструкции относятся работы по замене проводов воздушных линий, перевод сетей на другое номинальное напряжение, замена трансформаторов, выключателей и др. аппаратуры в связи с изменением мощности или напряжения, установка средств автоматизации в сетях.

Система электроснабжения сельскохозяйственных потребителей проектируется с учетом развития в рассматриваемом районе всех отраслей народного хозяйства, в том числе и несельскохозяйственных.

Проектно-сметная документация разрабатывается на основании задания на проектирование. Задание, как отмечалось выше, выдает заказчик проекта и утверждается по объектам электросетевого строительства в установленном порядке.

Заказчик проекта, кроме задания на проектирование, выдает проектной организации утвержденный акт о выборе площадки для строительства; акт оценки технического состояния действующих электрических сетей; технические условия на присоединение к инженерным сетям и коммуникациям; картографические материалы; сведения о существующей застройке, подземных коммуникациях, состояние экологии и т.д.; технические условия на присоединение проектируемого объекта к источникам электроснабжения.

К заданию на проектирование ВЛ 10 кВ дополнительно прилагаются: планы землепользования в зоне трассы линии электропередачи; генеральные планы проектируемых объектов, которые будут присоединены к проектируемым линиям и их нагрузки; акт оценки технического состояния и схемы действующих электрических сетей в зоне проектируемой линии; топографические карты населенных пунктов в зоне прохождения проектируемой линии, а также другие данные для проектирования.

В задание на проектирование линий 0,4 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ включают: основание для проектирования; район строительства; вид строительства; длина линий 0,4 кВ; тип трансформаторных подстанций; стадийность проектирования; срок выполнения проекта; срок начала строительства; наименование проектной и строительной организаций; капитальные вложения. Кроме этого, к заданию на проектирование сетей 0,4 кВ прилагают: технические условия энергосистемы на присоединение к электрическим сетям; акт оценки технического состояния сетей 0,4 кВ; данные о достигнутом уровне электропотребления на жилой дом и др. материалы.

Получение исходных данных для последующих этапов проектирования осуществляют проведением энергоэкономических обследований потребителей. При обследовании объектов уточняют сведения по электрических нагрузкам; категорийность потребителей; типам источников питания (трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ, места их расположения и мощность); уточняют генеральные и топографические планы населенных пунктов и конфигурацию линий 0,4/0,22 кВ.

Проектирование объектов строительства проводится на основе схем развития электрических сетей 35…110 кВ и 10 кВ, как правило, в одну стадию, т.е. разрабатывают технорабочий проект - технический проект и рабочая документация на сооружение объекта.

При проектировании строительства новых, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих электросетей напряжением 0,4…110 кВ сельскохозяйственного назначения руководствуются «Нормами технологического проектирования электрических сетей сельскохозяйственного назначения» (НТПС) наряду с другими нормативными и директивными документами. Требования Норм не распространяются на электропроводки силовых, осветительных цепей напряжением до 1000 В внутри зданий и сооружений.

Линии электропередачи 0,4…10 кВ, как правило, должны выполняться воздушными. Кабельные линии используются в случаях, когда согласно ПУЭ строительство воздушных линий не допустимо, для электроснабжения ответственных потребителей (хотя бы одну из линий основного или резервного питания) и потребителей, расположенных в зонах с тяжелыми климатическими условиями (IV – особый район по гололеду) и ценными землями.

Трансформаторные подстанции напряжением 10/0,4 кВ применяют закрытого типа и комплектные заводского изготовления.

Обоснование технических решений выполняется на основании технико-экономических расчетов. Среди технически сопоставимых вариантов предпочтение отдают варианту с минимальными приведенными затратами.

Схемные решения электросетей выбирают по нормальным, ремонтным и послеаварийным режимам.

Распределение потерь напряжения между элементами электросети выполняется на основании расчета, исходя из допустимого отклонения напряжения (ГОСТ 13109-97 – допустимое нормальное отклонение напряжения у потребителя составляет ±5% номинального, максимальное отклонение допускается до ±10%) у электроприемников и уровней напряжения на шинах центра питания.

Потери напряжения не должны превышать в электрических сетях 10 кВ – 10%, в электрических сетях 0,4/0,22 кВ – 8%, в электропроводках одноэтажных жилых домов – 1%, в электропроводках зданий, сооружений, двух и многоэтажных жилых домов – 2%.

При отсутствии исходных данных для расчета отклонения напряжения у электроприемников потери напряжения в элементах сети 0,4 кВ рекомендуется принимать: в линиях, питающих коммунально-бытовые потребители – 8%, производственные – 6,5%, животноводческие комплексы – 4% от номинального.

