Klasifikasi rangkaian elektrik

Rangkaian elektrik dikelaskan mengikut beberapa penunjuk yang mencirikan kedua-dua rangkaian secara keseluruhan dan talian penghantaran individu (PTL).

Dengan sifat semasa

Rangkaian AC dan DC dibezakan oleh arus.

Tiga fasa AC 50 Hz mempunyai beberapa kelebihan berbanding DC:

• keupayaan untuk mengubah dari satu voltan ke voltan yang lain dalam julat yang luas;

• keupayaan untuk menghantar kuasa besar pada jarak jauh, yang dicapai. Ini dicapai dengan menukar voltan penjana kepada voltan yang lebih tinggi untuk menghantar elektrik di sepanjang talian dan menukar voltan tinggi kembali kepada voltan rendah di titik penerimaan. Dalam kaedah penghantaran kuasa ini, kerugian dalam talian dikurangkan kerana ia bergantung kepada arus dalam talian, dan arus untuk kuasa yang sama adalah lebih kecil, semakin tinggi voltan;

• dengan arus ulang alik tiga fasa, pembinaan motor elektrik tak segerak adalah mudah dan boleh dipercayai (tiada pengumpul). Pembinaan alternator segerak juga lebih mudah daripada penjana DC (tiada pengumpul, dll.);

Kelemahan AC ialah:

• keperluan untuk menjana kuasa reaktif, yang diperlukan terutamanya untuk mencipta medan magnet transformer dan motor elektrik. Bahan api (dalam TPP) dan air (dalam HPP) tidak digunakan untuk menjana tenaga reaktif, tetapi arus reaktif (arus magnetisasi) yang mengalir melalui talian dan belitan transformer tidak berguna (dalam erti kata menggunakan talian untuk menghantar tenaga aktif) ia membebankan mereka, menyebabkan kehilangan kuasa aktif di dalamnya dan mengehadkan kuasa aktif yang dihantar. Nisbah kuasa reaktif kepada kuasa aktif mencirikan faktor kuasa pemasangan (semakin rendah faktor kuasa, semakin teruk rangkaian elektrik digunakan);

• bank kapasitor atau pemampas segerak sering digunakan untuk meningkatkan faktor kuasa, yang menjadikan pemasangan AC lebih mahal;

• penghantaran kuasa yang sangat besar pada jarak jauh dihadkan oleh kestabilan operasi selari sistem kuasa di mana kuasa dihantar.

Kelebihan arus terus termasuk:

• ketiadaan komponen arus reaktif (penggunaan penuh talian adalah mungkin);

• pelarasan yang mudah dan lancar dalam pelbagai bilangan pusingan motor DC;

• tork permulaan yang tinggi dalam motor bersiri, yang telah menemui aplikasi luas dalam daya tarikan elektrik dan kren;

• kemungkinan elektrolisis, dsb.

Kelemahan utama DC ialah:

• kemustahilan penukaran dengan cara mudah arus terus dari satu voltan ke voltan yang lain;

• kemustahilan mencipta penjana arus terus voltan tinggi (HV) untuk penghantaran kuasa pada jarak yang agak jauh;

• kesukaran mendapatkan HV arus terus: untuk tujuan ini adalah perlu untuk membetulkan arus ulang alik voltan tinggi dan kemudian pada titik penerimaan mengubahnya menjadi arus ulang alik tiga fasa. Aplikasi utama diperoleh daripada rangkaian arus ulang-alik tiga fasa. Dengan sejumlah besar penerima elektrik fasa tunggal, cawangan fasa tunggal dibuat daripada rangkaian tiga fasa. Kelebihan sistem AC tiga fasa ialah:

• penggunaan sistem tiga fasa untuk mencipta medan magnet berputar memungkinkan untuk melaksanakan motor elektrik mudah;

• dalam sistem tiga fasa, kehilangan kuasa adalah kurang daripada dalam sistem satu fasa. Bukti kenyataan ini diberikan dalam Jadual 1.

