Сеть низкого напряжения - Low-voltage network

Трехфазный распределительный трансформатор на опоре. Под трансформатором размещены низковольтные фидеры, распределяющие электроэнергию в дом.

А сеть низкого напряжения или же вторичная сеть является частью распределение электроэнергии который переносит электроэнергию от распределительные трансформаторы к счетчики электроэнергии конечных потребителей. Вторичные сети эксплуатируются на низкое напряжение уровень, который обычно равен сетевое напряжение электроприборов.

Большинство современных вторичных сетей эксплуатируются в AC номинальное напряжение 100–127 или 220–240вольт, с частотой 50 или 60герц (видеть электросети по странам ). Рабочее напряжение, необходимое количество фаз (трехфазный или же один этап ) и требуемая надежность диктуют топологию и конфигурацию сети. Самая простая форма - радиальная прекращение обслуживания линии от трансформатора до помещения заказчика. Радиальные фидеры низкого напряжения обслуживают множество потребителей. Для повышения надежности так называемые точечные сети и сетевые сети обеспечить снабжение потребителей от нескольких распределительных трансформаторов и путей подачи. Электропроводка может быть реализовано воздушные линии электропередачи, воздушный или под землей электрические кабели, или их смесь.

Обзор

Домовой шкаф кабельного подключения со счетчиком, таймер и автоматический выключатель

Распределение электроэнергии системы предназначены для обслуживания клиентов надежной и высококачественной электроэнергией. Наиболее распространенная система распределения состоит из простых радиальных цепей (фидеров), которые могут быть надземными, подземными или их комбинациями. От распределительная подстанция питатели передают энергию конечным потребителям, образуя среднего напряжения или же начальный сеть, работающая в среднее напряжение уровень, обычно 5–35 кВ. Кормушки имеют длину от нескольких километров до нескольких десятков километров. Поскольку они должны снабжать всех потребителей в обозначенной зоне распределения, они часто изгибаются и разветвляются по назначенным коридорам.[1][2] Подстанция обычно снабжает 3–30 фидерами.[нужна цитата ]

Распределительные трансформаторы или же вторичные трансформаторы, размещенные вдоль фидеров, преобразуют напряжение среды в низкое напряжение уровень, подходящий для непосредственного потребления конечными потребителями (сетевое напряжение ).[3] Как правило, сельский первичный фидер обеспечивает до 50 распределительных трансформаторов, разбросанных по обширному региону,[4] но цифра существенно варьируется в зависимости от комплектации. Они расположены на вершинах столбов, в подвалах или на специально отведенных небольших участках.[2] Из этих трансформаторов, низкое напряжение или же вторичный сеть ответвляется к клиентским соединениям в помещениях клиента, оборудована счетчики электроэнергии.[3]

Соображения по дизайну

Типовые схемы европейской (слева) и североамериканской (справа) системы распределения

Большинство отличий в компоновке и конструкции низковольтных сетей продиктованы сетевое напряжение рейтинг. В Европе и в большинстве стран мира 220–240 В является преобладающим выбором, а в Северной Америке стандартным является 120 В.[5]

Стандарт ANSI C84.1 рекомендует допуск + 5%, -2,5% для диапазона напряжения в точке обслуживания.[6] Сети низкого напряжения в Северной Америке имеют гораздо более короткие вторичные соединения - до 250 футов (80 м), в то время как в европейском исполнении они могут достигать 1 мили (1600 м). Поэтому распределительные трансформаторы в Северной Америке должны быть расположены намного ближе к потребителям и должны быть меньше (25–50 кВА), в то время как европейские трансформаторы могут охватывать большие площади и, таким образом, иметь более высокие номинальные характеристики (300–1000 кВА); только отдаленные сельские районы в европейском исполнении обслуживаются однофазными трансформаторами.[5]

Поскольку низковольтные сети распределяют электроэнергию среди самого широкого класса конечных потребителей, другой основной проблемой проектирования является безопасность потребителей, использующих электрические приборы, и их защита от поражения электрическим током. An система заземления, в сочетании с защитными устройствами, такими как предохранители и устройства защитного отключения, должен в конечном итоге гарантировать, что человек не должен касаться металлического объекта, потенциал которого относительно потенциала человека (который, в свою очередь, равен потенциалу земли, если изоляционные маты используются) превышает "безопасный" порог, обычно устанавливаемый примерно на 50 В.