При проектировании электрических сетей сельскохозяйственного назначения мощность компенсирующих устройств должна определяться по условию обеспечения оптимального коэффициента реактивной мощности, при котором достигается минимум приведенных затрат на снижение потерь электроэнергии.

5.3.2. Требования при проектировании к линиям электропередачи напряжением 0,4/0,22 кВ

Воздушные линии следует прокладывать, как правило, по двум сторонам улиц населенного пункта, но допускается и прохождение их по одной стороне улицы с учетом исключения помех движению транспорта и пешеходов, а также удобства выполнения ответвлений к вводам в здания и сокращения числа пересечений с инженерными сооружениями.

При проектировании воздушных линий с совместной подвеской на опорах проводов линий электропередачи 0,4/0,22 кВ и линий проводного вещания напряжением до 360 В необходимо руководствоваться ПУЭ, использования опор ВЛ для совместной подвески проводов электроснабжения (380 В) и проводного вещания (не выше 360 В) и НТПС.

На участках параллельного следования линий 0,4 и 10 кВ следует рассматривать технико-экономическую целесообразность использования общих опор для совместной подвески на них проводов обеих ВЛ.

Выбор проводов и кабелей, мощность силовых трансформаторов должен производиться по минимуму приведенных затрат.

Электрические линии напряжением 0,4 кВ должны быть с глухозаземленной нейтралью, на линиях, отходящих от одной подстанции 10/0,4 кВ, необходимо предусматривать не более двух-трех сечений проводов.

Выбранные провода и кабели проверяют:

· на допустимые отклонения напряжения у потребителей;

· на допустимые длительные токовые нагрузки по условию нагрева в нормальном и послеаварийном режимах;

· на обеспечение надежного срабатывания защиты при однофазных и междуфазных коротких замыканиях;

· на пуск асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Кабели с пластмассовой изоляцией, защищенные плавкими предохранителями должны быть проверены на термическую устойчивость от токов короткого замыкания.

Проводимость нулевого провода линий 0,4 кВ, питающих в основном однофазные нагрузки (более 50% по мощности), а также электроприемники животноводческих и птицеводческих ферм должна быть не менее проводимости фазного провода. Проводимость нулевого провода может быть больше проводимости фазного провода, если это требуется для обеспечения допустимых отклонений напряжения у ламп наружного освещения, а также при невозможности обеспечения другими средствами необходимой селективности защиты линии от однофазных коротких замыканий. Во всех остальных случаях проводимость нулевого провода следует принимать не менее 50% проводимости фазных проводов.

На ВЛ к отдельным потребителям с сосредоточенной нагрузкой следует предусматривать подвеску восьми проводов с расщеплением провода одной фазы на два на опоры с общим нулевым проводом. При совместной подвеске на общих опорах проводов двух линий, подключенных к независимым источникам питания, необходимо предусматривать самостоятельные нулевые провода для каждой линии.

Провода уличного освещения следует располагать со стороны проезжей части улицы. Фазные провода должны располагаться выше нулевого.

Светильники уличного освещения присоединяются к специально предназначенным для этого фазным проводам и общему нулевому проводу электрической сети. Размещение светильников выполняют в шахматном порядке при установлении их по двум сторонам улицы. Включение и отключение светильников уличного освещения должно быть автоматическим и осуществляться централизованно со щита трансформаторной подстанции.

ВЛ 0,4 кВ оснащаются алюминиевыми, сталеалюминиевыми проводами, а также из алюминиевого сплава.

В районах с одноэтажной застройкой для ответвлений от линий к вводам в здания рекомендуется применять самонесущие провода с атмосферостойкой изоляцией.

На ВЛ должны применяться, как правило, штыревые изоляторы – стеклянные или фарфоровые.

5.3.3. Требования при проектировании к линиям электропередачи напряжением 10…110 кВ

Выбор трасс ВЛ 10 кВ следует производить в соответствии с требованиями нормативных документов по выбору и изысканиям трасс линий.

При необходимости сооружения ВЛ, проходящих в одном направлении с существующими, должны быть проведены технико-экономические расчеты для обоснования целесообразности строительства новых или увеличения пропускной способности существующих линий.

Номинальное междуфазное напряжение распределительных сетей выше 1000 В следует принимать не ниже 10 кВ.

