Phân loại mạng điện

Các mạng điện được phân loại theo một số chỉ số đặc trưng cho cả mạng nói chung và các đường truyền riêng lẻ (PTL).

Theo bản chất của dòng điện

Mạng AC và DC được phân biệt bằng dòng điện.

AC 50 Hz ba pha có một số ưu điểm so với DC:

• khả năng biến đổi từ điện áp này sang điện áp khác trong phạm vi rộng;

• khả năng truyền công suất lớn trên một khoảng cách dài, đạt được. Điều này đạt được bằng cách chuyển đổi điện áp của máy phát điện thành điện áp cao hơn để truyền tải điện dọc theo đường dây và chuyển đổi điện áp cao trở lại điện áp thấp tại điểm nhận. Trong phương pháp truyền tải điện này, tổn thất trên đường dây giảm đi vì chúng phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong đường dây, và dòng điện cho cùng một công suất càng nhỏ thì điện áp càng cao;

• với dòng điện xoay chiều ba pha, cấu tạo của động cơ điện không đồng bộ rất đơn giản và chắc chắn (không có bộ góp). Cấu tạo của máy phát điện xoay chiều đồng bộ cũng đơn giản hơn máy phát điện một chiều (không có bộ thu nhiệt, v.v.);

Nhược điểm của AC là:

• nhu cầu tạo ra công suất phản kháng, chủ yếu cần thiết để tạo ra từ trường của máy biến áp và động cơ điện. Nhiên liệu (trong TPP) và nước (trong HPP) không được tiêu thụ để tạo ra năng lượng phản kháng, nhưng dòng điện phản kháng (dòng điện từ hóa) chạy qua đường dây và cuộn dây của máy biến áp là vô ích (theo nghĩa sử dụng đường dây để truyền năng lượng hoạt động) nó làm chúng quá tải, gây ra tổn thất công suất tác dụng trong chúng và hạn chế công suất tác dụng truyền đi. Tỷ lệ công suất phản kháng trên công suất tác dụng đặc trưng cho hệ số công suất của hệ thống lắp đặt (hệ số công suất càng thấp thì mạng điện được sử dụng càng kém);

• bộ tụ bù hoặc bộ bù đồng bộ thường được sử dụng để tăng hệ số công suất, khiến việc lắp đặt AC trở nên đắt đỏ hơn;

• việc truyền tải công suất rất lớn trên khoảng cách xa bị hạn chế bởi tính ổn định của hoạt động song song của các hệ thống điện mà giữa đó công suất được truyền tải.

Ưu điểm của dòng điện một chiều bao gồm:

• không có thành phần dòng phản ứng (có thể sử dụng toàn bộ dòng);

• điều chỉnh thuận tiện và trơn tru trong một loạt các số vòng quay của động cơ DC;

• mô-men xoắn khởi động cao trong động cơ nối tiếp, được ứng dụng rộng rãi trong lực kéo điện và cần cẩu;

• khả năng điện phân, vv

Nhược điểm chính của DC là:

• không thể chuyển đổi bằng phương tiện đơn giản của dòng điện trực tiếp từ điện áp này sang điện áp khác;

• không thể tạo ra các máy phát điện một chiều điện áp cao (HV) để truyền tải điện trên một khoảng cách tương đối dài;

• khó khăn trong việc thu được dòng điện một chiều HV: vì mục đích này, cần phải chỉnh lưu dòng điện xoay chiều của điện áp cao và sau đó tại điểm tiếp nhận biến nó thành dòng điện xoay chiều ba pha. Ứng dụng chính bắt nguồn từ mạng điện xoay chiều ba pha. Với một số lượng lớn máy thu điện một pha, các nhánh một pha được tạo ra từ mạng ba pha. Ưu điểm của hệ thống điện xoay chiều ba pha là:

• việc sử dụng hệ thống ba pha để tạo ra từ trường quay giúp thực hiện các động cơ điện đơn giản;

• trong hệ thống ba pha, tổn thất điện năng ít hơn trong hệ thống một pha. Bằng chứng của tuyên bố này được đưa ra trong Bảng 1.

