Какие задачи решаются с помощью электрической сети

Электрические сети и системы — Роль электрических сетей и систем в энергетике страны

ВВЕДЕНИЕ
В-1. Роль электрических сетей и систем в энергетике страны.
Задачи энергетики. Электрическая энергия является наиболее универсальным видом энергии. Она очень просто и экономично может быть преобразована в другие виды энергии — тепловую, механическую, световую и т. д. Электрическая энергия находит значительное применение в устройствах автоматики, электроники и т. п., без которых немыслимы современные аппараты и технические сооружения. Поэтому в настоящее время электрическая энергия (сокращенно электроэнергия) весьма широко используется во всех отраслях народного хозяйства страны и прежде всего в промышленности и в быту.
Электровооруженность труда в промышленности является важным показателем уровня технического развития страны. Повышение электровооруженности труда указывает на технический прогресс государства, поэтому она непрерывно возрастает. В Директивах XXIV съезда КПСС в качестве одной из основных задач 9-й пятилетки указано повышение уровня электрификации производства и эффективности использования энергии.
Электроэнергия производится на электростанциях, являющихся «фабриками электричества». Она получается путем преобразования химической энергии топлива (тепловые электростанции — ТЭС) или энергии воды (гидростанции —ГЭС), ветра, атомной энергии (АЭС) и т. д. В городах и промышленных центрах помимо электроэнергии может иметься значительная потребность в тепловой энергии. В связи с этим наряду с электрификацией в стране развивается и теплофикация. Во многих случаях оказывается экономичным одновременно с выработкой электроэнергии производить и выработку тепловой энергии. Для этого сооружаются специальные типы электростанций — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Приведенный к. п. д. ТЭЦ с турбинами большой мощности составляет 65—67% и выше, тогда как на конденсационных ТЭС он не превышает 35—40%. Таким образом, использование топлива на ТЭЦ оказывается почти в 2 раза выше. В связи с этим удельный вес ТЭЦ возрастает, и.в настоящее время мощность ТЭЦ составляет около 35% общей мощности ТЭС.
Электрификация страны означает сооружение электростанций, электрических сетей и установок для потребления электроэнергии — электроприемников. Электрические сети служат для передачи электроэнергии от электростанций и распределения ее между потребителями. Практически вся вырабатываемая электроэнергия поступает к ее приемникам через электрические сети. При этом электроэнергия может передаваться на весьма — большие расстояния — в десятки, сотни и тысячи километров, многократно преобразовываться и изменяться количественно и качественно.
Сети состоят из линий и трансформаторов. Трансформаторы служат для изменения параметров передаваемой электроэнергии — величин токов и напряжений. На подстанциях кроме трансформаторов устанавливаются различные коммутационные аппараты — выключатели, разъединители и т. п., с помощью которых производится включение и отключение элементов сети. В зависимости от местных условий значения напряжений и токов линий изменяются достаточно широко. Например, в сетях трехфазного переменного тока напряжения изменяются в пределах от 0,22 до 750 кВ (см. гл. 1).
Электроприемники (ЭП) представляют собой устройства, преобразующие электроэнергию в другие виды энергии—тепловую (электрические печи), световую (осветительные лампы), механическую (электродвигатели) и т. п. Каждый ЭП может присоединяться к электрической сети и отключаться от нее по мере надобности. Таким образом, электроэнергия непосредственно не попользуется, она является как бы промежуточным продуктом. Основным назначением ее является передача энергии от места выработки к месту потребления.
Часто приходится рассматривать не отдельные ЭГ1, а группы их, и не только сами ЭП, но и вместе с соответствующей частью сети, к которой они присоединены. Такая группа ЭП, присоединенных с помощью сети к общему пункту, от которого происходит питание их электроэнергией, называется потребителем электроэнергии. Потребителями электроэнергии могут быть: цех, завод, дом, квартал города, поселок, целый район с несколькими промышленными предприятиями и поселками и т. д.

Рис. В-1. Изменение величин выработанной электроэнергии (7), млрд, κβτ-ч, и установленной мощности электростанций (2), тыс. Мет, в СССР за период с 1913 по 1969 г.
Установленная мощность электростанций и производство электроэнергии в СССР непрерывно возрастают (рис. В-1). На 1/1 1970 г. суммарная мощность электростанций составляла около 155 млн. кету а производство электроэнергии за 1969 г. — 689 млрд. кВт-ч. Из этого количества электроэнергии примерно 68% потреблялось в промышленности, 7,5%—электрифицированным железнодорожным транспортом, около 12% —в быту.
Электрификация страны связана с колоссальными затратами как материальных, так и денежных средств. Ежегодно в стране производится огромное количество электрических машин и аппаратов, сооружаются электрические,сети весьма значительной протяженности. Например, в 1968 г. было произведено:
генераторов 14,5 млн. кВт
турбин 15,8 млн. кВт
силовых трансформаторов 105,1 млн. кВА
электродвигателей переменного тока:
мощностью от 0,25 до 100 кВт . . . 5 289 тыс. шт.
25,4 млн. кВт
мощностью более 100 кВт 27,2 тыс. шт.
5,4 млн. кВт
электрических ламп (осветительных) . . 1 269 млн. шт.
Одновременно было сооружено более 23 тыс. км линий электрических сетей напряжением 35 кВ и выше. Из них линий напряжением 35 кВ—10,6; 110 кВ — 8; 220 кВ — 2,3; 330 кВ — 1,3 и 500 кВ — 0,9 тыс. км. К 1969 г. протяженность линий электрических сетей напряжением 35 кВ и выше составляла 386 тыс. км, а протяженность линий напряжением ниже 35 кВ была во много раз большей.
В среднем на 1 млн. кВт вводимой мощности генераторов электростанций требуется выпуск 8—10 млн. кВА силовых трансформаторов и более 3 млн. кВт электродвигателей, одновременно должно сооружаться около 1,7—2 тыс. км линий напряжением 35 кВ и выше [Л. 2]. По приближенным подсчетам стоимость трансформаторов и линий электрических сетей всех напряжений составляет не менее половины общей стоимости электростанций, которая в настоящее время выражается суммой около 120—150 млрд. руб.
Назначение электрических сетей и систем и их развитие. Основным назначением электрических сетей является электроснабжение потребителей. Электрические сети служат для присоединения ЭП и потребителей в целом к источникам питания. Эта задача является достаточно сложной в связи с большим количеством ЭП и значительной территорией, на которой они расположены.
Вторым назначением электрических сетей является передача электроэнергии йт места ее выработки к месту потребления. Часто источники энергии (бассейны топлива, водные бассейны и т. д.) расположены в значительном удалении от центров потребления — крупных заводов, населенных пунктов и т. п. При этом возникает задача передачи энергии. Может быть произведена передача топлива по газопроводам и нефтепроводам, перевозка высококачественных углей по железным дорогам. Возможна передача тепловой энергии по специальным трубопроводам. Во многих случаях перевозка топлива, например угля, может быть нерентабельной; более выгодным оказывается сооружение электростанций вблизи бассейна топлива и передача электроэнергии по линиям сети. Таким образом, электрическая сеть является одним из возможных путей передачи электроэнергии. Это особенно существенно в условиях Советского Союза: около 85% наиболее экономичных топливно-энергетических ресурсов находится в азиатской части страны, а основная часть потребителей электроэнергии (80%) в настоящее время сосредоточена в центральной части, на юге, западе и Урале. В связи с этим возникает необходимость переброски на большие расстояния значительных потоков топлива или электроэнергии. Это требует строительства мощных линий передач очень высокого напряжения.
Электрические сети служат также для создания энергетических систем 1 . Вся политика электрификации Советского Союза со времени создания плана ГОЭЛРО направлена на объединение электростанций. При этом получаются существенные технико-экономические преимущества. К числу их относятся:

Возможность увеличения единичной мощности генераторов и электростанций. Это снижает стоимость 1 кВт установленной мощности, позволяет резко повысить производительность электромашиностроительных заводов при тех же производственных площадях и трудозатратах.
Значительное повышение надежности электроснабжения потребителей.
Повышение экономичности работы различных типов электростанций. При этом обеспечиваются наиболее эффективное использование мощности ГЭС и более экономичные режимы работы ТЭС.
Снижение необходимой резервной мощности на электростанциях.

1 Как известно, энергетической системой называют объединение электростанций, связанных общей сетью между собой и с потребителями электроэнергии. Электрической системой называют электрическую часть энергетической системы.

Преимущества электрических систем столь велики, что в 1970 г. лишь менее 4% всего количества электроэнергии было выработано отдельно работавшими электростанциями. Вся остальная электроэнергия была выработана на электростанциях, объединенных в энергетические системы. Мощность энергетических систем непрерывно возрастает. Из отдельных энергетических систем создаются мощные объединенные системы. В 1969 г. закончено объединение всех энергетических систем европейской части СССР с общей мощностью более 90 млн. кВт в Единую энергетическую систему ЕЭС европейской части Союза. Она объединяет работу свыше 550 электростанций, в нее входят семь объединенных энергетических систем. Создание ЕЭС дало также существенный экономический эффект от снижения максимума совмещенного графика нагрузки всей объединенной системы за счет разницы в поясном времени между гео-
Графическими зонами, что в 1970 г. составило около 3— 3,5 млн. кВт. Крупными энергетическими объединениями являются единая энергетическая система Сибири (включающая энергетические системы Западной и Восточной Сибири) и объединенная энергетическая система Средней Азии и Южного Казахстана. В этих трех энергетических объединениях вырабатывается в настоящее время около 85% всей электроэнергии Советского Союза.
Увеличение мощности объединенных энергетических систем позволило сооружать более мощные электростанции, имеющие весьма высокие технико-экономические показатели. В 1970 г. в эксплуатации находилось 38 крупных ГЭС и ТЭС единичной мощностью 1 000 Мет и более, их суммарная установленная мощность составляла 63,5 млн. кВт или 38% от мощности всех электростанций Советского Союза. Развитие объединенных энергетических систем оказалось возможным на базе широкого внедрения мощных межсистемных линий электропередачи напряжением 330—500 кВ.
Эта тенденция развития энергетики Советского Союза продолжается и в будущем. В соответствии с намеченными планами [Л. 2] предполагается, что за период с 1970 по 1980 г. выработка электроэнергии должна быть резко увеличена. До 1980 г. энергетика должна развиваться главным образом за счет строительства мощных ТЭС и ГЭС и дальнейшего внедрения АЭС. Большая часть электроэнергии (до 80—83%) будет вырабатываться на ТЭС и АЭС, использующих органическое топливо (уголь, природный и попутный газ, торф) и ядерное горючее.
Будет, проводиться дальнейшая централизация электроснабжения и, в частности, концентрация мощностей на ТЭС с мощностями 2,4; 3,2; 4,0; 6,0 млн. кВт и выше с установкой энергоблоков (котел— турбина — генератор — трансформатор) по 300, 500, 800 и 1 200 Мет. К середине 1969 г. в СССР работало около 180 энергоблоков по 150, 200 и 300 Мет суммарной мощностью 36,7 млн. кВт, которые вырабатывали 37% всей электроэнергии, получаемой на ТЭС. Дальнейшее развитие получат ТЭЦ.
Большое внимание уделяется вопросам развития гидроэнергетики. Будет продолжаться строительство мощных высоконапорных ГЭС с использованием наиболее эффективных гидроэнергоресурсов восточных районов
страны и строительство комплексных гидроузлов, предназначенных для развития как энергетики, так и других- отраслей народного хозяйства: ирригации, водоснабжения, водного транспорта, рыбного хозяйства и т. п. В то — же время в европейской части СССР будут строиться специальные пиковые и аккумулирующие ГЭС, которые позволят обеспечить эффективную работу электростанций других типов в условиях более стабильных нагрузок, что является более экономичным.
Дальнейшее развитие получат объединенные энергетические системы европейской части и др. Мощность европейской ЕЭС к 1975 г. должна составлять 160—170, а к 1980 г. — 230—250 млн. кВт. Будут проводиться работы по созданию объединенной энергосистемы страны. Она должна строиться на базе мощных системообразующих энергетических линий постоянного и переменного тока сверхвысокого напряжения. Для этого в первую очередь должны быть решены проблемы, связанные с созданием мощных линий электропередачи постоянного тока с напряжением 1 500 кВ (±750 кВ) и переменного тока с напряжением 750—1 200 кВ, а в дальнейшем передач постоянного тока с напряжением 2 000—2 200 кВ (±1 000—1 100 кВ).
Одна из первых уникальных воздушных линий постоянного тока напряжением 1 500 кВ из Казахстана в Центр европейской части (Экибастуз — Тамбов) длиной более 2400 км позволит передавать в центральную часть страны около 6 млн. кВт мощности и 40 млрд, кВт-ч электроэнергии в год от ТЭС, сооружаемых на базе использования дешевых углей Экибастуз- ского угольного бассейна. До 1980 г. будут строиться линии электропередачи переменного тока напряжением 750 кВ, в первую очередь на юге европейской части страны. Также будут вестись проектные и опытные работы по строительству линий переменного тока напряжением 1 100—1 200 кВ.
Создание мощных магистральных линий, электропередачи постоянного и переменного тока потребует одновременно значительного расширения строительства новых линий всех напряжений.
Одновременно с развитием существующих типов электростанций и линий электрических сетей будут продолжаться исследовательские работы по созданию новых источников электроэнергии и новых типов линий для ее передачи. К числу новых источников электроэнергии относятся газотурбинные и парогазовые установки, установки, преобразующие тепло в электроэнергию с помощью магнитогидродинамических генераторов (МГД генератор) и др. Будут продолжаться исследования новых типов линий — криогенных, кабельных с натриевыми жилами и т. п.
Роль электрических сетей при решении любой задачи электрификации страны весьма велика. Вопросы составления энергетического баланса страны, определения -перспектив развития отдельных районов и использования сырьевых ресурсов, выбора мощности и местоположения электростанций, размещения крупных энергоемких предприятий, объединения энергетических систем и т. п. не могут быть решены без учета электрических сетей. При этом нельзя выбирать отдельно наивыгоднейшие параметры электростанций, электрических сетей и т. п.
Все эти вопросы необходимо решать комплексно с учетом взаимного влияния—таким образом, чтобы было обеспечено наиболее эффективное и рациональное использование имеющихся энергетических ресурсов. Только после этого может вестись рабочее проектирование отдельных элементов электрических систем: электростанций, электрических сетей различных напряжений, устройств защиты и автоматики м т. п.
Для иллюстрации рассмотрим два примера. Часто возникает задача по сопоставлению двух вариантов сооружения ТЭС. Их можно построить близ угольного бассейна, а вырабатываемую электроэнергию передавать по электрической сети в пункты потребления. Можно также перевозить уголь по железной дороге, а электрические станции построить в центрах потребления электрической энергии.
Решение в значительной мере зависит от стоимости электрической сети и связано с условиями передачи и распределения электроэнергии.
Выбор мест размещения устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР) в энергетической системе в значительной мере зависит от схемы соединений линий сети и схем присоединения к ней электрических станций. Это мероприятие особенно эффективно в случае возможности разделения энергетической системы на две взаимно несинхронно работающие части с большим дефицитом активной мощности в одной из них (см. §1-5).
Учет условий работы электрических сетей. Линии электрических сетей и оборудование станций и подстанций в период их работы могут повреждаться под влиянием различных воздействий, например атмосферных (см. гл. 1 и 5). В результате могут иметь место их повреждения и нарушение электроснабжения потребителей. При создании электрических систем, т. е. объединении электростанций на параллельную работу, необходимо учитывать предельные значения мощностей, которые могут быть переданы по этим линиям. В случае превышения этих предельных значений может быть нарушена устойчивость параллельной работы электростанций, что также приведет к нарушению электроснабжения потребителей.
В связи с этим возникают дополнительные задачи: а) контроля за текущим режимом работы установок; б) защиты их от повреждений; в) поддержания или регулирования режима в целях обеспечения наибольшей экономичности их работы.
Это осуществляется с помощью устройств релейной защиты и автоматики и устройств автоматического ведения режима. Должны быть специальные устройства противоаварийной автоматики, которые обнаруживают повреждения по изменениям параметров — напряжений, токов и т. п. и производят локализацию повреждений, например отключают поврежденные участки. К этим устройствам защиты и автоматики предъявляются определенные требования. Соответствующие требования предъявляются и к устройствам режимной автоматики для ведения режима — поддержания необходимого качества электроэнергии, наивыгоднейшего распределения нагрузок между электростанциями, наиболее экономичного режима работы эклектических сетей.
Таким образом, с условиями работы электрических сетей связаны условия работы всех объектов, входящих в электрические системы и, в частности, электростанций. Условиями работы сетей определяются требования ко всем устройствам защиты и автоматики, а также требования к устройствам грозозащиты и защиты от так называемых коммутационных перенапряжений. Последние возникают при коммутациях, т. е, отключениях и включениях элементов сети.