При реконструкции и расширении действующих сетей напряжением 6 кВ следует предусматривать их перевод на напряжение 10 кВ с использованием, по возможности, установленного оборудования, проводов и кабелей. Сохранение напряжения 6 кВ допускается, как исключение, при соответствующих технико-экономических обоснованиях.

На ВЛ 10 кВ со штыревыми изоляторами расстояние между анкерными опорами должно быть в I-II районах по гололеду не более 2,5 км и 1,5 км в III – особом районах.

Воздушные линии могут строиться с применением железобетонных на вибрированных и центрифугированных стойках, деревянных и металлических опор.

Стальные опоры ВЛ 10 кВ рекомендуется использовать на пересечениях с инженерными сооружениями (железные и шоссейные дороги), с водными пространствами, на стесненных участках трасс, в горной местности, на ценных сельскохозяйственных землях, а также в качестве анкерно-угловых опор двухцепных линий.

Двухцепные опоры ВЛ10 кВ рекомендуется применять на больших переходах через водные препятствия, а также на участках ВЛ, проходящих по землям, занятыми сельскохозяйственными культурами (рис, хлопок и т.п.), и на подходах к подстанциям, если в этом направлении намечается сооружение еще одной линии.

ВЛ 10 кВ выполняют с применением штыревых и подвесных изоляторов, как стеклянных, так и фарфоровых, но предпочтение следует отдавать стеклянным изоляторам. Подвесные изоляторы следует использовать на ВЛ 10 кВ для электроснабжения животноводческих ферм и на опорах анкерного типа (концевых, анкерно-угловых и переходных опорах).

5.3.4. Требования при проектировании к трансформаторным подстанциям напряжением 10 кВ

Подстанции 10/0,4 кВ должны размещаться: в центре электрических нагрузок; в непосредственной близости от подъездной дороги с учетом обеспечения удобных подходов воздушных и кабельных линий; на незатопляемых местах и, как правило, на местах с уровнем грунтовых вод ниже заложения фундаментов.

Электроснабжение бытовых и производственных потребителей рекомендуется предусматривать от разных подстанций или их секций.

Схемы подстанций выбираются на основании схем развития электрических сетей 35...110 кВ областей и технико-экономических расчетов расширения, реконструкции и технического перевооружения электрических сетей напряжением 10 кВ районов электрических сетей и уточняются в рабочих проектах электроснабжения реальных объектов.

Выбор схем присоединения подстанций 10/0,4 кВ к источникам питания производится на основании экономического сравнения вариантов в зависимости от категории электроприемников по надежности электроснабжения в соответствии с «Методическими указаниями по обеспечению при проектировании нормативных уровней надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей».

Подстанции 10/0,4 кВ, питающие потребителей второй категории с расчетной нагрузкой 120 кВт и более должны иметь двухсторонне питание. Допускается присоединение подстанции 10/0,4 кВ, питающей потребителей второй категории с расчетной нагрузкой менее 120 кВт, ответвлением от магистрали 10 кВ, секционированной в месте ответвления с обеих сторон разъединителями, если длина ответвления не превышает 0,5 км.

Подстанции 10/0,4 кВ, как правило, должны проектироваться однотрансформаторными. Двухтрансформаторные подстанции 10/0,4 кВ должны проектироваться для питания потребителей первой категории и потребителей второй категории, не допускающих перерыва в электроснабжении более 0,5 часа, а также потребителей второй категории при расчетной нагрузке 250 кВт и более.

Устройствами автоматического включения резервного питания на шинах 10 кВ рекомендуется оборудовать двухтрансформаторные подстанции при совокупности следующих обязательных условий: наличие электроприемников I и II категории; присоединение к двум независимым источникам питания; если одновременно с отключением одной из двух питающих линий 10 кВ одновременно теряет электроснабжение один силовой трансформатор. При этом электроприемники I категории должны дополнительно обеспечиваться устройствами автоматического резервирования непосредственно на вводе 0,4 кВ электроприемников.

Подстанции 10/0,4 кВ закрытого типа следует применять: при сооружении опорных трансформаторных подстанций, к распределительным устройствам 10 кВ которых присоединяются более двух линий 10 кВ; для электроснабжения потребителей потребителей первой категории при суммарной расчетной нагрузке 200 кВт и более; в условиях стесненной застройки поселков; в районах с холодным климатом при температуре воздуха ниже 40 С; в районах с загрязненной атмосферой III степени и выше; в районах со снежным покровом более 2 м. Подстанции 10/0,4 кВ следует применять, как правило, с воздушными вводами линий 10 кВ. Кабельные вводы линий должны применяться: в кабельных сетях; при сооружении подстанций, имеющих только кабельные вводы линий; при условиях, когда прохождение ВЛ на подходах к подстанции невозможно и в других случаях, где это технико-экономически обоснавано.