Jadual 1. Perbandingan sistem tiga fasa (tiga wayar) dengan satu fasa (dua wayar)

Seperti yang dapat dilihat daripada jadual (baris 5 dan 6), dP1= 2dP3 dan dQ1= 2dQ3, i.e. kehilangan kuasa dalam sistem satu fasa pada kuasa S dan voltan U yang sama adalah dua kali lebih besar. Walau bagaimanapun, dalam sistem satu fasa terdapat dua wayar, dan dalam sistem tiga fasa - tiga.

Agar penggunaan logam menjadi sama, adalah perlu untuk mengurangkan keratan rentas konduktor garis tiga fasa berbanding garis fasa tunggal sebanyak 1.5 kali. Bilangan kali yang sama akan menjadi rintangan yang lebih besar, i.e. R3= 1.5R1... Menggantikan nilai ini dalam ungkapan untuk dP3, kita mendapat dP3 = (1.5S2/ U2) R1, i.e. kehilangan kuasa aktif dalam talian fasa tunggal adalah 2 / 1.5 = 1.33 kali lebih banyak daripada dalam satu fasa tiga.

penggunaan DC

Rangkaian DC dibina untuk menggerakkan perusahaan industri (bengkel elektrolisis, relau elektrik, dll.), pengangkutan elektrik bandar (trem, bas troli, kereta bawah tanah). Untuk butiran lanjut lihat di sini: Di mana dan bagaimana DC digunakan

Elektrifikasi pengangkutan kereta api dijalankan pada kedua-dua arus terus dan ulang alik.

Arus terus juga digunakan untuk menghantar tenaga pada jarak yang jauh, kerana penggunaan arus ulang alik untuk tujuan ini dikaitkan dengan kesukaran untuk memastikan operasi selari yang stabil bagi penjana loji kuasa. Dalam kes ini, bagaimanapun, hanya talian penghantaran beroperasi pada arus terus, pada hujung bekalan yang mana arus ulang alik ditukar kepada arus terus, dan pada hujung penerima arus terus diterbalikkan kepada arus ulang alik.

Arus terus boleh digunakan dalam rangkaian penghantaran dengan arus ulang alik untuk mengatur sambungan dua sistem elektrik dalam bentuk arus terus — penghantaran tenaga malar dengan panjang sifar, apabila dua sistem elektrik disambungkan antara satu sama lain melalui blok rectifier-transformer. Pada masa yang sama, sisihan frekuensi dalam setiap sistem elektrik secara praktikal tidak menjejaskan kuasa yang dihantar.

Penyelidikan dan pembangunan sedang dijalankan pada penghantaran kuasa arus berdenyut, di mana kuasa dihantar secara serentak dengan arus ulang alik dan arus terus melalui talian kuasa biasa. Dalam kes ini, ia bertujuan untuk mengenakan pada ketiga-tiga fasa talian penghantaran AC beberapa voltan malar berkenaan dengan bumi, dicipta melalui pemasangan pengubah di hujung talian penghantaran.

Kaedah penghantaran kuasa ini membolehkan penggunaan penebat talian kuasa yang lebih baik dan meningkatkan kapasiti bawaannya berbanding dengan penghantaran arus ulang-alik, dan juga memudahkan pemilihan kuasa daripada talian kuasa berbanding dengan penghantaran arus terus.

Mengikut voltan

Mengikut voltan, rangkaian elektrik dibahagikan kepada rangkaian dengan voltan sehingga 1 kV dan lebih 1 kV.

Setiap rangkaian elektrik dicirikan oleh voltan terkadar, yang memastikan operasi normal dan paling menjimatkan peralatan.

Bezakan voltan nominal penjana, transformer, rangkaian dan penerima elektrik. Voltan nominal rangkaian bertepatan dengan voltan nominal pengguna tenaga, dan voltan nominal penjana, mengikut syarat pampasan untuk kehilangan voltan dalam rangkaian, diambil 5% lebih tinggi daripada voltan nominal rangkaian.