ГЛАВА 12. ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

§12.1. Назначение и классификация электрических сетей, их устройство и графическое изображение

Электрическая энергия универсальна : она удобна для дальних передач , легко

распределяется по отдельным потребителям и с помощью сравнительно несложных устройств преобразуется в другие виды энергии .

Эти задачи решает энергетическая система , где осуществляются преобразование энергии топлива или падающей воды в электрическую энергию , трансформация токов и напряжений , распределение и передача электрической энергии потребителям .

Часть энергетической системы , включающую трансформаторные подстанции ( ТП ) и линии электропередачи ( ЛЭП ), называют электрической сетью . Таким образом , электрическая сеть

служит для передачи электрической энергии от мест производства к местам потребления и для распределения ее по группам и отдельным потребителям .

Электрические сети классифицируют по различным признакам .

В зависимости от напряжения между проводами линии различают сети напряжением до

1000 и свыше 1000 В .

По роду тока различают электрические сети постоянного , однофазного и трехфазного

В зависимости от конструктивных особенностей бывают воздушные и кабельные сети , а также сети внутри зданий и объектов .

Основные требования , предъявляемые к электрическим сетям , сводятся к экономии

электротехнических материалов и снижению первоначальных затрат при гарантированной надежности электросети и высоком качестве электроэнергии . Для удовлетворения этих требований разработан ряд мероприятий , к которым относятся , в частности , применение повышенных напряжений , стальных проводов , регулирование напряжения .

В настоящее время сети трехфазного тока напряжением 220/127 В вытесняются сетями напряжением 380/220 В , сети напряжением 6 кВ — сетями 10 кВ и т . д .

При прокладке и эксплуатации электрических сетей большое внимание должно быть уделено обеспечению безопасности обслуживающего персонала .

Расчет электрических сетей производят на основании исходных данных и нормативов ГОСТа , определяющего типовые элементы сети и ее характеристики .

К исходным данным относятся напряжение источника , напряжение и мощность потребителей , вид линии ( однофазная , трехфазная , воздушная , кабельная ), ее конфигурация ( распределение потребителей вдоль линии , схема соединений ), длина проводов ( расстояние между источником электроэнергии и потребителями ), условия окружающей среды и требования эксплуатации ( техники безопасности ).

В результате электрического расчета необходимо : 1) рассчитать площади поперечного сечения всех проводов так , чтобы потери напряжения в них и температура нагрева проводов не превышали допустимых норм ; выбрать тип и стандартные площади сечения проводов ; 2)

определить требуемые характеристики плавких вставок и выбрать соответствующие предохранители ; 3) выбрать схемы заземления , вычислить число и размеры заземлителей .

При расчете электрических сетей обычно используют так называемые однолинейные схемы . Многолинейная и соответствующая ей однолинейная схемы электрической цепи

представлены на рис . 12.1, а , б . На однолинейной схеме указывают : напряжение источника U 1 ( напряжение в начале линии ), напряжение потребителя U ( напряжение в конце линии ), мощность

Р и коэффициент мощности cos ϕ потребителя , длину линии l . Число проводов в линии определяют по числу черточек , поставленных у источника . В качестве примера на рис . 12.2 изображена однолинейная схема трехпроводной линии .

Рис . 12.1. Многолинейная ( а ) и однолинейная ( б ) схемы электрической цепи Рис . 12.2. Однолинейная схема трехпроводной

Карточка № 12.1 (112).

