Электрические сети. Защита сетей до 1 кВ. Выбор установок защиты. Плавкие предохранители

8.   Электрические сети

Передача и распределение электроэнергии в системах электроснабжения осуществляется электрическими сетями:

воздушными линиями - устройства для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикреплённым при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам, стойкам на зданиях и инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. д.);

кабельными линиями -  устройства для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами и крепёжными деталями;

токопроводами - устройства для передачи и распределения электроэнергии , состоящее из одного из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, поддерживающих или опорных конструкций;

электропроводками - совокупность проводов и кабелей с креплениями, поддерживающими, защитными конструкциями.

На ВЛ 6-220 кВ промышленных предприятий применяют неизолированные многопроволочные провода и тросы. Диаметр проводов, сечение  и материал выбираются расчётом сети, её параметрами, условиями расположения ВЛ. Сечение выбирается по длительно допустимому току для неизолированных проводов по ПУЭ в зависимости от марки провода. Выбранное сечение проверяется по условиям потерь на корону. Минимальный диаметр поводов должен быть не менее:

11,4 для ВЛ 110 кВ 

15,2 для ВЛ 150 кВ 

21,6 для ВЛ 120 кВ 

Явление короны заключается в том, что при определённой напряжённости электрического поля вокруг проводов возникает ионизация воздуха, что обуславливает потери активной мощности. Напряжение, при котором возникают потери на корону, называется критическим напряжением короны. В ВЛ до 35 кВ явление короны не возникает. Сечение проводов линий 110-220 кВ, выбранных по экономической плотности тока и потере напряжения, обусловливает и минимальные потери на корону.

В качестве грозозащитных тросов на ВЛ 35 кВ и выше используются стальные многопроволочные канаты сечением 35-70 мм². Сечение выбирается по механическому расчёту. Для ВЛ 110 кВ и выше производится проверка грозозащитного троса на термическую устойчивость.

Тип и материал изоляторов выбирают в зависимости от напряжения и конструктивных параметров ВЛ с учётом климатических условий. На ВЛ 6-20 кВ применяют штыревые изоляторы. Подвесные применяются только для крепления проводов больших сечений. На ВЛ 35 кВ применяются как штыревые , так и подвесные изоляторы. Предпочтение отдаётся подвесным изоляторам, особенно в промышленных районах. На ВЛ 110-220 кВ применяются исключительно  подвесные изоляторы, причём в особо трудных условиях эксплуатации стеклянные  изоляторы.

Определение числа и типа изоляторов в гирляндах производится в соответствии с²Инструкцией по проектированию изоляции в районах с чистой и загрязнённой атмосферой.²

На ВЛ используются типовые опоры: железобетонные, стальные, деревянные или сваи.

Электрический расчёт линий 6-220 кВ включает:

определение сечения проводов линий по условиям экономической плотности тока и нагрева; расчёт допустимого отклонения напряжения ;

расчёт линии на потерю напряжения.

Выбор проводников по экономической плотности тока (экономическое сечение):

S = Iм / Iэк, где I м - расчётный ток, А

I эк - значение экономической плотности тока, А/ мм², выбирается по таблицам. Выбранное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Выбор проводников по условиям нагрева производится по длительно допустимому току для неизолированных проводов из расчёта допустимой температуры их нагрева 70°С при температуре воздуха 25°С.

Расчёт  допустимого отклонения напряжения в сети производится по формуле:

Ñ Uл  = E - ( Uд + U т)

где Ñ Uл  - суммарное значение допустимой потери напряжения в линиях от источника питания (ИП) до расчётной точки

Е - выходное напряжение ИП;

Uд - допустимое напряжение на зажимах ЭП;

Uт - сумма добавок и потерь напряжения в трансформаторах на участке от ИП до расчётной точки.

Расчёт  потери  напряжения в линиях 6-35 кВ .

Расчёт выполняется для одного звена линии, т. е. только для участка линии без учёта, например, трансформаторов в конце линии.

Возьмём для примера линию с двумя нагрузками на конце.

Величина потери напряжения равна сумме потерь на отдельных участках:

Ñ UФ = Ñ Uф_1-2 + Ñ Uф_А-1 

На векторной диаграмме

Ñ UФ = ае¢ = аб  +  бс¢ + с¢d ¢ + d¢е¢

= I₂ r₂ Cos j₂ + I₂ х₂ Sin j₂ + I₁ r₁Cos j_{1 +} I₁ х₁ Sin j₁ или  Ñ UФ = = I_а2 r₂ + Ir₂ х₂  + Iа_{1  +} Ir₁ х₁

Линейные напряжения

Ñ U = Ö3 å ( I r Cos j + I r Sin j

Потеря напряжения в % от номинального

Ñ U = Ñ U / Uном 100%

Внецеховая прокладка кабелей может предусматриваться  в траншеях, каналах, туннелях (подземная прокладка), блоках, эстакадах (наземная прокладка). Предпочтение отдаётся открытой прокладке.

В земле в одной траншее прокладывается не более 6 силовых  кабелей. При большем количестве кабелей прокладывают их в отдельных траншеях с расстоянием между траншеями 0,5 м или в каналах, туннелях. Над подземными кабельными линиями устанавливаются охранные зоны электрических сетей в размере 1 м с каждой стороны от крайних кабелей. Прокладка в траншеях является наиболее простой и дешевой, экономичной, так как пропускная способность кабелей , проложенных в земле больше по сравнению с другими способами.