Voltan terkadar pengubah ditetapkan untuk belitan primer dan sekundernya tanpa beban. Disebabkan fakta bahawa penggulungan utama pengubah adalah penerima elektrik, untuk pengubah langkah naik voltan nominalnya diambil sama dengan voltan nominal penjana, dan untuk pengubah langkah turun - voltan nominal rangkaian.

Voltan penggulungan sekunder pengubah yang membekalkan rangkaian di bawah beban mestilah 5% lebih tinggi daripada voltan nominal rangkaian. Oleh kerana terdapat kehilangan voltan dalam pengubah itu sendiri di bawah beban, voltan terkadar (iaitu voltan litar terbuka) lilitan sekunder pengubah diambil 10% lebih tinggi daripada voltan sesalur terkadar.

Jadual 2 menunjukkan voltan fasa ke fasa nominal rangkaian elektrik tiga fasa dengan frekuensi 50 Hz. Rangkaian elektrik mengikut voltan dibahagikan secara bersyarat kepada rangkaian voltan rendah (220–660 V), sederhana (6–35 kV), tinggi (110–220 kV), ultratinggi (330–750 kV) dan ultratinggi (1000 kV dan lebih tinggi).

Jadual 2. Voltan standard, kV, mengikut GOST 29322–92

Dalam pengangkutan dan industri, voltan malar berikut digunakan: untuk rangkaian overhed yang menjana kuasa trem dan bas troli - 600 V, kereta bawah tanah - 825 V, untuk laluan kereta api elektrik - 3300 dan 1650 V, lombong terbuka disediakan oleh bas troli dan elektrik. lokomotif dikuasakan daripada rangkaian kenalan 600, 825, 1650 dan 3300 V, pengangkutan industri bawah tanah menggunakan voltan 275 V. Rangkaian relau arka mempunyai voltan 75 V, loji elektrolisis 220-850 V.

Mengikut reka bentuk dan lokasi

Rangkaian udara dan kabel, pendawaian dan wayar berbeza dalam reka bentuk.

Mengikut lokasi, rangkaian dibahagikan kepada luaran dan dalaman.

Rangkaian luaran dilaksanakan dengan wayar dan kabel kosong (tidak bertebat) (bawah tanah, bawah air), dalaman - dengan kabel, wayar terlindung dan telanjang, bas.

Dengan sifat penggunaan

Mengikut sifat penggunaan, bandar, perindustrian, luar bandar, laluan kereta api elektrik, saluran paip minyak dan gas dan sistem elektrik dibezakan.

Dengan temu janji

Kepelbagaian dan kerumitan rangkaian elektrik telah menyebabkan kekurangan pengelasan bersatu dan penggunaan istilah yang berbeza apabila mengklasifikasikan rangkaian mengikut tujuan, peranan dan fungsi yang dilakukan dalam skim bekalan kuasa.

Rangkaian NSElektrik dibahagikan kepada rangkaian tulang belakang dan pengedaran.

Tulang belakang dipanggil rangkaian elektrik yang menyatukan loji kuasa dan memastikan fungsinya sebagai objek kawalan tunggal, sambil membekalkan tenaga daripada loji kuasa. Cawangan dipanggil grid kuasa. menyediakan pengagihan elektrik daripada sumber kuasa.

Dalam GOST 24291-90, rangkaian elektrik juga dibahagikan kepada rangkaian tulang belakang dan pengedaran.Di samping itu, rangkaian bandar, perindustrian dan luar bandar dibezakan.

Tujuan rangkaian pengagihan adalah pengagihan elektrik selanjutnya dari pencawang rangkaian tulang belakang (sebahagiannya juga dari bas voltan pengagihan loji janakuasa) ke titik pusat rangkaian bandar, perindustrian dan luar bandar.

Peringkat pertama rangkaian pengedaran awam ialah 330 (220) kV, yang kedua - 110 kV, kemudian elektrik diagihkan melalui rangkaian bekalan kuasa kepada pengguna individu.

