Слаботочная сеть

Трехфазный распределительный трансформатор, монтируемый на столбе. Низковольтные фидеры, распределяющие электроэнергию по домам, размещаются под трансформатором.

, Низковольтная сеть или вторичная сеть, является частью системы распределения электроэнергии , по которой электроэнергия передается от распределительных трансформаторов к счетчикам электроэнергии конечных потребителей. Вторичные сети работают при низком уровне напряжения , которое обычно равно сетевому напряжению электроприборов.

Большинство современных вторичных сетей работают при номинальном переменном напряжении 100–127 или 220–240 вольт , частоте 50 или 60 герц (см. сетевое электричество по странам ). Рабочее напряжение, необходимое количество фаз ( трехфазных или однофазных ) и требуемая надежность определяют топологию и конфигурацию сети. Простейшей формой являются радиальные распределительные линии от трансформатора до помещения потребителя. Низковольтные радиальные фидеры снабжают множество потребителей. Для повышения надежности так называемые точечные сети и сетевые сети обеспечивают снабжение потребителей несколькими распределительными трансформаторами и путями снабжения. Электропроводка может быть реализована воздушными линиями электропередачи , воздушными или подземными силовыми кабелями или их смесью.

Обзор

Системы распределения электроэнергии предназначены для обеспечения своих клиентов надежной и качественной электроэнергией. Наиболее распространенная система распределения состоит из простых радиальных цепей (фидеров), которые могут быть воздушными, подземными или комбинированными. От распределительной подстанции фидеры передают электроэнергию конечным потребителям, образуя сеть среднего напряжения или первичную сеть, работающую на уровне среднего напряжения , обычно 5–35 кВ. Длина фидеров варьируется от нескольких километров до нескольких десятков километров. Поскольку они должны снабжать всех потребителей в назначенной зоне распределения, они часто изгибаются и разветвляются вдоль назначенных коридоров. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Подстанция обычно снабжает 3–30 фидеров. ^{[ нужна ссылка ]}

Распределительные трансформаторы или вторичные трансформаторы , размещенные вдоль фидеров, преобразуют напряжение среднего уровня в низкий уровень, пригодный для непосредственного потребления конечными потребителями ( сетевое напряжение ). ^{[ 3 ]} Обычно сельская первичная линия питает до 50 распределительных трансформаторов, распределенных по обширному региону. ^{[ 4 ]} но цифра существенно варьируется в зависимости от комплектации. Их размещают на вершинах столбов, в подвалах или на специально отведенных небольших участках. ^{[ 2 ]} От этих трансформаторов низковольтная или вторичная сеть ответвляется к подключениям потребителей в помещениях потребителей, оборудованных счетчиками электроэнергии . ^{[ 3 ]}

Топология

Радиальные сети

Радиальная эксплуатация является наиболее распространенной и наиболее экономичной схемой сетей среднего и низкого напряжения. Это обеспечивает достаточно высокую степень надежности и непрерывности обслуживания для большинства клиентов. ^{[ 7 ]} В американских системах (120 В) потребители обычно получают питание напрямую от распределительных трансформаторов через относительно короткие распределительные линии в звездообразной топологии. В системах 240 В потребители обслуживаются несколькими низковольтными фидерами, реализованными воздушными линиями электропередачи , воздушными или подземными силовыми кабелями или их смесью; в воздушной сети линии обслуживания проходят от вершин опор к соединениям на крыше. В кабельной сети все необходимые соединения и защитные устройства обычно размещаются в шкафах, монтируемых на подставках, или, иногда, в люках (скрытые Т-образные соединения подвержены сбоям).

Распределительный шкаф низковольтной стороны европейской подстанции среднего/низкого напряжения. Представлены четыре кабельных фидера низкого напряжения, оснащенные автоматическими выключателями.

Защита энергосистемы в радиальных сетях проста в проектировании и реализации, поскольку токи короткого замыкания имеют только один возможный путь, который необходимо прервать. Предохранители низковольтные автоматические выключатели чаще всего используются как для защиты от короткого замыкания, так и для защиты от перегрузки, а в особых случаях можно использовать .

Спотовые сети

Спотовые сети используются, когда требуется повышенная надежность поставок для важных клиентов. Сеть низкого напряжения питается от двух или более распределительных трансформаторов на одной площадке, каждый из которых питается от разных фидеров среднего напряжения (которые могут происходить от одной или разных подстанций). Трансформаторы соединены между собой шиной или кабелем на вторичной стороне, что называется параллельной шиной или коллекторной шиной . Параллельная шина обычно не имеет соединительных кабелей ( дистах ) к другим сетевым блокам, и в этом случае такие сети называются изолирующими точечными сетями ; когда они есть, их называют спотовыми сетями с охватом . В некоторых случаях между секциями шины могут применяться быстродействующие вторичные выключатели шин, чтобы изолировать неисправности во вторичном распределительном устройстве и ограничить потерю обслуживания. ^{[ 8 ]}