Трансформаторы 10/0,4 кВ, как правило, используются с переключением ответвлений без возбуждения (ПБВ) для регулирования напряжения.

Для питания коммунально-бытовых сельскохозяйственных потребителей, трансформаторы 10/0,4 кВ мощностью до 160 кВА включительно следует применять со схемой обмоток «эвезда-зигзаг» с выведенной нейтралью обмотки 0,4 кВ.

Ограждение подстанций 10/0,4 кВ должно сооружаться, если расстояние от токоведущих частей вводов линий до земли менее 4,5 м.

5.3.5 Методика проектирования электрических сетей 0,4/0,22 кВ

Технорабочий проект электрических сетей 0,4/0,22 кВ состоит из пояснительной записки, чертежей, смет, материалов изысканий и энергоэкономического обследования объектов.

Пояснительная записка содержит технико-экономические показатели проекта, спецификации на материалы для проектирования, чертежи. Все расчетные и обосновывающие материалы хранятся в архивном экземпляре проекта.

Данные о потребителях получают на основании энергоэкономического обследования по генеральным планам или зонам электроснабжения. Электрические нагрузки определяют используя «Методические указания по расчету электрических нагрузок в сетях 0,4...110 кВ сельскохозяйственного назначения» как с использованием ЭВМ, так и без применения.

При проектировании наружных сетей 0,4/0,22 кВ расчетные нагрузки, приведенные к вводу в сельский жилой дом, и удельное перспективное электропотребление на внутриквартирные нужды определяются по номограмме, исходя из существующего внутриквартирного электропотребления с учетом динамики его роста до расчетного года. Если к расчетному году населенный пункт планируется газифицировать, то полученную по номограмме нагрузку уменьшают на 20%.

Для вновь электрифицируемых населенных пунктов или при отсутствии сведений о существующем электропотреблении домов расчетная нагрузка на вводах в дома принимается по следующим нормам: населенные пункты старой застройки с газификацией - 1,5 кВт, без газификации - 1,8 кВт; с новой застройкой с газификацией - 1,8 кВт, без - 2,2 кВт; для вновь строящихся квартир в городах, поселках городского типа с газификацией – 4 кВт, без газификации - 5 кВт. Нагрузки на вводе домов с электроплитами и водонагревателями принимают равными 7,5 кВт, а с электроплитами - 6 кВт, при использовании кондиционеров нагрузка на вводе в дом увеличивается на 1 кВт.

Анализ зарубежного и отечественного опыта фермерского хозяйства показывает, что электрическая нагрузка одного хозяйства может составлять от 10 до 190 кВт. Поскольку жилой дом фермера может быть совмещен с блоком объектов построек фермы на земельном наделе или существовать отдельно от него, электрическую нагрузку жилого дома рекомендуется учитывать отдельно от производственной нагрузки фермерского хозяйства.

При традиционном наборе электробытовых приборов нагрузка жилого дома фермера составляет 3...5 кВт и возрастает до 7...8 кВт при использовании электроэнергии для горячего водоснабжения и до 20...25 кВт - для отопления.

Что же касается производственных нагрузок фермерских хозяйств, то их следует принимать на основании конкретных проекных решений. Так например, по данным Гипрониисельхоза, электрическая нагрузка фермы или подворья на 5 коров составляет 21,6 кВт; на 10 - 30,2 кВт; на 25 - 69,4 кВт и на 50 - 119,4 кВт. Электрическая нагрузка фермы на 30 свиней - 15 кВт; на 100 - 71,2 кВт; на 200 - 91 кВт с учетом электротеплоснабжения.

Расчетные нагрузки на вводах в производственные, общественные и коммунальные предприятия, здания и сооружения принимают по таблицам «Методических указаний по расчету электрических нагрузок в сетях 0,4...110 кВ сельскохозяйственного назначения», где представлены данные по установленной мощности, мощности наибольшего электродвигателя, активные и реактивные нагрузки дневного и вечернего максимумов на вводе, коэффициенты сезонности. Эти данные помещены в приложении (не в полном объеме).

Нагрузку уличного освещения определяют по нормам в зависимости от покрытия и ширины проезжей части дороги, т.е. удельная мощность осветительных установок составляет от 3,0 до 13,0 Вт на 1 м длины. Мощность для наружного освещения территории хозяйственных центров и др. объектов определяется из расчета 250 Вт на помещение и 3 Вт на 1 м длины периметра двора, для общественнных площадей и торговых центров - 0,5 Вт на 1 кв.м.

