Электромонтажные работы. Определение электрическая сеть

— совокупность электроустановок предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от электростанции к потребителю. ГОСТ 24291-90 даёт следующее определение электрической сети.

Электрическая сеть - совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи, предназначенная для передачи и распределения электрической энергии.

Классификация электрических сетей

Электрические сети принято классифицировать по назначению (области применения), масштабным признакам, и по роду тока.

1. Назначение, область применения

Сети общего назначения: электроснабжение бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и транспортных потребителей.
Сети автономного электроснабжения: электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда, самолёты, космические аппараты, автономные станции, роботы и т. п.)
Сети технологических объектов : электроснабжение производственных объектов и других инженерных сетей.
Контактная сеть: специальная сеть, служащая для передачи электроэнергии на движущиеся вдоль неё транспортные средства (локомотив, трамвай, троллейбус, метро).

2. Масштабные признаки, размеры сети

Магистральные сети: сети, связывающие отдельные регионы, страны и их крупнейшие источники и центры потребления. Характерны сверхвысоким и высоким уровнем напряжения и большими потоками мощности (гигаватты).
Региональные сети: сети масштаба региона (в России - уровня субъектов Федерации). Имеют питание от магистральных сетей и собственных региональных источников питания, обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал). Характерны высоким и средним уровнем напряжения и большими потоками мощности (сотни мегаватт, гигаватты).
Районные сети, распределительные сети. Имеют питание от региональных сетей. Обычно не имеют собственных источников питания, обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия, небольшие месторождения, транспортные узлы). Характерны средним и низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (мегаватты).
Внутренние сети: распределяют электроэнергию на небольшом пространстве — в рамках района города, села, квартала, завода. Зачастую имеют всего 1 или 2 точки питания от внешней сети. При этом иногда имеют собственный резервный источник питания. Характерны низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (сотни киловатт, мегаватты).
Электропроводка: сети самого нижнего уровня — отдельного здания, цеха, помещения. Зачастую рассматриваются совместно с внутренними сетями. Характерны низким и бытовым уровнем напряжения и маленькими потоками мощности (десятки и сотни киловатт).

3. Род тока

Переменный трёхфазный ток: большинство сетей высших, средних и низких классов напряжений, магистральные, региональные и распределительные сети. Переменный электрический ток передаётся по трём проводам таким образом, что фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на 120°. Каждый провод и переменный ток в нём называются «фазой». Каждая «фаза» имеет определённое напряжение относительно земли, которая выступает в роли четвёртого проводника.
Переменный однофазный ток: большинство сетей бытовой электропроводки, оконечных сетей потребителей. Переменный ток передаётся к потребителю от распределительного щита или подстанции по двум проводам (т. н. «фаза» и «ноль»). Потенциал «нуля» совпадает с потенциалом земли, однако конструктивно «ноль» отличается от провода заземления.
Постоянный ток: большинство контактных сетей, некоторые сети автономного электроснабжения, а также ряд специальных сетей сверхвысокого и ультравысокого напряжения, имеющих пока ограниченное распространение.

Принципы работы

Электрические сети осуществляют передачу, распределение и преобразование электроэнергии в соответствии с возможностями источников и требованиями потребителей.

Переменный ток

Большинство крупных источников электроэнергии — электростанции — построено с использованием генераторов переменного тока. Кроме того, амплитудное напряжение переменного тока может быть легко изменено при помощи трансформаторов, что позволяет повышать и понижать напряжение в широких пределах. Основные потребители электроэнергии также ориентированы на непосредственное использование переменного тока. Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока. В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц, в США, Японии и ряде других стран — 60 герц.

Переменный однофазный ток используется многими бытовыми потребителями и получается из переменного трёхфазного тока путём объединения потребителей в группы по фазам. При этом каждой группе потребителей выделяется одна из трёх фаз, а второй провод («ноль»), используемый при передаче однофазного тока, является общим для всех групп и в своей начальной точке заземляется.

Классы напряжения

При передаче большой электрической мощности при низком напряжении возникают большие омические потери из-за больших значений протекающего тока. Формула δS = I²R описывает потерю мощности в зависимости от сопротивления линии и протекающего тока. Для снижения потерь уменьшают протекающий ток: при снижении тока в 2 раза омические потери снижаются в 4 раза. Согласно формуле S = IU для передачи такой же мощности при пониженном токе необходимо во столько же раз повысить напряжение. Таким образом, большие мощности целесообразно передавать при высоком напряжении. Однако строительство высоковольтных сетей сопряжено с рядом технических трудностей; кроме того, непосредственно потреблять электроэнергию с высоким напряжением крайне проблематично для конечных потребителей.