Mengikut fungsi yang mereka lakukan, rangkaian tulang belakang, bekalan dan pengedaran dibezakan.

Rangkaian utama 330 kV dan ke atas melaksanakan fungsi membentuk sistem tenaga bersatu.

Rangkaian bekalan kuasa bertujuan untuk penghantaran elektrik dari pencawang rangkaian lebuh raya dan sebahagiannya bas 110 (220) kV loji kuasa ke titik pusat rangkaian pengedaran — pencawang serantau. Rangkaian penghantaran biasanya ditutup. Sebelum ini, voltan rangkaian ini ialah 110 (220) kV, baru-baru ini voltan rangkaian elektrik, sebagai peraturan, ialah 330 kV.

Rangkaian pengedaran bertujuan untuk penghantaran tenaga elektrik dalam jarak dekat dari bas voltan rendah pencawang daerah ke pengguna industri bandar dan luar bandar. Rangkaian pengedaran sedemikian biasanya terbuka atau beroperasi dalam mod terbuka. Sebelum ini, rangkaian sedemikian dijalankan pada voltan 35 kV dan lebih rendah, dan kini - 110 (220) kV.

Rangkaian elektrik juga dibahagikan kepada rangkaian tempatan dan serantau dan, sebagai tambahan, rangkaian bekalan dan pengedaran. Rangkaian tempatan termasuk 35 kV dan lebih rendah, dan rangkaian serantau — 110 kV dan lebih tinggi.

makan ialah garisan yang melalui dari titik pusat ke titik pengagihan atau terus ke pencawang tanpa mengagihkan elektrik sepanjang panjangnya.

Cawangan satu talian dipanggil, yang mana beberapa pencawang pengubah atau pintu masuk ke pemasangan elektrik pengguna disambungkan sepanjang panjangnya.

Mengikut tujuan dalam skim kuasa, rangkaian juga dibahagikan kepada tempatan dan serantau.

Kepada penduduk tempatan termasuk rangkaian dengan ketumpatan beban rendah dan voltan sehingga dan termasuk 35 kV. Ini adalah rangkaian bandar, perindustrian dan luar bandar. Sendal dalam 110 kV panjang pendek juga diklasifikasikan sebagai rangkaian tempatan.

Rangkaian elektrik daerah meliputi kawasan yang luas dan mempunyai voltan 110 kV dan ke atas. Melalui rangkaian serantau, tenaga elektrik dihantar dari loji kuasa ke tempat penggunaan, dan juga diedarkan antara pencawang industri dan pengangkutan serantau dan besar yang memberi makan kepada rangkaian tempatan.

Rangkaian serantau termasuk rangkaian utama sistem elektrik, talian penghantaran utama untuk komunikasi intra dan antara sistem.

Rangkaian teras menyediakan komunikasi antara loji janakuasa dan dengan pusat pengguna serantau (pencawang serantau). Mereka dijalankan mengikut skema berbilang litar yang kompleks.

Talian kuasa batang komunikasi intra-sistem menyediakan komunikasi antara loji kuasa yang terletak berasingan dengan grid utama sistem elektrik, serta komunikasi pengguna besar jauh dengan titik pusat. Ini biasanya talian atas 110-330 kV dan lebih besar dengan panjang yang panjang.

Mengikut peranan mereka dalam skim bekalan kuasa, rangkaian bekalan kuasa, rangkaian pengedaran dan rangkaian utama sistem kuasa berbeza.

Berkhasiat dipanggil rangkaian di mana tenaga dibekalkan ke pencawang dan RP, pengedaran — rangkaian yang mana pencawang elektrik atau pengubah disambungkan terus (biasanya ini adalah rangkaian sehingga 10 kV, tetapi selalunya rangkaian bercabang dengan voltan yang lebih tinggi juga merujuk kepada rangkaian pengedaran jika sejumlah besar pencawang penerima disambungkan kepadanya). Ke rangkaian utama termasuk rangkaian dengan voltan tertinggi, di mana sambungan paling berkuasa dibuat dalam sistem elektrik.