Расчетные нагрузки прочих потребителей в сельской местности принимаются из проектов электроснабжения этих объектов или по заявкам. В заявке указывается: суммарная установленная мощность электроприемников, расчетная дневная и вечерняя нагрузка, коэффициент мощности предприятия в дневной и вечерний максимум нагрузки, сменность и сезонность его работы.

Если имеются реальные графики нагрузок объектов, можно определить все величины, необходимые для проектирования. Из графика электрических нагрузок, построенного на основании имеющихся сменных или суточных технологических графиков работы силового, нагревательного и осветительного электрооборудования, определяется получасовой максимум нагрузки с учетом средних коэффициентов загрузки электроприемников. продолжительность действия нагрузки, ч.

Зная коэффициент мощности нагрузки cosφ в период максимума, определяют полную расчетную мощность

Для определения расчетной нагрузки крупных потребителей (например, животноводческие и птицеводческие фермы и комплексы) целесообразно пользоваться методом упорядоченных диаграмм.

Расчетную мощность на шинах ТП 10/0,4 кВ для проектируемого населенного пункта определяют по нагрузкам отходящих линий 0,4/0,22 кВ. Все потребители отходящих линий делят на группы (жилые дома, производственные, коммунально-бытовые и др. объекты), внутри которых собраны однородные нагрузки, не отличающиеся друг от друга более чем в 4 раза. Для каждой группы определяют расчетную мощность (по коэффициентам одновременности) и, суммируя мощности этих групп, табличным методом (по добавкам мощностей) получают нагрузку ТП 10/0,4 кВ. Эти же результаты можно получить при суммировании нагрузок головных участках отходящих линий 0,4/0,22 кВ, предварительно определив мощности всех участков каждой из линий.

Мощность трансформаторов на подстанции определяют по экономическим интервалам нагрузки, которые составлены по условиям нормальной работы трансформаторов с учетом допустимых систематических перегрузок в соответствии с видом нагрузки, сезонам и среднесуточной температурой.

Однотрансформаторная подстанция 10/0,4 кВ выбирается с мощностью, удовлетворяющей условию

S ЭН £ S РАСЧ £ S ЭВ , (5.8)

где S ЭН, S ЭВ - нижняя, верхняя границы интервалов нагрузки, кВА;

S РАСЧ - расчетная (максимальная) нагрузка подстанции, кВА.

Мощность трансформаторов на двухтрансформаторной подстанции определяют по условиям их работы как в нормальном, так и в послеаварийном режимах, т.е. работа обоих трансформаторов и одного трансформатора на обе секции шин.

В нормальном режиме мощность трансформаторов при равномерной их загрузке определяют по условию

S ЭН < 0,5 S РАСЧ < S ЭВ , (5.9.)

В послеаварийном режиме мощность трансформатора S ТР , выбранная по условию (5.9), проверяется для следующих ситуаций.

Резервирование по сетям 0,4/0,22 кВ отсутствует, тогда

(5.10.)

где K ПЕР - коэффициент допустимых послеаварийных перегрузок.

Мощность трансформатора S ТР при наличии резервирования по сетям 0,4/0,22 кВ определяют для двух вариантов:

при отключении одного из трансформаторов на проектируемой подстанции

(5.11.)

при отключении резервируемой соседней подстанции по сетям 0,4/022 кВ

(5.12.)

где S’ рез и S” рез - соответственно нагрузка проектируемой ТП, автоматически резервируемая по сетям 0,4/022 кВ и наибольшая дополнительная нагрузка, автоматически резервируемая трансформаторами проектируемой ТП при исчезновении питания на соседней.

Число ТП в населенном пункте или на конкретном объекте зависит от его суммарной мощности, плотности нагрузки и допустимых потерь напряжения. Приближенно число ТП можно определить по эмпирической формуле, если протяженность объекта электроснабжения превышает 0,5 км

;

где Р ∑ - суммарная нагрузка, кВт; В=0,6...0,7 - постоянный коэффициент;

Du - допустимые потери напряжения в сети 0,38/0,22 кВ,%;

P 0 - плотность нагрузки объекта, кВт/кв.км.

Координаты ТП определяют по выражениям:

; (5.14.)

где Р i - расчетная нагрузка на вводе i -го потребителя или группы, кВт;

X i , Y i - расстояния до потребителей или их групп по осям координат, км;

n - число потребителей.