В связи с этим сети разбивают на участки с разным классом напряжения (уровнем напряжения).

Трёхфазные сети, передающие большие мощности, имеют следующие классы напряжения:

от 750 кВ и выше (1150 кВ, 1500 кВ) - Ультравысокий,
750 кВ, 500 кВ, 330 кВ - сверхвысокий,
220 кВ, 110 кВ - ВН, высокое напряжение,
35 кВ - СН-1, среднее первое напряжение,
20 кВ, 10 кВ, 6 кВ, 1 кВ - СН-2, среднее второе напряжение,
0,4 кВ, 220 В, 110 В и ниже - НН, низкое напряжение.

Преобразование напряжения

Как правило, генераторы источника и потребители работают с низким номинальным напряжением. Потери энергии в линиях обратно пропорциональны квадрату напряжения, поэтому для снижения потерь электроэнергию выгодно передавать на высоких напряжениях. Для этого на выходе от генератора его повышают, а на входе потребителя его понижают при помощи трансформаторов.

Структура сети

Электрическая сеть может иметь очень сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими соображениями. В сети выделяют линии электропередачи, которые соединяют подстанции. Линии могут быть одинарными и двойными (двухцепными), иметь ответвления (отпайки). К подстанциям, как правило, подходит несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями. Для соединения линий и оборудования внутри подстанций используются электрические коммутаторы (англ. Commutator (electric)) различных типов.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема, представляющая три провода трёх фаз в виде одной линии. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Структура сети электроснабжения может динамически изменяться путём переключения коммутаторов. Это необходимо для отключения аварийных участков сети, для временного отключения участков при ремонте. Структура сети также может быть изменена для оптимизации электрического режима сети.

Принципы построения электрических сетей: Термины и определения, назначение. Электрооборудование городских электрических сетей.

Сети: основные определения, требования к системе электроснабжения

Основным документом, определяющим структуру и состав электроустановок, являются Правила устройства электроустановок (ПУЭ). ПУЭ обобщают и узаконивают передовой опыт эксплуатации, учитывают перспективы развития и состояние электроэнергетики. В работе над ПУЭ принимают участие ведущие эксплуатационные, монтажные, наладочные, проектные и научно-исследовательские организации страны.
Распределительная, в том числе, городская электрическая сеть сооружается для электроснабжения потребителей. В соответствии с ПУЭ электроснабжение – обеспечение потребителей электрической энергией. Более широкое понятие энергоснабжение означает снабжение потребителей всеми видами энергии (электрической, тепловой, газом и др.). Системой электроснабжения называют совокупность электроустановок, предназначенных для электроснабжения.
Электрической сетью называют совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящую из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.
Следует различать электроприемники и потребители электрической энергии (в дальнейшем кратко именуются приемниками и потребителями).
Приемник – аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.
Потребитель – приемник или группа приемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.
К системе электроснабжения города предъявляют следующие основные требования:

Обеспечение потребителей необходимым количеством электрической энергии.
Обеспечение требуемого качества электроснабжения потребителей. Под качеством электроснабжения обычно понимают требуемые уровни надежности электроснабжения, частоты и напряжений на зажимах приемников.
Экономическая целесообразность сооружения и эксплуатации, т.е. сочетание относительно невысоких стоимостей оборудования, затрат на строительство и эксплуатацию, включая потери электроэнергии.
Обеспечение возможности развития сети без ее коренного переустройства.
Удобство и безопасность обслуживания.