Назначение и классификация электрических сетей, их устройство и графическое изображение

решаются с помощью электрической

Все перечисленные задачи

Сети напряжением до 1000 В

Сети напряжением выше 1000 В

Оба названных вида сетей

Какие сети не используются для

Сети постоянного тока

Сети однофазного тока

Сети трехфазного тока

Сети многофазного тока

Внутренние сети объектов

Все перечисленные сети

Какая сеть требует меньшего расхода

Сеть напряжением 220/127 В

провода при равной длине и одинаковой передаваемой

Сеть напряжением 380/220 В

Расход металлов на провода

названных выше сетях практически

§12.2. Провода, кабели, электроизоляционные материалы в сетях напряжением до 1000В

Для прокладки воздушных линий используют различные виды голых проводов .

Стальные однопроволочные провода изготовляют диаметром не более 5 мм . В очень редких случаях применяют медные однопроволочные провода диаметром 5 мм ( в районах повышенной влажности , химически загрязненной атмосферы ).

Наибольшее распространение находят многопроволочные провода , которые имеют высокую прочность и гибкость . Их изготовляют из одинаковых проволок , число которых может достигать 37. Диаметр проволок и их число подбирают таким образом , чтобы обеспечить

наибольшую плотность упаковки проволок в проводе . Обычно 6, 11, 18 проволок располагают вокруг одной центральной и слабо закручивают . В качестве примера на рис . 12.3 показано поперечное сечение провода ПС -35.

Рис . 12.3. Поперечное сечение провода ПС -35

Многопроволочные провода бывают стальными , алюминиевыми , сталеалюминиевыми и из биметаллических проволок . Для предохранения от ржавчины стальные провода делают из оцинкованной проволоки , иногда применяют нержавеющую сталь . В сталеалюминиевых проводах часть проволок — стальная , часть — алюминиевая . Этим обеспечивается механическая прочность при повышенной электропроводности . Биметаллические проволоки изготовляют электролитическим способом : стальную жилу покрывают слоем меди или алюминия .

Рассмотрим маркировку голых проводов для воздушных линий .

Медные провода обозначают буквой М , алюминиевые — А , сталеалюминиевые — буквами АС , стальные — ПС .

Однопроволочные провода обозначают буквой О . Цифры , следующие за буквами , указывают диаметр провода в миллиметрах ( у однопроволочных проводов ) или площадь поперечного сечения в миллиметрах в квадрате ( у многопроволочных проводов ). Например , ПС 05

— провод стальной однопроволочный диаметром 5 мм ; ПС 35 — провод стальной многопроволочный площадью поперечного сечения 35 мм 2 ; А 25 — провод алюминиевый многопроволочный площадью поперечного сечения 25 мм 2 и т . д . Допустимые токовые нагрузки проводов при различных условиях приводятся в справочниках . Например , вне помещений при температуре нагрева провода 70° С и температуре окружающей среды 25° С для провода А 16 допускается токовая нагрузка 105 А , для провода ПС 04—30 А и т . д .

Для сравнительной характеристики голых проводов различных марок приведем некоторые

Удельное активное сопротивление , Ом / км

Удельная масса провода , кг / км

Отсюда следует , что при равных площадях поперечного сечения стальной и сталеалюминиевый провода имеют близкие по значению активные сопротивления . Активное сопротивление медного провода примерно в 1,5 раза меньше , однако медь является дорогостоящим материалом и для проводов электрических сетей применяется редко .

Для электропроводки внутри помещений , как правило , используют изолированные провода из меди или алюминия . Изолированные однопроволочные провода имеют большую жесткость и площадь поперечного сечения не выше 10 мм 2 .

Многопроволочные провода изготовляют из луженых медных или алюминиевых жил . Они удобны при монтаже и эксплуатации .

Для прокладки скрытых безопорных линий , а также для канализации электроэнергии , подводимой к подвижным объектам , служат электрические кабели . В кабеле провода двух — или трехфазной линии заключены в прочную герметическую многослойную оболочку , что повышает надежность линий электропередачи . Кабели можно прокладывать под землей и под водой . Подземные кабели — основное средство канализации электроэнергии в крупных городах . Недостаток кабельных линий — их высокая стоимость .

В качестве электроизоляционных материалов используют вулканизированную резину , хлопчатобумажную пряжу , пропитанную специальными составами , промасленную бумагу . В последнее время широкое распространение получили поливинилхлоридные оболочки .

Карточка № 12.2 (270).

Провода, кабели, электроизоляционные материалы в сетях напряжением до 1000 В

В каких проводах высокая прочность совмещается с

Укажите площадь поперечного сечения :

а ) 4 мм 2 ; б ) 50 мм 2

однопроволочного стального провода ПС 04;

а ) 4 p мм 2 ; б ) 50 мм 2

многопроволочного сталеалюминиевого провода АС 50

а ) 4 p мм 2 ; б ) 6,25 p см 2

а ) 4 мм 5 ; б ) 6,25 p см 2

Какой из проводов прочнее , А 25 или АС 25?

прочность этих проводов одинаковы

Какую линию целесообразно использовать

подвода энергии к электрокомбайну ?

Линию из изолированных проводов

Укажите материал , который не используется

изоляции проводов и кабелей

Пол и винил хлорид

§12.3. Электроснабжение промышленных предприятий

В Советском Союзе в основном закончено создание Единой энергетической системы ( ЕЭС

Источниками электрической энергии ЕЭС служат тепловые ( ТЭС ), гидравлические ( ГЭС ) и атомные ( АЭС ) электростанции , имеющие общий режим производства энергии . Линии электропередачи , трансформаторные и распределительные устройства обеспечивают совместную работу электростанций и распределение энергии между потребителями .

ЕЭС обладает рядом преимуществ по сравнению с региональными энергосистемами : 1) максимальной надежностью электроснабжения ; 2) возможностью маневрирования мощностью ; 3) высоким качеством энергии ( прежде всего стабильностью напряжения и частоты тока ); 4) возможностью максимальной концентрации мощности источников энергии ( при этом существенно снижаются затраты на строительство и эксплуатацию электростанций , а также расход топлива на 1 кВт × ч ).

Около 2 / з всей электроэнергии ЕЭС потребляется промышленностью . Схема электроснабжения промышленных предприятий строится по ступенчатому принципу , число

ступеней зависит от мощности предприятия и схемы размещения отдельных потребителей электроэнергии . На первой ступени напряжение энергосистемы подводится к главной подстанции , где оно от 110—220 кВ снижается до 10—6 кВ . Сети второй ступени подводят это напряжение к цеховым трансформаторным подстанциям , где оно понижается до напряжения потребителей . Третью ступень составляют сети , распределяющие напряжение цеховой подстанции между отдельными потребителями .

