Как передается электроэнергия потребителям по сети 0,4 кВ

Способы передачи электрических мощностей между высоковольтным оборудованием предприятий энергетики коротко изложены в предыдущей статье. А здесь рассмотрим работу схем низшего напряжения.

Линии электропередач

Преобразования высоковольтной энергии в сеть 0,4 кВ заканчиваются в трансформаторах с выходным напряжением 380/220 вольт. От них электричество поступает по кабельным или воздушным линиям к потребителям. Причем кабель чаще всего используется там, где нельзя устанавливать инженерные сооружения — опоры.

Кабельные линии при эксплуатации создают в сети реактивную нагрузку емкостного характера, которая на протяженных маршрутах сильно влияет на качество электроэнергии, изменяя cosφ схемы. На коротких расстояниях кабель может работать как компенсация потерь электроэнергии от индуктивных нагрузок, создаваемых мощными электродвигателями.

Воздушные ЛЭП используются для питания удаленных потребителей. Провода фаз воздушных линий разнесены между собой на значительное расстояние. Они практически не создают реактивное сопротивление.

На фото ниже показана опора линии 0,4кВ с обычными проводами в сельской местности. Это уже устаревшая, но довольно надежная конструкция.

Сейчас в стране идет массовая замена проводов на самонесущие изолированные устройства, которые обладают большей безопасностью, уменьшают предпосылки воровства электричества. При реконструкции старых линий часто проводят замену отработавших свой ресурс опор.

На фотографии показана воздушная ЛЭП с самонесущими проводами в жилом секторе.

По каким схемам производится передача электроэнергии потребителю в сети 0,4 кВ

Безопасность эксплуатации электрического оборудования во многом зависит от способа его подключения к контуру заземления.

Во время прошлого столетия в стране использовалась схема питания потребителей, которую принято обозначать индексами TN-C. Это самая дешевая и опасная система заземления. От нее сейчас избавляются, но это дорогостоящий и длительный процесс.

ГОСТ-ом Р 50571.2-94 определены системы заземления, которые классифицируют: IT, TT, TN-S, TN-C, TN-C-S.

В схеме I-T нулевой провод трансформатора не зеземляется и поступает напрямую к распределительному устройству потребителей электроэнергии.

У системы Т-Т нулевая клемма трансформатора заземлена. Корпуса всех электроприемников в обеих схемах по требованиям безопасности должны быть подключены к контуру заземления здания, где они размещены.

Система TN-C использует зануление корпусов приборов без подключения их к контуру заземления. При таком способе в случае пробоя изоляции электроприемника на корпус создается короткое замыкание, которое ликвидируется защитными автоматами или предохранителями.

Система TN-C-S более безопасна. У нее задействован контур заземления здания, в котором работают электрические приборы. Во время повреждения их изоляции создаются токи утечки на контур земли через РЕ-проводники. Неисправность схемы отключается УЗО либо дифавтоматами.

Система TN-S предусматривает подключение корпусов электроприборов к заземляющему контуру трансформаторной подстанции по отдельной фазе ЛЭП. Это самое дорогое решение, но наиболее безопасное. Техническое состояние трансформаторной подстанции с линиями электропередач, включая электрическое сопротивление контура заземления, периодически замеряется специалистами и всегда поддерживается в исправном состоянии.

Потери при передаче электроэнергии в электрических сетях

Во время транспортировки электрической энергии часть ее расходуется на сопутствующие процессы, например, на нагрев металла проводников, создание реактивных мощностей, утечки через изоляцию. Они связаны с технологией передачи электричества потребителям.

Кроме технологических потерь недополучение электроэнергии может быть связано:

  • с обыкновенными хищениями;

  • ошибками приборов учета;

  • неправильными расчетами подразделениями энергосбыта.

Международные эксперты определили, что относительная величина потерянной энергии от произведенной должна быть до 5%. По статистике этот показатель у государств Западной Европы ограничен 7%, для России он колеблется в пределах 11 — 13%, а в Беларуси — 11,13%.

Анализом технических потерь определено, что 78% их происходит в электросетях с напряжением 110 кВ и ниже, причем 33,5% выявлено в сетях 0,4÷10 кВ.

Причины технологических потерь

Правила выбора сечения тоководов

Тепловые выделения электропроводов напрямую связаны с их электрическим сопротивлением. Заниженное поперечное сечение увеличивает его и создает дополнительные затраты электроэнергии.

При соединениях проводов используются разные технические приемы. Следует понимать, что при наложении двух металлических поверхностей токопроводов через площадку их соприкосновения протекает электроток. В месте такого контакта возникает переходное сопротивление.

У линейных контактов оно меньше, чем у точеных, но больше, чем у поверхностных.

Состояние контактов

На состояние переходного сопротивления влияют:

  • вид металла соединяемых деталей;

  • чистота контактных поверхностей и качество их обработки;

  • величина «ужима» и ряд других факторов.

Электрическая энергия при транспортировке проходит сквозь огромное количество контактных соединений. Поддержание их в хорошем, исправном состоянии снижает потери, а небрежные приемы монтажа обеспечивают затраты. Чтобы их снизить в процессе эксплуатации проводят периодические профилактические работы, а в интервалах между ними осуществляют визуальное наблюдение за тепловыми выделениями внутри контактных соединениях с помощью тепловизоров.

Компенсация потерь электроэнергии от реактивных мощностей

Для повышения качества передачи электрической энергии проводится регулирование напряжения компенсирующими устройствами с созданием допустимого резерва. При таком способе генерируемые мощности суммируются с мощностями компенсирующих устройств. Основные возможности компенсации показаны на рисунке.

Компенсация потерь электроэнергии особенно актуальна на предприятиях с большим количеством асинхронных двигателей.

Способы снижения потерь

Предприятия, предоставляющие услуги по передаче электроэнергии, заинтересованы в ее качестве. Оно достигается:

  • сокращением протяженности ЛЭП;

  • применением трехфазных линий по всей длине;

  • заменой открытых проводов на самонесущие изолированные конструкции;

  • использованием проводников с максимально допустимым сечением для пропуска критических нагрузок;

  • реконструкцией трансформаторного оборудования на устройства с меньшими активными и реактивными потерями;

  • дополнительным монтажом в схемы 0,4 кВ трансформаторов, снижающих протяженность ЛЭП и потери мощности в них;

  • внедрением средств автоматизации и телемеханики;

  • использованием новых средств измерения с улучшенными метрологическими характеристиками и повышением точности их обработки.

Бравый Алексей Семенович