Сеть, наилучшим образом удовлетворяющая всем указанным требованиям, являетсяоптимальной , т.е. наилучшей с учетом налагаемых реальной жизнью ограничений. Следует отметить, что с математической точки зрения эти требования являются критериями оптимизации , т.е. условиями, по которым судят о том, какой из вариантов сети является наилучшим. Поскольку таких критериев несколько, то говорят о многоцелевой (в данном случае с четырьмя целями) оптимизации . Первым по важности из них является первое требование, так как потребитель должен получить необходимое ему количество электрической энергии.
Выполнение второго требования регламентировано Правилами устройства электроустановок, в которых по условиям надежности электроснабжения все приемники делятся на 3 категории.
К приемникам первой категории относят те, перерыв электроснабжения (перерыв питания) которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Из состава этих приемников выделяют особую группу приемников , бесперебойная работа которых необходима для обеспечения безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.
К приемникам второй категории относятся те, перерыв питания которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.
Приемники третьей категории – все остальные приемники, не подходящие под определения первой и второй категорий.
Независимым источником питания (НИП) называется источник, напряжение на котором сохраняется в допустимых пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.
Приемники I категории должны получать питание от двух НИП. Обычно каждый приемник получает питание от одного НИП, являющегося для него рабочим источником питания. Второй НИП является резервным и приемники подключаются к нему при исчезновении рабочего питания. Перерыв питания этих приемников допускается лишь на время автоматического восстановления питания, т.е. автоматического включения резервного НИП. В ряде случаев кроме резервирования электроснабжения используют технологическое резервирование, например, путем установки резервных технологических агрегатов. У электроприемников со сложным непрерывным технологическим процессом при этом могут быть предусмотрены дополнительные меры, определяемые особенностями технологического процесса, например, переход на электропитание от резервного источника без перерыва питания (даже кратковременного, который получается при действии АВР).
Для питания приемников особой группы должно предусматриваться дополнительное питание от третьего НИП, мощность которого должна быть достаточна для безаварийного останова производства.
Приемники II категории рекомендуется обеспечивать питанием от двух НИП, один из которых также является рабочим, а другой резервным. Перерыв питания этих приемников допускается на время, необходимое для включения резервного НИП вручную (оперативным персоналом или оперативно-выездной бригадой).
Приемники III категории допускается подключать только к одному НИП, если замена или ремонт поврежденного элемента системы электроснабжения не превышает одних суток.
Построение городской электрической сети, помимо выполнения требования надежности, должно обеспечивать требуемые показатели качества напряжения (отклонения напряжения, симметричность, синусоидальность и др., описанные в главе 4).
Система электроснабжения города представляет собой совокупность электрических сетей различных напряжений, обычно (исключая мегаполисы) напряжением 220-35, 6-10 и до 1 кВ. Совокупность сетей напряжением 220-35 кВ называется электроснабжающими сетями. Они, как правило, относятся к сетевым компаниям. В состав электроснабжающих сетей входят подстанции и линии напряжением 220-35 кВ. Сборные шины подстанций этих сетей напряжением 6-10 кВ называют центрами питания (ЦП) городских сетей. Сети напряжением 6-10 кВ (в частности 35 кВ) предназначены для распределения электроэнергии между группами потребителей или питания отдельных потребителей. Такие сети принято называть городскими распределительными сетями (ГРС) . Эти сети в основном предназначены для питания находящихся на территории города коммунально-бытовых потребителей, или объектов жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).
В общем случае ГРС включают в себя питающую сеть 6-10 кВ и непосредственно распределительную сеть того же напряжения. Питающая сеть 6-10 кВ часто состоит из питающих линий, распределительных пунктов и прямых связей между последними. У малых и некоторых средних городов питающая сеть может совпадать с электроснабжающей.
Питающая линия – линия напряжением 6-10 кВ, соединяющая распределительный пункт с ЦП и не имеющая распределения энергии по своей длине.
Распределительный пункт (РП) – подстанция 6-10 кВ, предназначенная для приема электроэнергии от ЦП и распределения ее без преобразования частоты (выпрямления) и напряжения (трансформации).
Прямая связь между РП – линия 6-10 кВ, связывающая 2 РП между собой.
Распределительная сеть 6-10 кВ состоит из распределительных линий 6-10 кВ и трансформаторных подстанций.
Распределительная линия – линия 6-10 кВ, подающая питание на трансформаторные подстанции или (и) на вводы электроустановок потребителей от РП или ЦП.
Трансформаторная подстанция (ТП) – электроустановка, осуществляющая понижение напряжения в распределительной электрической сети с 6-10 кВ на уровень до 1 кВ, чаще всего 0,4 кВ. В типовых ТП городской сети устанавливаются трансформаторы с номинальной мощностью SНОМ = (250…630) кВ?А, а на промышленных предприятиях – 630…1000 кВА.
В состав ГРС входят (полностью или частично) разветвленные сети напряжением до 1 кВ, предназначенные для питания потребителей коммунально-бытового назначения (жилые дома, магазины и другие мелкие потребители города). Часть сетей напряжением 0,4 кВ относится к объектам ЖКХ. В Приложении 2 в качестве примера приведены условная принципиальная схема электроснабжения города.