Bảng 1. So sánh hệ thống ba pha (ba dây) với một pha (hai dây)

Như có thể thấy từ bảng (hàng 5 và 6), dP1= 2dP3 và dQ1= 2dQ3, tức là tổn thất điện năng trong hệ thống một pha ở cùng công suất S và hiệu điện thế U lớn gấp đôi. Tuy nhiên, trong hệ thống một pha có hai dây và trong hệ thống ba pha - ba dây.

Để lượng tiêu hao kim loại như nhau, cần giảm tiết diện dây dẫn của đường dây ba pha so với đường dây một pha 1,5 lần. Cùng một số lần sẽ có điện trở lớn hơn, tức là. R3= 1,5R1... Thay giá trị này vào biểu thức của dP3, ta được dP3 = (1,5S2/ U2)R1, tức là tổn thất công suất tác dụng trên đường dây một pha là 2 / 1,5 = 1,33 lần so với đường dây ba pha.

sử dụng DC

Mạng DC được xây dựng để cung cấp năng lượng cho các doanh nghiệp công nghiệp (xưởng điện phân, lò điện, v.v.), giao thông điện đô thị (xe điện, xe đẩy, tàu điện ngầm). Để biết thêm chi tiết xem tại đây: DC được sử dụng ở đâu và như thế nào

Điện khí hóa vận tải đường sắt được thực hiện trên cả dòng điện một chiều và xoay chiều.

Dòng điện một chiều cũng được sử dụng để truyền năng lượng trên một khoảng cách dài, vì việc sử dụng dòng điện xoay chiều cho mục đích này có liên quan đến khó khăn trong việc đảm bảo hoạt động song song ổn định của các máy phát điện của nhà máy điện. Tuy nhiên, trong trường hợp này, chỉ có một đường dây truyền tải hoạt động trên dòng điện một chiều, ở đầu cung cấp dòng điện xoay chiều được chuyển đổi thành dòng điện một chiều và ở đầu nhận, dòng điện một chiều được đảo ngược thành dòng điện xoay chiều.

Dòng điện một chiều có thể được sử dụng trong các mạng truyền tải với dòng điện xoay chiều để tổ chức kết nối hai hệ thống điện dưới dạng dòng điện một chiều — truyền năng lượng không đổi với độ dài bằng 0, khi hai hệ thống điện được kết nối với nhau thông qua khối chỉnh lưu-biến áp. Đồng thời, độ lệch tần số trong mỗi hệ thống điện thực tế không ảnh hưởng đến công suất truyền tải.

Nghiên cứu và phát triển hiện đang được tiến hành trên truyền tải điện xung, trong đó điện năng được truyền đồng thời bằng dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều trên một đường dây điện chung. Trong trường hợp này, nó nhằm mục đích đặt lên cả ba pha của đường dây truyền tải điện xoay chiều một số điện áp không đổi đối với đất, được tạo ra bằng cách lắp đặt máy biến áp ở các đầu của đường dây truyền tải.

Phương pháp truyền tải điện này cho phép sử dụng tốt hơn lớp cách điện của đường dây điện và tăng khả năng mang điện so với truyền tải dòng điện xoay chiều, đồng thời cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn nguồn điện từ đường dây điện so với truyền tải dòng điện một chiều.

Bằng điện áp

Theo điện áp, các mạng điện được chia thành các mạng có điện áp lên đến 1 kV và trên 1 kV.

Mỗi mạng điện được đặc trưng bởi điện áp định mức, đảm bảo hoạt động bình thường và tiết kiệm nhất của thiết bị.

Phân biệt điện áp danh định của máy phát điện, máy biến áp, mạng và máy thu điện. Điện áp danh định của mạng trùng với điện áp danh định của người tiêu dùng năng lượng và điện áp danh định của máy phát điện, theo các điều kiện bù tổn thất điện áp trong mạng, được lấy cao hơn 5% so với điện áp danh định của mạng.