Допустимые потери напряжения в элементах электрических сетей определяют расчетным путем по нормируемым отклонениям напряжения у потребителей (ГОСТ 13109-97), по уровню напряжения в центре питания в момент максимума и минимума нагрузок и при наличии средств регулирования напряжения. Согласно НТПС допустимые потери напряжения в сетях 0,4/0,22 кВ составляют 8%.

Определив число и места расположения ТП, выбирают количество отходящих линий 0,4/0,22 кВ, трассы их прохождения. Составляют расчетные схемы ВЛ 0,4 кВ с нанесением нагрузок потребителей дневных и вечерних, нумеруют расчетные участки и проставляют их длину. Для каждого участка линии определяют мощности и определяют сечение проводов по экономическим интервалам нагрузок с последующей проверкой по допустимым потерям напряжения.

В практике проектирования и эксплуатации кабельных линий электропередачи напряжением 0,4...10 кВ и электропроводок часто возникает необходимость выбора сечений жил силовых кабелей и проводов по условиям нагрева (длительно допустимому току нагрузки) с последующей проверкой на допустимое отклонение напряжение у потребителя.

Несмотря на наличие в настоящее время у большинства проектных организаций современной вычислительной техники, ее использование в ряде случаев для такого вида расчетов нецелесообразно. Для снижения затрат труда на эти расчеты и для расчетов в условиях эксплуатации рекомендуется использовать номографический метод определения сечений жил кабелей и проводов по условиям нагрева и отклонения напряжения.

Номограммы для определения сечений жил силовых кабелей и проводов кабельных, воздушных линий электропередачи напряжением 0,4...10 кВ и электропроводок приведены в справочной литературе.

Конструкцию электросети и тип ТП 10/0,4 кВ выбирают по типовым проектам института «РОСЭП» Минэнерго РФ.

Электрическую сеть 0,4/0,22 кВ проверяют при пуске асинхронных короткозамкнутых электродвигателей большой мощности, которые создают в этом режиме значительные потери напряжения по сравнению с нормальной работой сети.

Комплектные ТП 10/0,4 кВ, изготавливаемые серийно, выпускаются с определенным набором аппаратов защиты, параметры которых заданы типовыми проектами. Это обстоятельство требует в необходимых случаях предусматривать замену аппаратов защиты линий электропередач 0,4 кВ. Выбор параметров срабатывания аппаратов защиты в сетях напряжением до 1000 В связан с выбором сечения проводников и кабелей.

В соответствии с ПУЭ параметры срабатывания аппаратов защиты выбираются по условиям обеспечения быстродействия и селективности защиты электрической сети.

Токи к.з. (трехфазный, двухфазный, однофазный) в сетях 0,4/0,22 кВ определяют для выбора аппаратов, проводников и проверки чувствительности защит.

Полное сопротивление системы представляет собой результирующее сопротивление элементов сети 10 кВ от выводов трансформатора до источника питания. При расчетах токов к.з. в сети 0,4 кВ сопротивление сети 10 кВ (и более высокого напряжения) иногда принимают равным нулю, так как при приведении к напряжению 0,4 кВ сопротивления элементов сети 10 кВ уменьшаются примерно в 625 раз.

Способы передачи электрических мощностей между высоковольтным оборудованием предприятий энергетики коротко изложены . А здесь рассмотрим работу схем низшего напряжения.

Линии электропередач

Преобразования высоковольтной энергии заканчиваются в трансформаторах с выходным напряжением 380/220 вольт. От них электричество поступает по кабельным или воздушным линиям к потребителям. Причем кабель чаще всего используется там, где нельзя устанавливать инженерные сооружения — опоры.

Кабельные линии при эксплуатации создают в сети реактивную нагрузку емкостного характера, которая на протяженных маршрутах сильно влияет на качество электроэнергии, изменяя cosφ схемы. На коротких расстояниях кабель может работать как компенсация потерь электроэнергии от индуктивных нагрузок, создаваемых мощными электродвигателями.

Воздушные ЛЭП используются для питания удаленных потребителей. Провода фаз воздушных линий разнесены между собой на значительное расстояние. Они практически не создают реактивное сопротивление.

На фото ниже показана опора линии 0,4кВ с обычными проводами в сельской местности. Это уже устаревшая, но довольно надежная конструкция.

Сейчас в стране идет массовая замена проводов на , которые обладают большей безопасностью, уменьшают предпосылки воровства электричества. При реконструкции старых линий часто проводят замену отработавших свой ресурс опор.