Электрооборудование городских электрических сетей

Распределительные пункты и трансформаторные подстанции оснащают основным и вспомогательным электрооборудованием.
Основным называют оборудование, непосредственно участвующее в передаче и распределении электрической энергии. Вспомогательное предназначено для обеспечения указанных выше процессов. К обеспечивающим системам относятся системы управления (включая средства диспетчерского телеуправления), релейной защиты и электроавтоматики, измерения параметров электрических величин, учета электроэнергии, собственных нужд (освещение, отопление, вентиляция, подогрев приводов и др.).
В составе любого РП и ТП имеются одно или несколько распределительных устройств РУ.
Распределительным устройством называется сооружение, предназначенное для сбора электрической энергии от ее источников и распределения ее между потребителями на одном напряжении . На ТП обычно имеются 2 РУ – напряжением выше 1 кВ и напряжением до 1 кВ.
В общем случае в состав РУ входят:

сборные шины (необходимы для подключения к ним всех элементов – источников и приемников);
ошиновка – токоведущие части отдельных элементов (трансформаторов, линий);
коммутационные аппараты, необходимые для включения или отключения электрических цепей;
измерительные трансформаторы тока и напряжения;
средства защиты от импульсных перенапряжений;
оборудование высокочастотной обработки линий электропередачи.

Напомним, что на однолинейной схеме показывают оборудование только одной, средней фазы. Если оборудование установлено не во всех фазах, то это отражают на схемах. В частности, измерительные трансформаторы тока в цепях линий установлены только в крайних фазах, так как по конструктивным особенностям в ячейках комплектных распределительных устройств (КРУ) помещаются только два трансформатора тока, а не три.
Коммутационные аппараты напряжением выше 1 кВ подразделяют на выключатели Q, выключатели нагрузки QW, разъединители QS, отделители QR, короткоразмыкатели QN и заземлители QSG.

Как известно электрическая сеть предназначена для передачи электрической энергии от поставщика получателю. В качестве электрической энергии используется переменный ток.
Электрическая энергия имеет следующие характеристики:

Сила тока проходящего в определённом участке сети. Обозначается буквой I и измеряется в Амперах (А);

Напряжение (разность потенциалов) в электрической сети. Обозначается буквой U и измеряется в Вольтах (В или V);

Частота переменного тока. Обозначается буквой F и измеряется в Герцах (Гц или Hz);

Мощность электрической сети (допустимая мощность которую может выдержать данная сеть) - обозначается буквой P и измеряется в Ваттах (Вт или W).
Мощность, которую может использовать потребитель, назначает (по договору) поставщик электроэнергии. Обычно, в зависимости от потребителя, эта мощность колеблется от 10000 до 50000 Ватт или 10 - 50 КВт (Киловатт).
Частота бытовой электрической сети F = 50 Гц (Hz), а напряжение U = 220 В (V).
По правилам электромонтажа, все электрические приборы подключаются к сети только параллельно.

Каждый электрический прибор имеет потребляемую мощность. Производители обычно указывают потребляемую мощность на корпусе электроприбора.

Как видно из рисунка, лампа имеет мощность 13 Ватт (W).
Некоторые производители указывают диапазон питающих напряжений прибора, и ток потребляемы нагрузкой. Далее будем называть электроприборы нагрузкой.

Зная напряжение сети и ток, потребляемый нагрузкой можно вычислить потребляемую мощность. Для этого воспользуемся формулой: P = I * U.
В данном случае мощность будет равна: P = 220 V * 0.9 A = 198 W (Ватт) = 0,198 КВт.

Так как все электроприборы подключаются к сети параллельно, то суммарная мощность вычисляется как сумма мощностей нагрузок. Этот параметр очень важен при разработке электрической сети, так как он определяет общую мощность потребителя.
Например, если предполагается смонтировать электрическую сеть на кухне, то нужно учесть мощность нагрузки всех электроприборов находящихся в этом помещении, с учётом того, что они могут быть включены одновременно. Для расчёта возьмём типовой вариант:
Холодильник - 350 Вт
Моечная машина - 450 Вт
Вытяжка - 100 Вт
Тостер - 1000 Вт
Чайник электрический - 1200 Вт
Освещение - 200 Вт
Сложим все эти значения: 350 + 450 + 100 + 1000 + 1200 + 200 = 3300 Вт или 3,3 КВт.
Полученную величину округляют в большую сторону до целого числа (в данном случае - 4 КВт), а если получилось целое число, то прибавляют 1. Это связано с тем, что, в будущем есть вероятность увеличения нагрузки, скажем с приобретением электромясорубки.
Рассчитав, таким образом, мощность определённого помещения, для монтажа в нём электропроводки, в последующем можно будет подобрать соответствующий кабель и устройства защиты. Если помещений несколько, то расчёт делается для каждого помещения, а затем результаты суммируются. Полученная суммарная мощность как раз и есть та мощность, которую потребляет пользователь электроэнергии.