Точечные системы обычно применяются в районах с высокой плотностью нагрузки, таких как деловые районы, крупные больницы, малая промышленность и важные объекты, такие как системы водоснабжения. ^{[ 8 ]} При нормальной работе подача энергии обеспечивается обоими первичными фидерами параллельно. В случае отключения любого первичного фидера автоматически открывается устройство защиты сети на соответствующей вторичной обмотке точечного трансформатора; Остальные трансформаторы продолжают обеспечивать питание через соответствующие первичные фидеры. Только в тех случаях, когда короткое замыкание локализуется на параллельной шине или происходит полная потеря первичного питания, потребитель останется вне обслуживания. Неисправности в сети низкого напряжения устраняются с помощью предохранителей или местных автоматических выключателей, что приводит к потере работоспособности только затронутых нагрузок. ^{[ 8 ]}

Грид-сети

Сетевые сети состоят из взаимосвязанной сети цепей, питающихся от нескольких первичных фидеров через распределительные трансформаторы в нескольких местах. Сети энергосистем обычно располагаются в центрах крупных городов, а соединительные кабели проложены в подземных каналах вдоль улиц. Многочисленные кабели позволяют прокладывать несколько путей тока от каждого трансформатора к каждой нагрузке в сети. ^{[ 9 ]}

Как и в точечных сетях, сетевые устройства защиты используются для защиты от неисправностей первичного фидера и предотвращения распространения тока повреждения из сети в первичный фидер. ^{[ 10 ]} Отдельные секции кабеля могут быть защищены кабельными ограничителями на обоих концах и специальными предохранителями, обеспечивающими очень быструю защиту от короткого замыкания. Кабельные ограничители не рассчитаны на силу тока и не могут использоваться для защиты от перегрузки; их единственная цель — изолировать неисправность. В условиях сильного короткого замыкания ограничители перегорают и отсекают неисправный кабель, в то время как неповрежденные кабели принимают на себя его нагрузку и продолжают работать. ^{[ 11 ]} Отключения первичного фидера, а также снятие ограничителей и устройств защиты сети из-за предыдущих неисправностей вызывают изменения в потоке нагрузки, которые нелегко обнаружить, поэтому их состояние может потребовать периодической проверки. Присущая системе избыточность обычно предотвращает сбои в работе любого клиента. ^{[ 12 ]}

См. также

Сноски

^ Варн 2005 , с. 385.
^ Jump up to: ^а ^б НРЕЛ 2005 , с. 1.
^ Jump up to: ^а ^б Бити 1998 , с. 84.
^ Варн 2005 , с. 387.
^ Jump up to: ^а ^б Варн 2005 , с. 23.
^ АНСИ 2011 .
^ Лойд 2004 , с. 18.
^ Jump up to: ^а ^б ^с НРЕЛ 2005 , стр. 6–8.
^ NREL 2005 , с. 9.
^ NREL 2005 , с. 7.
^ Кусси 1986 , с. 298.
^ NREL 2005 , с. 10.

Ссылки

«ANSI C84.1 Электроэнергетические системы и оборудование — диапазоны напряжений» . 2011 . Проверено 21 сентября 2017 г.
Бити, Х. Уэйн (1998). Системы распределения электроэнергии: Нетехническое руководство . Книги Пеннвелла. стр. 82–. ISBN 978-0-87814-731-1 .
Бенке, Майкл; Суди, Фарахолла; Фиеро, Уильям; Доусон, Дуглас (2005). «История систем распределения вторичных сетей и проблемы, связанные с соединением распределенных ресурсов» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.
Кюгнет, Пьер (1997). «2. Системы распределения электроэнергии». Оценка доверительного интервала энергопотребления распределительных систем с использованием метода Bootstrap (Докторская диссертация). Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет. hdl : 10919/36841 .
Кусси, Фрэнк (8 декабря 1986 г.). Основы проектирования систем распределения и управления низким напряжением . ЦРК Пресс. ISBN 978-0-8247-7515-5 .
Лойд, Ричард Э. (2004). Электрические каналы и другие способы подключения . Cengage Обучение. ISBN 1-4018-5183-5 .
Коротко, Томас Аллен (2005). Оборудование и системы распределения электроэнергии . ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4200-3647-3 .
Варн, Германия (2 июня 2005 г.). Справочник инженера-электрика Newnes . Эльзевир. ISBN 978-0-08-047969-9 .

[FOOTNOTEWarne2005385-1] Варн 2005 , с. 385.

[FOOTNOTENREL20051-2] Jump up to: ^а ^б НРЕЛ 2005 , с. 1.

[FOOTNOTEBeaty199884-3] Jump up to: ^а ^б Бити 1998 , с. 84.

[FOOTNOTEWarne2005387-4] Варн 2005 , с. 387.

[FOOTNOTEWarne200523-5] Jump up to: ^а ^б Варн 2005 , с. 23.

[FOOTNOTEANSI2011-6] АНСИ 2011 .

[FOOTNOTELoyd200418-7] Лойд 2004 , с. 18.

[FOOTNOTENREL20056–8-8] Jump up to: ^а ^б ^с НРЕЛ 2005 , стр. 6–8.

[FOOTNOTENREL20059-9] NREL 2005 , с. 9.

[FOOTNOTENREL20057-10] NREL 2005 , с. 7.

[FOOTNOTEKussy1986298-11] Кусси 1986 , с. 298.

[FOOTNOTENREL200510-12] NREL 2005 , с. 10.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]