Электрические сети
Помимо электростанций важными элементами энергосистем являются подстанции и линии электропередачи.
Подстанции являются теми элементами ЭС, через которые присоединяются электростанции к сетям и соединяются между собой сети различных напряжений. От подстанций, кроме того, в большинстве случаев осуществляется непосредственное снабжение потребителей электроэнергией.
Сети, связывающие между собой электрические станции и подстанции, разделяют на районные и распределительные или местные.
Под районными понимают электрические сети, связывающие между собой электростанции и наиболее крупные подстанции ЭС, распределяющие электроэнергию по территории крупных районов, а под распределительными (местными) - сети, передающие электроэнергию непосредственно к местам потребления и к присоединенным там приемникам электроэнергии.
Электрические сети характеризуются номинальным напряжением. Применяемые в России номинальные напряжения переменного тока охватывают очень широкий диапазон - от 127 В до 750 кВ.
Области применения номинальных напряжений электрических сетей вкратце таковы.
Для внутрицеховых сетей промышленных предприятий применяются линейные напряжения 380 и 660 В. Фазное напряжение 220 В используется главным образом для питания осветительной нагрузки, а также бытовых
электроприемников.
Напряжение 220/127 В применяется в настоящее время крайне редко, например, в старых городских районах и небольших поселках, электрические сети которых не подвергались реконструкции. Оно может применяться также на промышленных предприятиях для питания электрического освещения в тех случаях, когда силовая нагрузка питается от сети напряжением 660 В.
Напряжение 10 кВ является наиболее распространенным напряжением распределительных сетей выше 1000 В на предприятиях и в городах. Напряжение 6 кВ широко использовалось ранее на этих же объектах, оно используется также и ныне в сетях, не подвергавшихся реконструкции, а также в тех случаях, когда от сети питаются электроприемники с номинальным напряжением 6 кВ (например, электродвигатели). На напряжении 3 кВ электрические сети сооружались ранее, в настоящее время оно не обеспечивает необходимой пропускной способности и не используется при сооружении новых сетей. Напряжение 20 кВ имеет крайне ограниченное применение в городских и сельских сетях; новые сети этого напряжения в настоящее время не сооружаются.
Напряжение 35 - 110 кВ применяется для питания предприятий и крупных городов, причем напряжение 110 кВ применяется все более широко, а области применения напряжения 35 кВ сужаются. Как питающее напряжение крупных промышленных предприятий используется также и 220 кВ, а в некоторых случаях 330 кВ и выше. В основном же напряжения 220 и 330 кВ используются в районных системообразующих сетях. В небольших маломощных системах в этих сетях может использоваться и напряжение 110 кВ. Напряжение 330 кВ используется также для сравнительно непротяженных межсистемных связей при объединении энергосистем (например, Колэнерго с Карелэнерго), а напряжения 500 и 750 кВ - для межсистемных связей большой протяженности и мощности (например, Ленэнерго - Тверьэнерго).
Электрические сети могут быть конструктивно выполнены с помощью воздушных линий (ВЛ), кабельных линий (КЛ), токопроводов, изолированных проводов и шнуров.
Воздушными линиями электрических сетей называются линии электропередачи, расположенные на открытом воздухе. Воздушными выполняются линии межсистемных связей 330 - 750 кВ, линии 110 - 330 кВ основной сети энергосистемы, линии 35 - 220 кВ и выше, питающие электроэнергией промышленные предприятия, линии 6 - 20 кВ
распределительных сетей в небольших населенных пунктах и сельских районах, а также линии сетей 380/220 В в небольших населенных пунктах.
ВЛ состоят из трех основных элементов: проводов, изоляторов и опор.
Для сооружения ВЛ используются неизолированные провода, изготовленные из алюминия и его сплавов, меди и ее сплавов и из стали. В зарубежной практике для ВЛ 380/220 В применяются изолированные самонесущие провода. В последние годы такие провода для ВЛ этого напряжения начали применяться и в России.
Провода ВЛ крепятся на опорах с помощью изоляторов,
предназначенных для электрической изоляции проводов от опор. Линейные изоляторы изготовляются из фарфора и из закаленного стекла.
Опоры ВЛ изготовляют из дерева, металла и железобетона. Выбор того или иного материала для опор обусловливается условиями механической прочности, экологическими соображениями, наличием соответствующего материала в районе сооружения ВЛ, а иногда и эстетическими соображениями.
Кабельные линии электропередачи выполняются с помощью кабелей. Кабелем называют изолированную по всей длине металлическую многопроволочную токоведущую жилу или несколько скрученных вместе взаимно изолированных жил, имеющих общую герметичную оболочку. Кабели изготавливаются как на напряжение до 1кВ, так и на напряжения 6... 220 кВ. Наиболее распространенными являются кабельные сети напряжением до 1 кВ и 6 - 10 кВ. Кабели 20, 35 и 110 кВ применялись до недавнего времени, главным образом, в системах электроснабжения городов. В последние десятилетия кабели 110 и 220 кВ начали использоваться и в системах электроснабжения крупных предприятий. Кроме того, в последние годы кабели 220 кВ начали применяться и в системах электроснабжения таких городов, как Москва и Санкт-Петербург.
В зависимости от конструкции и номинального напряжения линии электропередачи кабели выполняются однофазными - одножильными или трехфазными - с тремя или четырьмя жилами (четвертая жила - нулевой провод трехфазной сети). Четырехжильными изготавливаются кабели на напряжение до 1 кВ, трехжильными - на напряжение до 35 кВ включительно, одножильными - на напряжение 110 и 220 кВ.
Кабели вне зданий прокладываются в траншеях или кабельных сооружениях: туннелях, блоках, эстакадах, галереях, подвалах и др. Способ прокладки кабелей выбирается в зависимости от их количества, условий трассы КЛ, наличия или отсутствия газов тяжелее воздуха, степени загрязненности почвы, экономических факторов и т. п.
При необходимости передачи в одном направлении больших потоков мощности, характерных для современных крупных предприятий, использование кабелей становится нецелесообразным как с экономической точки зрения, так и с точки зрения надежности питания. В связи с этим на промышленных предприятиях получил распространение особый вид сетей, называемый токопроводами (в сетях до 1000 В - шинопроводами). На напряжениях 6. 35 кВ применяются гибкие и жесткие токопроводы, т. е. токопроводы, изготовляемые из гибких или жестких шин. В сетях напряжением до 1000 В применяются комплектные токопроводы, выполненные из жестких шин - шинопроводов.