Топология

Радиальные сети

Типовые схемы радиальных низковольтных сетей

Радиальный режим работы является наиболее распространенным и наиболее экономичным вариантом для сетей среднего и низкого напряжения. Он обеспечивает достаточно высокую степень надежности и непрерывности обслуживания для большинства клиентов.[7] В американских (120 В) системах потребители обычно получают питание напрямую от распределительных трансформаторов через относительно короткие прекращение обслуживания линии в звездообразной топологии. В системах 240 В клиентов обслуживают несколько низковольтных фидеров, реализованных воздушные линии электропередачи, воздушный или под землей электрические кабели, или их смесь; в воздушной сети отводы обслуживаются от вершин столбов к соединениям на крыше. В кабельной сети все необходимые соединения и защитные устройства обычно размещаются в шкафах с монтажными площадками или, иногда, в колодцах (заглубленные тройниковые соединения подвержены отказам).

Шкаф низковольтной стороны подстанции СН / НН в Европе. Имеются четыре кабельных фидера низкого напряжения, оснащенные автоматическими выключателями

Защита энергосистемы в радиальных сетях просто спроектировать и реализовать, так как токи короткого замыкания имеют только один возможный путь, который необходимо прервать. Предохранители чаще всего используются как для защиты от короткого замыкания, так и от перегрузки, в то время как низковольтные Автоматические выключатели может использоваться в особых обстоятельствах.

Точечные сети

Схема точечной низковольтной сети
Основная статья: Точечная сетевая подстанция

Точечные сети используются, когда для важных клиентов требуется повышенная надежность электроснабжения. Низковольтная сеть питается от двух или более распределительных трансформаторов на одной площадке, каждый из которых питается от другого фидера среднего напряжения (который может происходить от одной или разных подстанций). Трансформаторы соединены между собой шиной или кабелем на вторичной стороне, называемой параллельный автобус или же коллекторный автобус. Параллельная шина обычно не имеет соединительных кабелей (достигает) к другим сетевым устройствам, в этом случае такие сети называются изолирующие точечные сети; когда они есть, они упоминаются как точечные сети с охватом. В некоторых случаях между секциями шины могут применяться быстродействующие автоматические выключатели вторичной шины, чтобы изолировать неисправности во вторичном распределительном устройстве и ограничить потерю обслуживания.[8]

Точечные системы обычно применяются в областях с высокой плотностью нагрузки, таких как деловые районы, крупные больницы, небольшие предприятия и важные объекты, такие как системы водоснабжения.[8] В нормальном режиме подача энергии обеспечивается обоими первичными фидерами параллельно. В случае выхода из строя одного из основных фидеров, сетевой защитник устройство на соответствующей точке вторичной обмотки трансформатора автоматически размыкается; остальные трансформаторы продолжают обеспечивать питание через свои соответствующие первичные фидеры. Только в тех случаях, когда короткое замыкание находится на параллельной шине, или происходит полная потеря первичного питания, заказчик не обслуживается. Неисправности в низковольтной сети устраняются с помощью предохранителей или местных автоматических выключателей, что приводит к потере работы только затронутых нагрузок.[9]

Сетевые сети

Схема сетевой низковольтной сети

Сетевые сети состоят из взаимосвязанной сети цепей, питаемых от нескольких первичных фидеров через распределительные трансформаторы в нескольких местах. Сетевые сети обычно используются в центрах больших городов, при этом соединительные кабели проложены в подземных трубопроводах вдоль улиц. Многочисленные кабели позволяют проводить несколько путей тока от каждого трансформатора к каждой нагрузке в сети.[10]

Как и в случае точечных сетей, защитные устройства сети используются для защиты от отказов основного фидера и предотвращения распространения тока короткого замыкания от сети к основному фидеру.[11] Отдельные участки кабеля могут быть защищены ограничители кабеля на обоих концах специальные предохранители, обеспечивающие очень быструю защиту от короткого замыкания. Кабельные ограничители не имеют номинального тока и не могут использоваться для защиты от перегрузки; их единственная цель - изолировать неисправность. В условиях сильного короткого замыкания ограничители срабатывают и отсекают неисправный кабель, а неповрежденные кабели принимают на себя его нагрузку и продолжают обеспечивать обслуживание.[12] Первичные отказы фидера, а также ограничители и сетевые предохранители, отключенные из-за предыдущих неисправностей, вызывают изменения в потоке нагрузки, которые нелегко обнаружить, поэтому их состояния могут потребовать периодической проверки. Присущая системе избыточность обычно предотвращает отключение любого клиента.[13]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Варн 2005, п. 385.
  2. ^ а б NREL 2005, п. 1.
  3. ^ а б Beaty 1998, п. 84.
  4. ^ Варн 2005, п. 387.
  5. ^ а б Варн 2005, п. 23.
  6. ^ ANSI 2011.
  7. ^ Лойд 2004, п. 18.
  8. ^ а б NREL 2005, стр. 6–8.
  9. ^ NREL 2005, стр. 6-8.
  10. ^ NREL 2005, п. 9.
  11. ^ NREL 2005, п. 7.
  12. ^ Кюсси 1986, п. 298.
  13. ^ NREL 2005, п. 10.

Рекомендации