Điện áp định mức của máy biến áp được đặt cho cuộn sơ cấp và thứ cấp của nó khi không tải. Do cuộn sơ cấp của máy biến áp là một máy thu điện, đối với máy biến áp tăng áp, điện áp danh định của nó được lấy bằng điện áp danh định của máy phát và đối với máy biến áp hạ áp - điện áp danh định của máy phát. mạng.

Điện áp của cuộn thứ cấp của máy biến áp cung cấp cho mạng đang tải phải cao hơn 5% so với điện áp danh định của mạng. Do có tổn thất điện áp trong chính máy biến áp khi mang tải nên điện áp định mức (tức là điện áp hở mạch) của cuộn thứ cấp của máy biến áp được lấy cao hơn 10% so với điện áp lưới định mức.

Bảng 2 cho biết điện áp pha-pha danh định của mạng điện ba pha có tần số 50 Hz. Các mạng điện theo điện áp được chia thành các mạng điện áp thấp (220–660 V), trung bình (6–35 kV), cao (110–220 kV), cực cao (330–750 kV) và siêu cao (1000 kV trở lên).

Bảng 2. Điện áp tiêu chuẩn, kV, theo GOST 29322–92

Trong giao thông vận tải và công nghiệp, các điện áp không đổi sau đây được sử dụng: đối với mạng trên cao cấp điện cho xe điện và xe đẩy - 600 V, xe điện ngầm - 825 V, đối với các tuyến đường sắt điện khí hóa - 3300 và 1650 V, các mỏ lộ thiên được phục vụ bằng xe đẩy và điện đầu máy xe lửa được cung cấp từ các mạng tiếp xúc 600, 825, 1650 và 3300 V, vận tải công nghiệp ngầm sử dụng điện áp 275 V. Mạng lò hồ quang có điện áp 75 V, nhà máy điện phân 220-850 V.

Theo thiết kế và vị trí

Mạng trên không và cáp, hệ thống dây điện và dây điện khác nhau về thiết kế.

Theo vị trí, các mạng được chia thành bên ngoài và bên trong.

Các mạng bên ngoài được thực hiện với dây và cáp trần (không cách điện) (ngầm, dưới nước), bên trong - với cáp, dây trần và cách điện, xe buýt.

Theo tính chất tiêu dùng

Theo tính chất của tiêu thụ, đô thị, công nghiệp, nông thôn, đường sắt điện khí hóa, đường ống dẫn dầu khí và hệ thống điện được phân biệt.

Theo lịch hẹn

Tính đa dạng và phức tạp của mạng điện dẫn đến việc thiếu một cách phân loại thống nhất và sử dụng các thuật ngữ khác nhau khi phân loại mạng theo mục đích, vai trò và chức năng thực hiện trong sơ đồ cung cấp điện.

NSE Mạng lưới điện được chia thành mạng đường trục và mạng phân phối.

Cột sống được gọi là mạng điện hợp nhất các nhà máy điện và đảm bảo chức năng của chúng như một đối tượng điều khiển duy nhất, đồng thời cung cấp năng lượng từ các nhà máy điện. Chi nhánh gọi là lưới điện. cung cấp phân phối điện từ một nguồn điện.

Trong GOST 24291-90, mạng điện cũng được chia thành mạng đường trục và mạng phân phối.Ngoài ra, mạng lưới đô thị, công nghiệp và nông thôn được phân biệt.

Mục đích của mạng lưới phân phối là phân phối thêm điện từ trạm biến áp của mạng đường trục (một phần cũng từ các thanh dẫn điện áp phân phối của các nhà máy điện) đến các điểm trung tâm của mạng lưới đô thị, công nghiệp và nông thôn.

Giai đoạn đầu tiên của mạng lưới phân phối công cộng là 330 (220) kV, giai đoạn thứ hai - 110 kV, sau đó điện được phân phối qua mạng lưới cung cấp điện cho người tiêu dùng cá nhân.

Theo các chức năng mà chúng thực hiện, các mạng đường trục, cung cấp và phân phối được phân biệt.