На крупных предприятиях с большим потреблением электроэнергии ( химические , металлургические заводы ) питание потребителей может осуществляться при напряжении 660 В . Большинство предприятий использует трехфазные сети 380/220 В . На некоторых ( старых ) предприятиях применяют систему 220/127 В .

В помещениях с повышенной опасностью допустимое напряжение питания потребителей не должно превышать 36 В , в особо опасных условиях ( котлы , металлические резервуары ) — 12 В .

По требуемой надежности питания потребители электрической энергии делят на три категории . К первой категории относятся такие потребители , перерыв в снабжении которых

электроэнергией связан с опасностью для людей или влечет за собой большой материальный

Задачи, решаемые с помощью электрической сети

Электрическая сеть — это одна из важнейших инженерных систем, которая обеспечивает энергией большую часть современного мира. Она играет ключевую роль во многих отраслях промышленности, транспорте, науке и повседневной жизни. А с появлением новых технологий и развитием альтернативных источников энергии, электрическая сеть становится еще более значимой.

В период промышленной революции электричество начало активно использоваться в производственных процессах. Оно стало основой для работы множества машин и оборудования, что позволило увеличить производительность и эффективность труда. Благодаря электрической сети были возможны прогрессивные индустриальные процессы, которые сделали экономику более разнообразной и развитой.

Но электрическая сеть не ограничивается только промышленностью. Она сыграла важную роль в развитии транспортной системы. Мощность и надежность сети позволили использовать электричество в массовом транспорте и создавать электрические локомотивы, трамваи и метро. Это привело к повышению уровня комфорта и безопасности пассажиров и сокращению загрязнения окружающей среды.

Электрическая сеть имеет далеко идущие последствия для нашей повседневной жизни.

Кроме того, электрическая сеть является основой для научных исследований и разработок, поддерживая работу лабораторий и университетов. Благодаря электроэнергии проводятся эксперименты, проводятся вычисления и моделирования, а также осуществляется обмен информацией через интернет и другие коммуникационные сети.

Таким образом, электрическая сеть играет важную роль в повседневной жизни и развитии общества. Она обеспечивает энергией различные отрасли экономики, улучшает качество жизни людей и способствует прогрессу научных исследований. Без нее было бы невозможно решать множество важных задач и достигать новых высот развития.

Роль электрической сети в решении важных задач

Современная электрическая сеть играет ключевую роль в решении множества важных задач в различных сферах нашей жизни. Она является неотъемлемой частью инфраструктуры, обеспечивающей энергией нашу экономику и повседневную жизнь.

Предоставление энергии для быта. Без электрической сети мы были бы лишены многих удобств современной жизни. В домах и офисах мы используем электричество для освещения, отопления, готовки пищи и работы с электроникой. Бытовые приборы, такие как посудомоечные машины, стиральные машины, холодильники и телевизоры, требуют электрической энергии для своей работы.
Поддержание работы промышленности. Электрическая сеть обеспечивает энергией различные отрасли промышленности. В производственных предприятиях электричество используется для питания машин и оборудования, освещения, систем охлаждения и других необходимых процессов. Без электрической сети не было бы возможности производить товары массового потребления и обеспечивать экономический рост.
Медицина и здравоохранение. В здравоохранении электрическая сеть играет важную роль. Она обеспечивает энергией медицинские учреждения, где требуется непрерывное электроснабжение для работы оборудования, поддержания комфортных условий для пациентов и хранения медикаментов. Многие жизненно важные процедуры и медицинские приборы зависят от электрической энергии.

Электрическая сеть также является важным фактором для развития информационных технологий, науки, транспорта, образования и многих других сфер деятельности. Она обеспечивает энергией серверные центры, облачные сервисы и коммуникационное оборудование, которые являются основой работы современного интернета и связи. Без электрической сети не было бы возможности передвигаться по городу на электрических транспортных средствах или пользоваться железной дорогой.

Сфера деятельности	Роль электрической сети
Индустрия	Обеспечение энергией машин и оборудования
Здравоохранение	Непрерывное электроснабжение для работы оборудования
Транспорт	Питание электрических транспортных средств и инфраструктуры
Образование	Электропитание компьютерной техники и оборудования

В целом, электрическая сеть играет неоценимую роль в решении важных задач в различных сферах нашей жизни. Она является основой для функционирования современного общества и обеспечивает нам электричеством для повседневных потребностей, развития промышленности, науки, медицины и других ключевых отраслей современной экономики.

Улучшение энергоэффективности

Улучшение энергоэффективности — одно из главных преимуществ электрической сети. Повышение энергоэффективности позволяет снизить потребление электроэнергии и ресурсов, что способствует экономии и приводит к более устойчивому развитию.

Внедрение различных технологий и методов позволяет улучшить энергоэффективность в различных областях. Вот некоторые из них:

Освещение: замена обычных ламп на энергосберегающие и светодиодные лампы снижает энергопотребление и продлевает срок службы осветительных систем.
Изоляция: улучшение теплоизоляции зданий помогает снизить потери тепла и улучшить теплорегуляцию в помещениях, что позволяет сократить энергозатраты на отопление или кондиционирование.
Утилизация тепла: возврат тепла от систем кондиционирования, производства или других источников может быть использован для подогрева воды или отопления помещений, что ведет к энергосбережению.
Управление нагрузкой: использование современных систем управления нагрузкой позволяет оптимизировать потребление электроэнергии в зависимости от режимов работы, что позволяет снизить потребление энергии.

Для успешного улучшения энергоэффективности необходима не только техническая модернизация, но и изменение поведения и осознанное отношение к энергопотреблению. Сознательное использование электроэнергии и энергосберегающие привычки могут привести к существенному снижению потребления энергии и улучшению энергоэффективности электрической сети.

Обеспечение надежности энергоснабжения

Обеспечение надежности энергоснабжения является одной из основных задач электрической сети. Это важно, поскольку энергия является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, и многие аспекты нашей экономики и коммуникаций зависят от стабильного энергоснабжения.

Существует несколько мер, которые помогают обеспечить надежность энергоснабжения:

Строительство надежной инфраструктуры. Одним из основных шагов к обеспечению надежности энергоснабжения является строительство качественной и надежной инфраструктуры электрической сети. Это включает в себя установку стабильных столбов, проводов и трансформаторов, которые способны выдерживать экстремальные погодные условия и предотвращать возникновение аварий и перебоев в энергоснабжении.
Планирование и мониторинг. Другим важным аспектом обеспечения надежности энергоснабжения является планирование и мониторинг работы сети. Это включает определение наиболее нагруженных участков сети, установку датчиков и счетчиков для контроля энергопотребления, а также регулярный мониторинг состояния инфраструктуры и выполнение профилактических работ для предотвращения возникновения проблем.
Регулярное обслуживание. Чтобы поддерживать надежность энергоснабжения, необходимо проводить регулярное обслуживание электрооборудования и инфраструктуры. Это включает проверку и замену устаревшего оборудования, очистку и ремонт проводов, а также обновление системы управления и мониторинга сети.
Резервное питание. В случае аварий или непредвиденных ситуаций, когда возникают перебои в электропитании, резервное питание может быть решающим фактором в обеспечении надежности энергоснабжения. Резервные источники энергии, такие как дизельные генераторы или батареи, могут временно поддерживать электропитание домов, офисов или критически важных объектов, таких как больницы и станции метро.
Восстановление после аварий. Кроме того, электрическая сеть должна быть способна быстро восстанавливаться после аварийных ситуаций. Это включает разработку планов эвакуации и восстановления, а также обучение персонала для быстрого реагирования на чрезвычайные ситуации и восстановления нормальной работы сети.