На фотографии показана воздушная ЛЭП с самонесущими проводами в жилом секторе.

По каким схемам производится передача электроэнергии потребителю в сети 0,4 кВ

Безопасность эксплуатации электрического оборудования во многом зависит от способа его подключения к контуру заземления.

Во время прошлого столетия в стране использовалась схема питания потребителей, которую принято обозначать индексами TN-C. Это самая дешевая и опасная система заземления. От нее сейчас избавляются, но это дорогостоящий и длительный процесс.

ГОСТ-ом Р 50571.2-94 определены системы заземления, которые классифицируют: IT, TT, TN-S, TN-C, TN-C-S.

В схеме I-T нулевой провод трансформатора не зеземляется и поступает напрямую к распределительному устройству потребителей электроэнергии.

У системы Т-Т нулевая клемма трансформатора заземлена. Корпуса всех электроприемников в обеих схемах по требованиям безопасности должны быть подключены к контуру заземления здания, где они размещены.

Система TN-C использует зануление корпусов приборов без подключения их к контуру заземления. При таком способе в случае пробоя изоляции электроприемника на корпус создается короткое замыкание, которое ликвидируется защитными автоматами или предохранителями.

Система TN-C-S более безопасна. У нее задействован контур заземления здания, в котором работают электрические приборы. Во время повреждения их изоляции создаются токи утечки на контур земли через РЕ-проводники. Неисправность схемы отключается УЗО либо дифавтоматами.

Система TN-S предусматривает подключение корпусов электроприборов к заземляющему контуру трансформаторной подстанции по отдельной фазе ЛЭП. Это самое дорогое решение, но наиболее безопасное. Техническое состояние трансформаторной подстанции с линиями электропередач, включая электрическое сопротивление контура заземления, периодически замеряется специалистами и всегда поддерживается в исправном состоянии.

Потери при передаче электроэнергии в электрических сетях

Во время транспортировки электрической энергии часть ее расходуется на сопутствующие процессы, например, на нагрев металла проводников, утечки через изоляцию. Они связаны с технологией передачи электричества потребителям.

Кроме технологических потерь недополучение электроэнергии может быть связано:

с обыкновенными хищениями;

ошибками приборов учета;

неправильными расчетами подразделениями энергосбыта.

Международные эксперты определили, что относительная величина потерянной энергии от произведенной должна быть до 5%. По статистике этот показатель у государств Западной Европы ограничен 7%, для России он колеблется в пределах 11 - 13%, а в Беларуси — 11,13%.

Анализом технических потерь определено, что 78% их происходит в электросетях с напряжением 110 кВ и ниже, причем 33,5% выявлено в сетях 0,4÷10 кВ.

Причины технологических потерь

Правила выбора сечения тоководов

Тепловые выделения электропроводов напрямую связаны с их электрическим сопротивлением. Заниженное поперечное сечение увеличивает его и создает дополнительные затраты электроэнергии.

При соединениях проводов используются разные технические приемы. Следует понимать, что при наложении двух металлических поверхностей токопроводов через площадку их соприкосновения протекает электроток. В месте такого контакта возникает .

У линейных контактов оно меньше, чем у точеных, но больше, чем у поверхностных.

Состояние контактов

На состояние переходного сопротивления влияют:

вид металла соединяемых деталей;

чистота контактных поверхностей и качество их обработки;

величина «ужима» и ряд других факторов.

Электрическая энергия при транспортировке проходит сквозь огромное количество контактных соединений. Поддержание их в хорошем, исправном состоянии снижает потери, а небрежные приемы монтажа обеспечивают затраты. Чтобы их снизить в процессе эксплуатации проводят периодические профилактические работы, а в интервалах между ними осуществляют визуальное наблюдение за тепловыми выделениями внутри контактных соединениях с помощью тепловизоров.

Компенсация потерь электроэнергии от реактивных мощностей

Для повышения качества передачи электрической энергии проводится регулирование напряжения компенсирующими устройствами с созданием допустимого резерва. При таком способе генерируемые мощности суммируются с мощностями компенсирующих устройств. Основные возможности компенсации показаны на рисунке.

Компенсация потерь электроэнергии особенно актуальна на предприятиях с большим количеством асинхронных двигателей.

