§ 4. Электрические сети
Электрические сети являются наиболее распространенными электроустановками, причем чаще применяют электрические сети, связанные непосредственно с приемником электроэнергии напряжением ниже 1000 В.
Сети напряжением до 380 В включительно представляют собой четырехпроводную трехфазную систему с глухим заземлением нейтрали (рис. 5).
Рис. 5. Схема четырехпроводной сети
Электрические лампы и электробытовые приборы (электроплиты, холодильники, радиоприемники, телевизоры и др.) включают между одним из фазовых и нулевым проводами. Номинальное напряжение таких сетей обозначают двумя числами, например, 220/127 или 380/220 В. Числитель дроби соответствует линейному а знаменатель -— фазному напряжению сети.
Рис. 6. Схема питающей сети
Рис. 7. Схема распределительной сети
При повреждении изоляции в осветительной арматуре или электродвигателе их корпуса окажутся под напряжением. Такое состояние длительно недопустимо, так как при неблагоприятных условиях прикосновение человека к корпусу, находящемуся под напряжением, может привести к поражению его электрическим током. Во избежание этого «Правила устройства электроустановок» требуют наличия металлической связи корпусов электрооборудования (на рис. 5 связь показана для электродвигателя Л1) с заземленной нейтралью электроустановки (с нулевым проводом).
Комплект схем таких сетей обычно состоит из схем питающей и распределительной сети. Схема питающей сети может быть нанесена на плане строительного чертежа или без привязки к строительному чертежу. В последнем случае ряды и оси колонн указывают только для троллеев. Такая схема питающей сети на напряжение 380/220 В приведена на рис. 6 (изображение однолинейное), где показан троллей 5Т, проложенный в ряду В между колоннами № 35—45. Из условных обозначений, надписей на схеме и таблицы видно, что питание подводится от 1-й секции трансформаторной подстанции 3777 магистральным шинопроводом ШМА68-Н/1600, номинальное напряжение сёти 380/220 В, мощность всех установленных токоприемников 715,9 кВт, расчетный ток 879 А.
Распределительная сеть 380/220 В, питающаяся от магистрали 2Мг с распределительным шкафом ЗШР (рис. 7), является продолжением питающей сети (см. рис. 6). Из условных обозначений, надписей на схеме и таблицы можно получить основные сведения об этой сети: тип распределительного шкафа ПР9242-325, вводный автомат типа A3134/7, на отходящих линиях автоматы типа А3163, данные о питающей магистрали и отходящих линиях и др.
Рис. 8. Схема силовой сети, нанесенная на плане строительного чертежа:
1 — трансформаторная подстанция, 2 — кабельный туннель, 3 — кабельный колодец, 4. 5 — кабельные траншеи, 6 — распределительный шкаф, 7, 9, 11, 14, 16, 19, 20. 22 и 24 — линии, 8 — сборка, 10 — привод, 12 и 25 — ящики, 13 — электродвигатель, 15 — печь сопротивления, 17 — автотрансформатор, 18 — преобразователь, 21 — токоприемник, 23 — электродвигатель, 26 — кабель, 27 — трансформатор
На рис. 8 показана схема, нанесенная на плане строительного чертежа для силовой сети. План строительного чертежа представлен упрощенно, где показаны: стены, простенки, окна, дверные проемы, очертания фундаментов машин и технологического оборудования, в кружках обозначены оси здания (цифрами в одном направлении и буквами в другом), дана отметка пола—1,30, что на 1,3 м ниже отметки 0,00 (нулевой). От трансформаторной подстанции 1 идет существующий кабельный туннель 2, имеющий кабельный колодец 3, от которого отходят кабельные траншеи (существующая 4 и новая 5). В последней проложен кабель ААБ1 (3Xl20-j-lX50) к распределительному шкафу 6. От распределительного шкафа отходят линии: 7—к сборке 8, 9 — к многодвигательному приводу 10, 11 — к ящику 12, от которого питание подводится к двигателю 13, 14 — к печи сопротивления 15.
От сборки 8 отходят линии: 20 — к трем троллеям из стальных полос СтЗ (25X4) с токоприемником 21, 22— к электродвигателю 23, двухпроводная 24 — к ящику 25, от которого отходит гибкий кабель 26 к трансформатору 27.
Схемы осветительных сетей на планах строительных чертежей осуществляют аналогично рассмотренной схеме силовой сети.
Установки напряжением выше 1000 В выполняют трехпроводными, нулевой провод в таких сетях не нужен. Трехфазные приемники и трансформаторы в этих сетях включают на все три фазы. Небольшое число однофазных аппаратов включают на линейное напряжение.
Электрические сети напряжением 3—35 кВ работают с изолированной нейтралью, а сети напряжением 110 кВ и больше сооружают с глухо заземленной нейтралью.