Выбор кабеля для сети

Кабель электрической сети выбирается из расчёта номинального тока в сети - такого тока, при котором не происходит нагрев кабеля и не падает напряжение в сети. Зная мощность, потребляемую определённым помещением, мы можем рассчитать ток, проходящий в сети: I = P / U. В нашем предыдущем примере потребляемая мощность равнялась 4 КВт. Тогда, I = 4000 / 220 = 18,2 А.
При выборе кабеля, производители обычно указывают номинальный ток нагрузки. Ток нагрузки кабеля напрямую зависит от площади поперечного сечения токоведущей жилы кабеля.
При электротехнических расчетах принято использовать соотношение 4 ампера на 1мм 2 поперечного сечения.
Рассчитаем площадь поперечного сечения для нашего случая: 18,2 А / 4 = 4,55 мм 2 . Очевидно, что найти и приобрести кабель с сечением 4,55 мм 2 довольно сложно, поэтому следует подбирать кабель из стандартного списка, причём площадь следует выбирать больше, а не меньше.
Стандартными считаются следующие площади сечения токоведущих жил кабеля (мм 2): 0,5; 0,75; 1,0; 2,5; 4,0; 6,0; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 400; 500. Из списка видно, что нам подходит провод сечением 6 мм 2 .

Так как для монтажа электрической сети требуется как минимум два проводника (Фаза и Нуль), то современную электропроводку делают кабелем.
Кабель - два и более проводника изолированные друг от друга и заключённые в изолирующую оболочку. Кабели с одним проводником практически не используются.
Для бытовой электропроводки используются кабели с 2-я или 3-я проводниками (жилами). Третий проводник используется в качестве заземления. Для 3-х фазных сетей используются кабели с 4-я жилами.
Для удобства монтажа, производители окрашивают изоляцию жил разными цветами. При монтаже принято подключать жилы следующим образом: Красный (или оттенки красного, например коричневый, жёлтый) - фаза; Синий (или оттенки синего, иногда белый) - нуль; Зелёный (или оттенки зелёного) - заземление. Некоторые кабели, особенно плоской конструкции не имеют окраски.
Жилы кабеля выполняют обычно из меди или алюминия. Медные проводники предпочтительней, так как они выдерживают большие токи при одинаковом поперечном сечении, нежели алюминиевые. Однако, медные кабели дороже алюминиевых.

Современные отечественные кабели имеют маркировку, состоящую из букв, например ПРДШ, ПГВ, ПРТО, АПР. Если в обозначении первая (или вторая) буква П, то это означает, что это изделие - провод. Если первая буква А, то проводник изготовлен из алюминия, если буквы А нет, то проводник изготовлен из меди.
Последующие буквы обозначают:

Д - провод двойной, гибкий (шнур);

Г - гибкий провод (многопроволочный);

Т - провод предназначен для прокладки в трубах;

Ш - провод заключен в оплетку из лавсанового шелка;

О - провод заключен в общую пропитанную хлопчатобумажную оплетку;

Л - провод с лакированным покрытием;

Р - с резиновой изоляцией;

П - с полиэтиленовой изоляцией (если стоит в конце марки);

В - с поливинилхлоридной изоляцией;

ПП - провод с тремя или двумя однопроволочными жилами, расположенными параллельно, разделенными изоляцией; этот провод называют также ленточным или плоским (впереди может не быть буквы или стоять буква А; после них есть буква, указывающая на вид изоляции - В, Р или П).
Например, кабель АПР означает - кабель с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией.

Выбор защитных устройств

Рассчитав токи, потребляемые участками электрической сети и выбрав соответствующий кабель, следует, позаботься о безопасности электрической сети. Для защиты участка и всей сети от перегрузок используются электрические автоматы.
Суть защитного автомата состоит в том, чтобы разорвать электрическую цепь в случае превышения тока в цепи. Фактором превышения тока может быть: неисправность какого нибудь прибора; чересчур большое количество приборов, подключенное к сети; неисправность электропроводки - замыкание между токоведущими жилами (короткое замыкание).
Основным параметром, при выборе автомата, является ток срабатывания.