Способы снижения потерь

Предприятия, предоставляющие услуги по передаче электроэнергии, заинтересованы в ее качестве. Оно достигается:

сокращением протяженности ЛЭП;

применением трехфазных линий по всей длине;

заменой открытых проводов на самонесущие изолированные конструкции;

использованием проводников с максимально допустимым сечением для пропуска критических нагрузок;

реконструкцией трансформаторного оборудования на устройства с меньшими активными и реактивными потерями;

дополнительным монтажом в схемы 0,4 кВ трансформаторов, снижающих протяженность ЛЭП и потери мощности в них;

внедрением средств автоматизации и телемеханики;

использованием новых средств измерения с улучшенными метрологическими характеристиками и повышением точности их обработки.

• повышение безопасности при строительстве и эксплуатации;
• применение конструкций, элементов и оборудования, обеспечивающих надежность, оптимальные затраты при строительстве, техническом перевооружении и обслуживании в течение срока службы;
• создание необслуживаемых и компактных воздушных линий.

Требования к воздушным линиям 0,4 кВ:

ВЛ 0,4 кВ должна выполняться в трехфазном 4-проводном исполнении по радиальной схеме проводами одного сечения по всей длине линии (магистрали) от подстанций 10/0,4 кВ.

ВЛ 0,4 кВ выполняются только с использованием самонесущих изолированных проводов.

Протяженность линий должна ограничиваться техническими условиями по критерию качества напряжения, надежности электроснабжения потребителя и экономическими показателями (техническими потерями электроэнергии в линии и затратами на ее распределение).

На вводах к абонентам устанавливать устройства для ограничения потребляемой мощности (совместная работа с энергосбытовой организацией). Устройства ограничения мощности должны обеспечивать автоматическое отключение абонента от электрической сети в случае превышения мощности его электроустановок и обратное включение с выдержкой времени.

Самонесущие изолированные провода: надежность, качество и безопасность

Задачу поддержания технического состояния сетей на современном уровне невозможно решить без применения на ВЛ новых, более совершенных конструкций и технологий. Взамен традиционных конструктивных исполнений с неизолированными проводами, которые обладают высокой аварийностью, низкой надежностью получили линии с изолированными проводами (СИП).

Основу воздушной линии с изолированными проводами (ВЛИ) составляют изолированные фазные провода, скрученные в жгут вокруг изолированного или неизолированного нулевого несущего провода (СИП), при этом все механические воздействия на провода воспринимаются несущим проводом.

По сравнению с неизолированными проводами СИП имеют большие преимущества:

• возможность совместной подвески на опорах с телефонными линиями;
• возможность применения опор действующих типовых проектов и опор меньшей высоты (согласно ПУЭ подвеска СИП разрешена на высоте 4 м, а неизолированных проводов на высоте 6 м);
• сокращение эксплуатационных расходов за счет исключения систематической расчистки трасс, замены поврежденных изоляторов, сокращения объемов аварийно-восстановительных работ;
• высокая безопасность обслуживания, отсутствие риска поражения током при касании проводов, находящихся под напряжением;
• практическая невозможность короткого замыкания между фазными проводами и нулевым проводом или на землю;
• меньший вес и большая длительность налипания снега, повышенная надежность в зонах интенсивного гололедообразования, уменьшение не менее, чем на 30% гололедноветровых нагрузок на опоры;
• снижение падения напряжения вследствие малого реактивного сопротивления (0,1 Ом/км по сравнению с 0,35 Ом/км для неизолированных проводов);
• возможность прокладки по фасадам зданий;
• исключение опасности возникновения пожаров в случае падения проводов на землю;
• уменьшение безопасных расстояний до зданий и других инженерных сооружений;
• возможность совместной подвески на одной опоре самонесущих изолированных проводов 0,4/10 кВ и самонесущего изолированного кабеля на напряжение 10-35 кВ;
• использование этих проводов практически исключает хищения: как электроэнергии, так и самих проводов.

Реклоузеры

Реклоузеры - это высокотехнологичные аппараты, объединяющие в себе передовые технологии в области вакуумной коммутационной техники и микропроцессорной защиты распре делительных сетей. Данные аппараты обладают целым рядом специфических особенностей, которые позволяют применять их для решения самых разных задач.

По результатам проведения научно-технического совета, во II квартале 2007 года принято решение о применении реклоузеров для секционирования и автоматического управления переключениями в сетях 6-10 кВ.

С применением реклоузеров появилась возможность автоматизировать следующие сетевые сервисы:

• оперативные переключения в распределительной сети
• отключение поврежденного участка
• повторное включение линии (тройное АПВ)
• выделение поврежденного участка
• восстановление питания на неповрежденных участках сети
• сбор информации о параметрах режимов работы электрической сети