Выбор номинальных напряжений при проектировании электрических сетей

Экономические факторы являются первопричиной того, что выбор номинальных напряжений при проектировании электрических сетей происходит на самом начальном этапе.

При усилении номинального напряжения сети (Uном) фундаментальные расходы на ее обустройство (стоимость подстанций также учитывается) повышаются. При этом из-за уменьшения энергетических утрат снижаются годовые издержки на эксплуатацию. Для решения вопроса с напряжением нужно выполнить технико-экономическое сопоставление колебаний сети при разных напряжениях.

Подробнее о проектировании инженерных сетей - в этом разделе. Строительство электрических сетей - здесь.

Подбор  номинального напряжения сети   

Основной задачей для проектирования сетей является принятие экономически резонных решений, по обеспечению потребителей электроснабжением при min затратах. При этом необходимо стремиться к безубыточности электроснабжения и качеству электрической энергии.

От уровня Uном существенно зависят утраты мощности в сети. Получается, что между степенью номинального напряжения и нормами режима работы сети прослеживается тесная взаимосвязь.

Действующим стандартам соответствуют такие уровни номинального напряжения в сети: 380V, 660V, 10, 20, 35, 110, (150). Ряд продолжается значениями  220, 330, 500, 750, 1150 kW.

Чтобы определить подходящий уровень номинального напряжения специалисты используют несколько методов. Наиболее точные способы: эмпирические калькуляции, вычисления по схемам и графикам, а также исходя из наработок в проектировании электросетей.

В населенных пунктах действующие сети обладают уровнем напряжения 380/220 Вольт. Производственные сети обладают Uном 380 и 660 V.

Среднеуровневые сети напряжения в городских застройках и на предприятиях используют на уровне 10 kW, имеются сети и с уровнем напряжения шесть кВ. Электрическое снабжение городов и индустриальных точек выполняют на номинальном напряжении уровня 35-220 кВ иногда и выше.

Эксперты обосновали, что экономически выгодно эксплуатировать подстанции глубокого ввода в случае, когда первичное напряжение преобразовательной электроустановки приближено к очагу электрической нагрузки.

Питающие сети применяют уровень номинального напряжения 35-330 киловатт. Основные сети энергетических систем такие, как совокупности электростанций, а также линии дальних электропередач выполняют на напряжении 330-750 киловатт.

Формулы номинального напряжения  

Используя эмпирические формулы либо графики для выявления междуфазного (номинального) напряжения, необходимо понимать, что они дают возможность рассчитать уровень напряжения для линии с нагрузкой на ее окончании.

В случае, если схема сети относится к сложным, то в первую очередь следует определить потоки мощности на главных участках сети. Затем уже по полученным значениям высчитать уровень номинального напряжения.

Бывает, что расчетный показатель оказывается в центре диапазона номинальных напряжений, и нет возможности определить наиболее выгодное значение. В таком случае сравнивают сети с разным уровнем напряжения и останавливаются на той, затраты по которой будут сведены к наименьшему значению.

Важность проектирования электрических сетей   

В электроэнергетике проектированию электрических сетей уделяют особое значение. Грамотный расчет нагрузок и их равномерное распределение в разы снижают риск образования асимметрии. Это важно, поскольку при допущении несимметрии появляются дополнительные потери электричества быстро выходит из строя оборудование, сокращается срок службы проводов. Кроме того, наблюдается неустойчивость напряжения в сети.

Спроектированная сеть проверяется по ряду требований:

• высокая надежность;
• качественные характеристики электроэнергии;
• экономичность;
• надежность и безопасность потребления;
• достижимость дальнейшего развития.

Проектирование электрических сетей должно основываться на расчете электрических нагрузок.

Если какая-либо нагрузка будет не учтена либо рассчитана неверно, то следствием ошибки может стать постоянный перегрев кабелей и их досрочная деформация.

Что касается жилых домов, то даже при самых тщательных расчетах невозможно предусмотреть всех вариантов возможных перегрузок. Чтобы предупредить случайные нагрузки используют метод расчета по максимально перегруженной фазе.

Хорошо спланированной считается электрическая сеть при допустимом показателе в 2% асимметрии. По чертежам этот уровень выявить невозможно, его определяют на практике. Для расчетов коэффициента проводят специальные замеры напряжения.

Уже при четырех процентах дисимметрии сокращается срок службы оборудования примерно в два раза. При десяти процентах снижается срок эксплуатации всей электрической сети на 20%.