Существует стандартный ряд токов срабатывания для электрических автоматов:
4; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100.
Класс автомата обозначается буквой из ряда B C D K Z. Наиболее распространённым, для бытовой электропроводки, считается класс С. Класс автомата определяет кратковременный ток, который выдерживает (не выключается) автомат. Это нужно для того, что бы автомат не отключился при пуске какого нибудь бытового прибора, например двигателя стиральной машины. Как известно, электродвигатели при включении, кратковременно потребляют ток на порядок больше чем в рабочем режиме. Автоматы класса С допускают кратковременные токи в 10 - 15 больше номинального значения.
Ток срабатывания автомата должен быть не ниже расчётного тока для данной сети. Ток срабатывания автомата выбирается больше тока сети, но не более чем в два раза. Так, ток сети из нашего примера равен 18,2 А. Следовательно, автомат следует выбрать с током срабатывания 20 или 25 ампер.
Существует так же класс защитных устройств типа УЗО (Устройство защитного отключения). УЗО способно оградить от таких проблем, как поломка электроприборов из-за перебоев энергопитания, пожар в доме от электрической проводки, поражение человека током. Принцип действия УЗО основан на измерении разницы токов - идущего к нагрузке и идущего от нагрузки. Если эта разница превышает определённое значение (обычно несколько миллиампер), то происходит отключение сети.
Более подробно о монтаже сети, автоматов и выборе конфигурации сети будет рассказано в следующих разделах.

по которым передается и распределяется около 98% всей вырабатываемой электроэнергии, объединяют электростанции и потребителей электроэнергии в электрические системы, а также системы между собой посредством воздушных и кабельных линий электропередачи (ЛЭП). Электрическая сеть обеспечивают надёжное централизованное электроснабжение территориально рассредоточенных потребителей при требуемом качестве электроэнергии и высоких экономических показателях. Существуют также Электрическая сеть , не связанные с линиями электропередачи, автономные сети (самолётные, судовые, автомобильные и др.).

Электрическая сеть можно классифицировать по ряду признаков. Так, по назначению различают: питающие и распределительные сети, служащие соответственно для передачи и распределения электрической энергии от узловых подстанций до электроприёмников (городских, промышленных, с.-х. и других потребителей). В зависимости от напряжения Электрическая сеть делят на две группы: до 1 кв и выше 1 кв. Кроме того, различают Электрическая сеть по роду тока - сети переменного и постоянного тока, по исполнению - воздушные и кабельные сети: по конфигурации - кольцевые и радиальные; по режиму нормальной работы - разомкнутые и замкнутые и т. д. Кроме линий электропередачи, в состав Электрическая сеть входят подстанции электрические для преобразования, распределения электроэнергии и управления режимом работы сети (повышения и понижения напряжения, преобразования трёхфазного переменного тока в постоянный и наоборот, изменения числа отходящих линий по сравнению с числом подходящих и т. д.). Понижение (или повышение) напряжения происходит обычно несколькими ступенями. Каждой ступени напряжения соответствует своя сеть линий электропередачи и электрических подстанций, через которые электрическая энергия поступает в сеть следующей ступени напряжения. Электрическая сеть получаются как бы многоярусными, состоящими из ряда взаимосвязанных сетей различного напряжения.

Преимущественное распространение получили Электрическая сеть переменного тока. В СССР приняты номинальные напряжения для таких Э с.: 12, 24, 36, 48, 60, 127, 220, 380, 660 в ; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кв. Электрическая сеть напряжением до 220 в применяют для питания электроприёмников малой мощности (осветительные бытовые приборы, электрические аппараты и др.). В условиях повышенной опасности, например для местного освещения рабочих мест на промышленных предприятиях, используют напряжение не выше 36 в , а в шахтах - 12 в. Электрическая сеть напряжением 380 в-10 кв предназначаются для питания более мощных электроприёмников, главным образом крупных электродвигателей. Электрическая сеть напряжением 6 кв и выше используют в основном для передачи и распределения электроэнергии с последующим понижением напряжения. Питающие сети и большая часть распределит, сетей выполняются воздушными линиями электропередачи. Однако в плотно застроенной местности, в районах с тяжёлыми климатическими условиями (часты гололёд, ветры, грозы), с ценными с.-х. угодьями и т. п. получили распространение кабельные Электрическая сеть , которые выполняются главным образом подземными, а также подводными, в некоторых случаях - надземными. Максимальное напряжение питающих кабельных Электрическая сеть переменного тока в СССР - 500 кв, пропускная способность 0,5 Гвт. Известны также кабельные Электрическая сеть напряжением 750 кв (например, во Франции). Распределительные Электрическая сеть постоянного тока служат главным образом для электроснабжения городского и частично ж.-д. электротранспорта и некоторых электрохимических предприятий. Питающие Электрическая сеть постоянного тока применяют: для сверхдальней передачи потоков электроэнергии более 5 Гвт без промежуточных отборов на расстояния свыше 1500 км (например, линия Экибастуз - Центр в СССР напряжением 750 кв, протяжённостью 2500 км, с передаваемой мощностью 6 Гвт ), для связи электрических систем переменного тока с разными частотами (принято в Японии, Канаде); для связи (при ограниченной пропускной способности) между крупными объединениями энергосистем (например, линия Волгоград - Донбасс напряжением ± 400 кв, Тихоокеанская передача в США напряжением ± 400 кв ), для передачи электроэнергии по кабельным линиям через водные пространства (линия Швеция - о. Готланд напряжением 100 кв , линия Великобритания - Франция напряжением ± 100 кв ). Общая длина питающих линий постоянного тока во всём мире менее 1% длины питающих линий переменного тока.