Mạng chính 330 kV trở lên thực hiện các chức năng hình thành các hệ thống năng lượng thống nhất.

Các mạng cung cấp điện được thiết kế để truyền tải điện từ các trạm biến áp của mạng lưới đường cao tốc và một phần các thanh cái 110 (220) kV của các nhà máy điện đến các điểm trung tâm của mạng phân phối - các trạm biến áp khu vực. mạng lưới giao hàng thường đóng cửa. Trước đây, điện áp của các mạng này là 110 (220) kV, gần đây điện áp của các mạng điện theo quy định là 330 kV.

Mạng lưới phân phối được thiết kế để truyền tải điện trong khoảng cách ngắn từ các xe buýt điện áp thấp của các trạm biến áp huyện đến người tiêu dùng công nghiệp đô thị và nông thôn. Các mạng phân phối như vậy thường mở hoặc hoạt động ở chế độ mở. Trước đây, các mạng như vậy được thực hiện ở điện áp 35 kV trở xuống, và bây giờ - 110 (220) kV.

Mạng lưới điện cũng được chia thành địa phương và khu vực, ngoài ra còn có mạng lưới cung cấp và phân phối. Mạng cục bộ bao gồm 35 kV trở xuống và mạng khu vực — 110 kV trở lên.

Ăn là đường dây đi từ điểm trung tâm đến điểm phân phối hoặc trực tiếp đến các trạm biến áp không phân phối điện dọc theo chiều dài của nó.

Chi nhánh một đường dây được gọi, trong đó một số trạm biến áp hoặc lối vào hệ thống lắp đặt điện tiêu dùng được kết nối dọc theo chiều dài của chúng.

Theo mục đích trong sơ đồ điện, các mạng cũng được chia thành cục bộ và khu vực.

cho người dân địa phương bao gồm các mạng có mật độ phụ tải thấp và điện áp đến và bằng 35 kV. Đó là mạng lưới đô thị, công nghiệp và nông thôn. Các ống lót sâu 110 kV chiều dài ngắn cũng được phân loại là mạng cục bộ.

Mạng điện huyện diện tích lớn và có điện áp từ 110 kV trở lên. Thông qua mạng lưới khu vực, điện được truyền từ các nhà máy điện đến nơi tiêu thụ, đồng thời cũng được phân phối giữa các trạm biến áp giao thông và công nghiệp lớn trong khu vực cung cấp cho mạng lưới địa phương.

Mạng vùng bao gồm các mạng chính của hệ thống điện, các đường dây truyền tải chính liên lạc nội bộ và liên hệ thống.

Mạng lõi cung cấp thông tin liên lạc giữa các nhà máy điện và với các trung tâm tiêu thụ khu vực (các trạm biến áp khu vực). Chúng được thực hiện theo các sơ đồ đa mạch phức tạp.

Đường dây điện thân cây Giao tiếp trong hệ thống cung cấp giao tiếp giữa các nhà máy điện nằm riêng biệt với lưới điện chính của hệ thống điện, cũng như giao tiếp giữa những người sử dụng lớn ở xa với các điểm trung tâm. Đây thường là đường dây trên không 110-330 kV và lớn hơn với chiều dài lớn.

Theo vai trò của chúng trong sơ đồ cung cấp điện, mạng lưới cung cấp điện, mạng lưới phân phối và mạng lưới chính của hệ thống điện khác nhau.

nuôi dưỡng được gọi là các mạng mà qua đó năng lượng được cung cấp cho trạm biến áp và RP, phân bổ — các mạng mà các trạm biến áp hoặc trạm biến áp được kết nối trực tiếp (thường đây là các mạng có điện áp lên đến 10 kV, nhưng các mạng phân nhánh thường có điện áp cao hơn cũng đề cập đến các mạng phân phối nếu một số lượng lớn các trạm biến áp tiếp nhận được kết nối với chúng). Đến các mạng chính bao gồm các mạng có điện áp cao nhất, trên đó các kết nối mạnh nhất được thực hiện trong hệ thống điện.