Обеспечение надежности энергоснабжения является сложным и многогранным процессом, который требует постоянного внимания и инвестиций. Однако это крайне важно для обеспечения стабильности и развития экономики и общества в целом.

Снижение негативного влияния на окружающую среду

Развитие электрической сети и использование электрической энергии имеет множество преимуществ, одним из которых является снижение негативного влияния на окружающую среду. Это связано с несколькими факторами:

Сокращение выбросов парниковых газов. Производство электроэнергии посредством сжигания угля или газа намного менее загрязняющее окружающую среду, чем использование иных источников энергии, таких как нефть или газ. Благодаря развитию электрической сети и переходу на использование электрической энергии, количество выбросов парниковых газов значительно снижается, что положительно сказывается на окружающей среде и борьбе с изменением климата.
Уменьшение загрязнения воздуха. Использование электрической энергии позволяет снизить количество выбросов вредных веществ в атмосферу, таких как сажа, диоксид серы и азота. Это особенно важно для городов, где большое количество автомобилей и производств может привести к серьезному загрязнению воздуха. Введение электромобилей и использование электрической энергии вместо иных источников энергии в городском транспорте способствуют снижению загрязнения воздуха и повышению качества жизни населения.
Экономия водных ресурсов. Для производства электроэнергии в некоторых случаях используется энергия воды, при этом ее потребление значительно меньше, чем при использовании воды в промышленности, сельском хозяйстве или бытовых нуждах. Таким образом, развитие электрической сети и переход на использование электрической энергии позволяет снизить потребление водных ресурсов и сохранить их для других нужд.

В целом, электрическая сеть является одним из ключевых инструментов в борьбе с загрязнением окружающей среды и изменением климата. Снижение негативного влияния на окружающую среду является важной задачей, которую электрическая сеть помогает решать благодаря использованию экологически чистых источников энергии и современных технологий.

Развитие электромобильности

В современном мире электромобили становятся все более популярными и востребованными. Развитие электромобильности имеет большое значение для решения таких важных задач, как снижение загрязнения воздуха и уменьшение зависимости от ископаемых топлив.

Одной из главных причин, почему электромобили становятся все более популярными, является их экологическая ценность. Электромобили не выделяют вредных выбросов, таких как углекислый газ и другие токсичные вещества, что позволяет значительно снизить загрязнение окружающей среды и улучшить качество воздуха.

Однако, значительное распространение электромобилей требует развитой инфраструктуры электрической сети. Для зарядки электромобилей необходимы специальные станции или зарядные устройства, которые должны быть доступны в достаточном количестве. Развитие инфраструктуры зарядных станций является одной из ключевых задач для успешного развития электромобильности.

Кроме того, электромобили нуждаются в эффективном управлении зарядными процессами. В этом помогает развитие умных сетей, которые способны управлять загрузкой зарядных станций и оптимизировать распределение энергии. Такие системы позволяют регулировать заряд электромобилей и снижать нагрузку на электрическую сеть в периоды пикового потребления энергии.

Для успешного развития электромобильности также важно обеспечить доступность электромобилей широкому кругу потребителей. Снижение стоимости производства электромобилей и развитие технологий позволяют сделать их более доступными для широкой аудитории. Это позволяет увеличить число пользователей электромобилей и сделать их использование более популярным.

Таким образом, развитие электромобильности имеет важное значение для решения важных экологических и энергетических задач. Продолжительное развитие электромобильности требует развития инфраструктуры зарядных станций, внедрения умных сетей для оптимизации зарядных процессов и увеличения доступности электромобилей для потребителей. Электромобили могут стать важной составляющей устойчивого развития и содействовать сокращению выбросов и повышению качества окружающей среды.

Интеграция возобновляемых источников энергии

В настоящее время все больше стран и регионов сосредотачивают свое внимание на возобновляемых источниках энергии, таких как солнечная и ветровая энергия. Данные энергетические ресурсы не только помогают уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, но и обеспечивают стабильную энергетическую поддержку для различных задач.

Интеграция возобновляемых источников энергии является важной задачей, которая позволяет эффективно использовать их потенциал и поддерживать непрерывность поставки электроэнергии. Для этого строятся сети, которые объединяют различные источники и позволяют перераспределять энергию в зависимости от потребности.

Для интеграции возобновляемых источников энергии используются различные технологии и системы:

Сетевые инверторы — устройства, которые преобразуют постоянный ток, генерируемый солнечными панелями или ветряными турбинами, в переменный ток, соответствующий стандартам электрической сети.
Энергоаккумуляторы — устройства, которые позволяют сохранять избыточную энергию, производимую возобновляемыми источниками, для использования в периоды недостатка или повышенного спроса.
Умные сети — системы, которые мониторят и управляют производством и потреблением электроэнергии с учетом текущей ситуации и потребностей. Они позволяют эффективно использовать возобновляемую энергию и снижать потребность в традиционных источниках энергии.

Интеграция возобновляемых источников энергии имеет ряд преимуществ:

Снижение выбросов парниковых газов и загрязнения окружающей среды.
Доступность энергии для удаленных или отдаленных от центральных сетей мест.
Возможность использования местных ресурсов и уменьшение зависимости от импорта энергии.
Создание новых рабочих мест и развитие экономики в секторе возобновляемой энергетики.

Интеграция возобновляемых источников энергии является важной задачей для энергетической системы, которая сможет обеспечить надежное и стабильное энергоснабжение в будущем.

Мониторинг и управление потреблением электроэнергии

Одной из важных функций электрической сети является мониторинг и управление потреблением электроэнергии. В настоящее время современные системы позволяют эффективно контролировать и регулировать энергопотребление, что способствует снижению затрат и повышению энергоэффективности.

Системы мониторинга электроэнергии предоставляют информацию об объеме потребляемой энергии в реальном времени, а также позволяют анализировать данные и определять энергозатратные процессы. Это позволяет выявить потенциал для экономии и принимать меры по улучшению энергетической эффективности.

С помощью систем управления потреблением электроэнергии можно регулировать нагрузку на электрическую сеть, причем в режиме реального времени. Это особенно важно в случае пиковой нагрузки, когда риск перегрузки электрической сети возрастает. Системы автоматически учитывают загрузку электрической сети и распределяют ее по отдельным потребителям в зависимости от их приоритетности или установленных правил. Такой подход позволяет оптимально распределить нагрузку и избежать чрезмерного потребления электроэнергии.