Рост единичной мощности электростанций и размещение крупнейших электростанций в Азиатской части СССР вызывают необходимость интенсивного роста пропускной способности Электрическая сеть , увеличения расстояний передачи электроэнергии. Эти положения определяют основные направления в развитии Электрическая сеть Высшее номинальное напряжение воздушной Электрическая сеть переменного тока в СССР и США в 70-е гг. 20 в. достигло 750 кв (пропускная способность 2,5 Гвт на одну цепь). Ближайшая следующая ступень напряжения - 1150 кв (около 6 Гвт ), а в перспективе - 1500 кв (до 15 Гвт ). Сооружение воздушных линий и открытых подстанций переменного тока ещё более высоких напряжений сдерживается главным образом резким возрастанием при этом габаритов опорных конструкций, ограниченными возможностями воздушной изоляции, экологическими факторами. Предполагаемое максимально возможное напряжение воздушной Электрическая сеть постоянного тока ± 1100 кв при пропускной способности до 15 Гвт. Дальнейшее повышение пропускной способности Электрическая сеть требует принципиально новых технических решений, например создания ЛЭП новых видов с проводами, имеющими газовую изоляцию (элегаз, фреон) и прокладываемыми в герметизированных трубах диаметром до 3 м. Пропускная способность таких Электрическая сеть переменного тока напряжением 500 кв к 1977 составила 6,5 Гвт. Принципиально возможно создание линий с газовой изоляцией напряжением до 3000 кв с пропускной способностью 180 Гвт.

Лит.: Электрические системы, т. 1-7, М., 1970-77; Холмский В. Г., Расчёт и оптимизация режимов электрических сетей, М., 1975; Тиходеев Н. Н., Передача электроэнергии сегодня и завтра, Л., 1975.

Д. В. Холмский.

Статья про слово "Электрическая сеть " в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 6082 раз

Назначение, область применения
- Сети общего назначения : электроснабжение бытовых , промышленных , сельскохозяйственных и транспортных потребителей.
- Сети автономного электроснабжения : электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда , самолёты , космические аппараты , автономные станции, роботы и т. п.)
- Сети технологических объектов : электроснабжение производственных объектов и других инженерных сетей .
- Контактная сеть : специальная сеть, служащая для передачи электроэнергии на движущиеся вдоль неё транспортные средства (локомотив , трамвай , троллейбус , метро).
Масштабные признаки, размеры сети
- Магистральные сети : сети, связывающие отдельные регионы , страны и их крупнейшие источники и центры потребления. Характерны сверхвысоким и высоким уровнем напряжения и большими потоками мощности (гигаватты).
- Региональные сети : сети масштаба региона (в России - уровня субъектов Федерации). Имеют питание от магистральных сетей и собственных региональных источников питания, обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал). Характерны высоким и средним уровнем напряжения и большими потоками мощности (сотни мегаватт, гигаватты).
- Районные сети, распределительные сети . Имеют питание от региональных сетей. Обычно не имеют собственных источников питания, обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия, небольшие месторождения , транспортные узлы). Характерны средним и низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (мегаватты).
- Внутренние сети : распределяют электроэнергию на небольшом пространстве - в рамках района города, села, квартала, завода. Зачастую имеют всего 1 или 2 точки питания от внешней сети. При этом иногда имеют собственный резервный источник питания. Характерны низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (сотни киловатт, мегаватты).
- Электропроводка : сети самого нижнего уровня - отдельного здания, цеха , помещения. Зачастую рассматриваются совместно с внутренними сетями. Характерны низким и бытовым уровнем напряжения и маленькими потоками мощности (десятки и сотни киловатт).
Род тока
- Переменный трёхфазный ток : большинство сетей высших, средних и низких классов напряжений, магистральные, региональные и распределительные сети. Переменный электрический ток передаётся по трём проводам таким образом, что фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на 120°. Каждый провод и переменный ток в нём называются «фазой» . Каждая «фаза» имеет определённое напряжение относительно земли, которая выступает в роли четвёртого проводника.
- Переменный однофазный ток : большинство сетей бытовой электропроводки, оконечных сетей потребителей. Переменный ток передаётся к потребителю от распределительного щита или подстанции по двум проводам (т. н. «фаза» и «ноль»). Потенциал «нуля» совпадает с потенциалом земли, однако конструктивно «ноль» отличается от провода заземления .
- Постоянный ток : большинство контактных сетей, некоторые сети автономного электроснабжения, а также ряд специальных сетей сверхвысокого и ультравысокого напряжения, имеющих пока ограниченное распространение.