Электрические сети выполняют различной конфигурации в зависимости от ряда факторов: ответственности потребителей, мощности, напряжения и др.
На рис. 9 показан пример несложной сети напряжением 220— 380 В. От центра питания ЦП (подстанции, небольшой электростанции) внутри цеха, в поселке по улице прокладывают линии, в нужных точках которых делают вводы в дома или отводы к электродвигателям. Такие сети служат для распределения электроэнергии между отдельными потребителями и, как было указано ранее, являются распределительными.
Рис. 10. Распределительная сеть высокого и низкого напряжения
Рис. 12. Магистральные электрические сети: а — без ответвлений, б — с ответвлениями
При больших расстояниях и нагрузках строят сети двух напряжений. По линиям высокого напряжения (выше 1000 В) электроэнергия передается на значительные расстояния, а сети низкого напряжения (до 1000 В) распределяют электроэнергию между отдельными потребителями в близлежащих районах (рис. 10). В определенных точках сети высокого напряжения установлены трансформаторы Т, от которых питание подается в сеть низкого напряжения для электроснабжения потребителей П. Трансформаторы обычно устанавливают в специальных трансформаторных помещениях ТП. Такие электрические сети работают при напряжении 6—10 кВ. Радиус действия их по экономическим соображениям не превышает 10 км.
Рис. 11. Схема электрической системы
В современных электрических системах расстояние между электростанциями и потребителями электроэнергии измеряется десятками и сотнями километров. Поэтому схемы электрических сетей, даже сравнительно небольших, включающих несколько мощных электростанций, получаются довольно сложными, состоящими из сетей нескольких напряжений. На рис. 11 показана небольшая электрическая система с двумя электростанциями А и Б. От одной более удаленной и мощной электростанции А энергия передается при напряжении 220 кВ к распределительной сети напряжением 110 кВ через подстанцию В. Распределительная сеть напряжением 110 кВ содержит четыре понизительные подстанции В, Г, Д и Е, соединенных между собой линиями 110 кВ. На подстанциях В, Г и Д напряжение понижается до 10 кВ и при этом напряжении электроэнергия передается к ближайшим заводам, фабрикам и в городскую электросеть 10 кВ. Для потребителей, находящихся в радиусе до 20 км в центре этого района, служит подстанция Е,
Рис. 14. Радиальная резервированная линия:
а — разомкнутая, б — замкнутая
электроэнергии, напряжение понижается до 380/220 В, на которое рассчитаны приемники электроэнергии.
Электрические сети с высшим напряжением до 35 кВ, обслуживающие небольшие районы, обычно называют местными электросетями, напряжением 35—220 кВ, охватывающие большие районы,— районными электросетями, а линии электропередачи напряжением 330 кВ и выше, предназначенные для связи энергосистем,— межсистемными связями.
Магистральная электрическая сеть (рис. 12) состоит из одной или нескольких одиночных линий, к каждой из которых подключено несколько потребителей электроэнергии непосредственно (рис. 12, а) или через дополнительные линии (рис. 12, б). Эти одиночные линии называют магистральными (сокращенно магистралями), а дополнительные линии —ответвлениями.
Если каждая линия сети питает только одного потребителя (рис. 13), она называется радиальной, нерезервированной линией, а вся электрическая сеть — радиальной нерезервированной сетью.
Рис. 13. Радиальная нерезервированная линия
На рис. 14 показана простейшая резервированная радиальная линия, в которой питание потребителя Б от центра питания А осуществляется двумя цепями 1Л и 2 Л. При этом если выключатель В отключен, радиальная резервированная линия со стороны потребителя незамкнута и называется разомкнутой радиальной резервируемой линией (рис. 14, а), если выключатель В включен, линия называется замкнутой радиальной резервируемой линией (рис. 14, б). Такая сеть обеспечивает более надежное электроснабжение потребителя, поскольку при повреждении на одной из линий электроэнергия будет передаваться по другой неповрежденной линии.
Рис. 16. Сложнозамкнутая электрическая сеть
Магистральные сети могут выполняться также резервированными, замкнутыми и разомкнутыми.
Рис. 15. Замкнутая электрическая сеть:
а —петлевая, б — с двусторонним питанием
Для питания нескольких потребителей, расположенных в разных местах, можно создать электрическую сеть, обеспечивающую надежное электроснабжение по одноцепным линиям, образующим замкнутый контур (рис. 15), и называемую замкнутой электрической сетью.
Замкнутую электрическую сеть (рис. 15, а) называют петлевой, а показанную на рис. 15, б — с двусторонним питанием. Наконец, известны сложнозамкнутые электрические сети (рис. 16), отличающиеся наличием узловых точек Б и В, к которым электроэнергия может поступать по меньшей мере по трем направлениям (узловая точка Б).