Одной из возможностей систем мониторинга и управления электроэнергией является возможность контроля над качеством электроэнергии. Это позволяет выявлять проблемы с напряжением, перепадами напряжения, гармониками и другими показателями качества электроэнергии. В случае обнаружения проблемных ситуаций системы могут сигнализировать о них и принимать соответствующие меры для предотвращения повреждения оборудования.

В целом, мониторинг и управление потреблением электроэнергии играют важную роль в повышении энергоэффективности и безопасности электрической сети. Благодаря использованию современных систем и технологий, возможно значительное снижение затрат на энергопотребление, увеличение надежности электроснабжения и сокращение вредного воздействия на окружающую среду.

Поддержка работы крупных промышленных предприятий

Электрическая сеть играет ключевую роль в обеспечении электроэнергией крупных промышленных предприятий. Она обеспечивает достаточное количество энергии для приведения в действие различных машин и оборудования, необходимого для производства товаров и услуг.

Крупные промышленные предприятия, такие как заводы, фабрики и шахты, требуют большого количества мощности для своей работы. Электрическая сеть предоставляет им надежное и стабильное энергетическое обеспечение, которое необходимо для бесперебойного производства и выполнения задач.

Одним из важных преимуществ электрической сети для промышленных предприятий является возможность удаленного управления и контроля работы оборудования. Благодаря специальным системам автоматизации, операторы могут мониторить и управлять работой различных механизмов и машин даже из удаленных мест.

Кроме того, электрическая сеть позволяет промышленным предприятиям сократить затраты на производство и улучшить энергоэффективность. Они могут использовать электрические машины и оборудование, которые потребляют меньше энергии по сравнению с альтернативными источниками энергии.

Кроме того, сеть также предоставляет промышленным предприятиям возможность взаимодействовать с другими предприятиями и организациями. Они могут получать энергию от общих источников или передавать свои избытки электроэнергии другим предприятиям. Это позволяет создать более устойчивую и надежную энергетическую систему.

В целом, электрическая сеть играет важную роль в поддержке работы крупных промышленных предприятий. Она обеспечивает надежное энергетическое питание, позволяет удаленно управлять оборудованием, снижает затраты на энергию и обеспечивает взаимодействие с другими предприятиями.

Расширение доступа к электроэнергии в удаленных регионах

В настоящее время доступ к электроэнергии считается неотъемлемой частью развития и процветания любого общества. Однако, в удаленных регионах мира многие люди до сих пор лишены этой возможности. Отсутствие электричества создает значительные проблемы в области образования, здравоохранения, коммуникаций и экономического развития.

Различные инициативы по расширению доступа к электроэнергии в удаленных регионах стали возможными благодаря развитию электрических сетей и относительно недорогих технологий производства и распределения энергии. Эти инициативы включают в себя установку солнечных панелей, ветрогенераторов или микро-гидроэлектростанций.

Преимущества использования возобновляемых источников энергии в этих регионах очевидны. Они позволяют эксплуатировать местные ресурсы, такие как солнце, ветер или воду, что снижает зависимость от импорта топлива и энергии из других регионов. Более того, эти методы производства электроэнергии не загрязняют окружающую среду и способствуют устойчивому развитию в удаленных и опустевших регионах.

Благодаря развитию электрических сетей и энергетической инфраструктуры в удаленных регионах становится возможным предоставление услуг в области здравоохранения и образования. Снабжение медицинских учреждений электричеством позволяет использовать современное оборудование для диагностики и лечения пациентов. В частности, отсутствие электричества становится преградой для охлаждения и хранения вакцин, что затрудняет проведение программ по вакцинации.

Также, электрификация удаленных регионов положительно влияет на образование и возможности для развития молодежи. Большинство современных методик обучения и образовательных ресурсов требуют электричества для работы. Предоставление электроэнергии в этих районах позволяет учителям и ученикам использовать электронные учебники, выходить в интернет и получать доступ к информации, что существенно расширяет возможности для образования детей и молодежи.

Таким образом, расширение доступа к электроэнергии в удаленных регионах играет важную роль в решении проблем развития, образования, здравоохранения и экономического прогресса. Благодаря использованию возобновляемых источников энергии и развитию соответствующей инфраструктуры, люди, проживающие в отдаленных местах, могут получить доступ к преимуществам современности и улучшить свое качество жизни.

Обеспечение безопасности при работе с электрическими установками

Электрические установки представляют опасность для людей и имущества, поэтому обеспечение безопасности является первоочередной задачей при работе с ними.

Для обеспечения безопасности при работе с электрическими установками необходимо соблюдать следующие меры:

Требования к персоналу: все работники, занятые в области электрики, должны быть обучены и иметь соответствующую квалификацию. Они должны знать основные правила и инструкции по безопасности, а также уметь правильно использовать специальные средства защиты.
Использование средств защиты: при работе с электрическими установками необходимо использовать средства защиты, такие как изолирующие перчатки, защитные очки, а также специальные средства защиты от поражения электрическим током.
Правильное обращение с электрооборудованием: перед началом работы с электрическим оборудованием необходимо проверить его состояние, отключить его от сети, а также провести заземление. Также следует придерживаться правил эксплуатации и не допускать самостоятельных ремонтов и модификаций.
Системы предупреждения и аварийного отключения: электрические установки должны быть оснащены системами предупреждения и аварийного отключения, которые быстро реагируют на возможные аварийные ситуации и отключают питание, чтобы предотвратить возможные последствия.
Обучение и ознакомление с правилами: все работники, которые будут работать с электрическими установками, должны быть обучены и ознакомлены с правилами безопасности. Необходимо также регулярно проводить инструктажи и тренировки для всех сотрудников.

Соблюдение этих мер позволяет минимизировать риски возникновения аварийных ситуаций и повышает безопасность при работе с электрическими установками.

Создание инновационных технологий на основе электроэнергии

Электроэнергия является одним из ключевых ресурсов, который приводит в движение современный прогресс. Использование электрической энергии ведет к созданию инновационных технологий, которые способны решить важные задачи и улучшить качество жизни людей.