Принципы работы

Переменный ток

Большинство крупных источников электроэнергии - электростанции - построено с использованием генераторов переменного тока. Кроме того, амплитудное напряжение переменного тока может быть легко изменено при помощи трансформаторов , что позволяет повышать и понижать напряжение в широких пределах. Основные потребители электроэнергии также ориентированы на непосредственное использование переменного тока. Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока . В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц , в США , Японии и ряде других стран - 60 герц.

Классы напряжения

При передаче большой электрической мощности при низком напряжении возникают большие омические потери из-за больших значений протекающего тока. Формула δS = I²R описывает потерю мощности в зависимости от сопротивления линии и протекающего тока. Для снижения потерь уменьшают протекающий ток: при снижении тока в 2 раза омические потери снижаются в 4 раза. Согласно формуле полной электрической мощности S = I×U , для передачи такой же мощности при пониженном токе необходимо во столько же раз повысить напряжение. Таким образом, большие мощности целесообразно передавать при высоком напряжении. Однако строительство высоковольтных сетей сопряжено с рядом технических трудностей; кроме того, непосредственно потреблять электроэнергию с высоким напряжением крайне проблематично для конечных потребителей.

В связи с этим сети разбивают на участки с разным классом напряжения (уровнем напряжения). Трёхфазные сети, передающие большие мощности, имеют следующие классы напряжения :

от 750 кВ и выше (1150 кВ, 1500 кВ) - Ультравысокий,
750 кВ, 500 кВ, 400 кВ (европейский стандарт) - Сверхвысокий,
330 кВ (Европа), 220 кВ, 150 кВ (юг Украины), 110 кВ (Европа) - ВН, Высокое напряжение,
35 кВ, 33 кВ (Европа), 20 кВ (Европа, сельские сети) - СН-1, Среднее первое напряжение,
10 кВ (Европа, городские сети), 6 кВ, 3 кВ - СН-2, Среднее второе напряжение,
24 кВ, 22 кВ, 18 кВ, 15,75 кВ (наиболее распространённое), 13 кВ, (3 кВ) - напряжение на выводах генераторов
0,69 кВ(европейский промышленный), 0,4 кВ(380/220В - основной стандарт) ,0,23 кВ(220/127 В), 110 В(старый европейский, США бытовой) и ниже - НН, низкое напряжение.
для безопасной работы с электроинструментом, аппаратами и машинами существуют термины FELV, PELV и SELV (англ.) русск. . Регламентируются стандартами DIN/VDE 0100-410, BS 7671, BS EN 60335, IEC 61140 Protection against electric shock и IEC 60364-4-41 Low-voltage electrical installations; правилами «AS/NZS 3000 Wiring Rules» и т. д.

Преобразование напряжения

Структура сети

Электрическая сеть может иметь очень сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими соображениями. В сети выделяют линии электропередачи , которые соединяют подстанции . Линии могут быть одинарными и двойными (двухцепными ), иметь ответвления (отпайки ). К подстанциям, как правило, подходит несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями. Для соединения линий и оборудования внутри подстанций используются электрические коммутаторы различных типов.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема , представляющая три провода трёх фаз в виде одной линии. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Основные компоненты сети

Сеть электроснабжения характерна тем, что связывает территориально удалённые пункты источников и потребителей. Это осуществляется при помощи линии электропередачи - специальных инженерных сооружений, состоящих из проводников электрического тока (провод - неизолированный проводник, или кабель - изолированный проводник), сооружений для размещения и прокладки (опоры , эстакады, каналы), средств изоляции (подвесные и опорные изоляторы) и защиты (грозозащитные тросы , разрядники , заземление).

Умные сети электроснабжения

Электроэнергетика :
электроэнергия






	Биоэлектростанции (БиоТЭС)