Вот несколько примеров технологий, разработанных на основе электроэнергии:

Электрические транспортные средства — создание электрических автомобилей стало одной из главных инноваций в автомобильной промышленности. Они позволяют сократить выбросы вредных веществ, улучшить экологическую обстановку и снизить зависимость от нефтепродуктов. Также разрабатываются и другие виды электротранспорта, такие как электрические самокаты, велосипеды и даже дроны.
Альтернативные источники энергии — электроэнергия также используется в различных альтернативных источниках энергии, таких как солнечная и ветровая энергия. Солнечные панели и ветрогенераторы преобразуют энергию солнца и ветра в электрическую энергию, которая может быть использована для питания домов, предприятий и других устройств.
Умный дом — это концепция, в которой различные устройства в доме могут быть подключены и управляемы через электрическую сеть. С использованием передовых технологий, таких как интернет вещей (IoT), можно автоматизировать системы освещения, отопления и кондиционирования воздуха, безопасности и многих других функций дома.
Электрические медицинские устройства — электрическая энергия играет важную роль в разработке и функционировании многих медицинских устройств. Это включает в себя искусственные сердечные клапаны, кардиостимуляторы, искусственные почки и другие протезы и импланты.

Эти технологии и многие другие демонстрируют, как электрическая сеть помогает разработать и интегрировать инновационные решения для разнообразных задач. Использование электроэнергии является неотъемлемой частью современной жизни и продолжает быть важным фактором в развитии техники и промышленности во всем мире.

Вопрос-ответ

Какая роль электрической сети в быту?

Электрическая сеть играет огромную роль в быту. Она позволяет нам освещать помещения, готовить еду, работать на компьютере, заряжать устройства и многое другое. Без электричества наша жизнь была бы совершенно иной.

Каким образом электрическая сеть помогает в промышленности?

В промышленности электрическая сеть используется для питания множества различных механизмов и оборудования. Она позволяет автоматизировать производственные процессы, увеличить эффективность работы и снизить затраты на производство.

Как электрическая сеть способствует экономии энергии?

Электрическая сеть помогает сэкономить энергию различными способами. Например, с помощью «умных счетчиков» можно отслеживать и контролировать энергопотребление, а использование энергосберегающих ламп и других электроприборов позволяет снизить расход электроэнергии.

Какая роль электрической сети в медицине?

В медицине электрическая сеть необходима для работы медицинского оборудования, такого как рентген аппараты, магнитно-резонансные томографы и другие приборы. Она также обеспечивает питание больничных помещений, сохраняя жизни и здоровье пациентов.

Как электрическая сеть влияет на развитие технологий?

Электрическая сеть играет ключевую роль в развитии технологий. Она позволяет питать и работать устройства компьютеров, мобильных телефонов, планшетов и других электронных устройств. Без электричества мы не смогли бы наслаждаться таким широким спектром современных технологий.

Какая польза от электрической сети для общества в целом?

Электрическая сеть приносит пользу обществу во многих аспектах. Она способствует развитию экономики, созданию новых рабочих мест, повышению качества жизни людей. Она также обеспечивает доступ к информации, помогает связывать людей через интернет и облегчает выполнение множества повседневных задач.

Система и назначение электрических сетей

Электрические сети — это сложная система, предназначенная для обеспечения электроэнергией всех потребителей, которые используют ее для своих повседневных нужд. Назначение электрических сетей:

производство;
передача;
распределение.

Эти электросети растут от небольших местных проектов, до простирающихся на тысячи километров и соединяющих миллионы домов и предприятий.

Электрические сети состоят из бесчисленных сложных взаимосвязей, однако назначение электрических сетей — производство, передача и распределение электроэнергии.

назначение электрических сетей

Производство

Электричество начинается в электростанциях, которые работают для преобразования механической энергии турбины в электрическую энергию с использованием генератора (за исключением солнечной энергии, которая использует для этого фотоэлектрические элементы).

Электростанции преобразуют энергию из таких видов топлива, как уголь или природный газ, или потоков энергии, таких как ветер и солнечный свет. Эта совокупность установок генерируют много электроэнергии и часто находится далеко от спроса на ток.

Следующая система решает проблему передачи.

Передача

Электрическая передача осуществляется с помощью линий.

Электричество, выходящее из электростанции, проходит через специальное оборудование. Эта система оборудования увеличивает напряжение с пропорциональным уменьшением тока (количество электронов, которые текут в секунду). Это увеличение напряжения осуществляется повышающим трансформатором. Это преобразование позволяет току течь на большие расстояния, при этом типичное максимальное расстояние составляет около 500 километров.

Причина, по которой используются повышающие трансформаторы, заключается в том, что при прохождении больших расстояний через проводящий провод электричество неизбежно потеряет энергию из-за сопротивления в проводах. Эта проблема по существу решается (не полностью, а до приемлемого уровня) использованием высоковольтных линий электропередачи.

Соответствующие потери мощности в линиях при повышении напряжения уменьшаются на квадрат тока, что означает, что если ток упал в 2 раза, потери мощности уменьшаются в 4 раза.

Большие высоковольтные линии электропередач являются важным компонентом сети, поскольку они транспортируют электроэнергию с небольшими потерями энергии.

Эти линии передачи постоянного тока считаются более выгодными. Однако для перехода на передачу постоянного тока потребуется не один десяток лет.

Распределение

Распределение электроэнергии сначала начинается с распределительных подстанций, использующих понижающие трансформаторы, которые выполняют противоположную задачу повышающего трансформатора.

Напряжения передачи на большие расстояния небезопасны для людей, поэтому эти понижающие трансформаторы снижают напряжение до более безопасных уровней. Распределительные электрические сети затем соединяют эти подстанции с потребителями, которым требуется электроэнергия, начиная от крупных промышленных зданий до небольших домов.

Большее количество подстанций и трансформаторов меньшего размера помогают еще больше снизить напряжение до относительно безопасного уровня и разделить электроэнергию между своими подразделениями.

До «домашнего» потребителя благодаря сложным электрическим сетям электроэнергия поступает уже с напряжением 220 вольт.

Назначение электрических сетей в производстве, передаче и распределении электроэнергии.

Сетевая наука в действии

Ученые во многих областях на протяжении многих лет создали обширные инструменты, математические, вычислительные и вероятностные, направленные на изучение, моделирование и понимание назначения электрических сетей.

Изучение сетевой науки основывалось на развитии теории графов, которая была впервые рассмотрена Леонардом Эйлером в 1736 году, когда он опубликовал знаменитую статью «Семь мостов Кенигсберга» . В контексте сетевой теории сложная сеть может быть определена как граф, который состоит из относительно многих взаимно связанных узлов (например, структурной или функциональной связи).

Электроэнергетическая система относится к категории одной из наиболее важных инфраструктур. Она переживает значительные изменения, вызванные старением централизованных энергетических сетей, в то время как спрос на электроэнергию растет, а также Всемирной решимостью сократить выбросы CO2 . Кроме того, недавние стихийные бедствия, выявили некоторые слабости энергосистемы.

Поэтому для повышения устойчивости электрические сети должны иметь способности к самовосстановлению. Это привело к обязательному обновлению до «умной сети». В нынешнее время создаются взвешенные комплексные сетевые структуры с системой определяющей мощности в системах распределения электроэнергии.

По протяженности электрические сети России самые большие. Так с напряжением порядка нескольких сот киловольт протяженность электрических сетей России составляет 450 тыс.км