Какие промежуточные устройства нужны для того, чтобы передать энергию до потребителя.
Вся система состоит из электростанции, повышающей подстанции, линий электропередач, понижающей подстанции, распределительного устройства и потребителя.
В конце XIX века в мире была большая проблема с электричеством. Многие города развивались, строилось много жилых домов и всё это требовало большого количества топлива. Топливо всё время дорожало и доставлялось из дальних краев. В то время возрастал интерес к электрической энергии. И люди знали, что этот вид энергии очень удобен, так как электричество легко можно преобразовать в другие виды энергии.
Первые электростанции состояли из паровой машины и генератора. Их использовали для питания районов и городов. Затем строили электростанции для освещения городов. Первую такую станцию построили в 1882 году в Нью-Йорке. Руководителем проекта был Эдисон.
Люди понимали, что проблему электричества таким образом не решить, электростанции находились внутри городов и масштабными они быть не могли. Самая главная проблема была в том, что для работы электростанции тоже требовалось топливо. Уголь доставляли из других концов страны, то есть возвращалась проблема доставки топлива.
Первые опыты начались еще за несколько лет до того, как была построена электростанция под руководством Эдисона в 1882 году. И в этих опытах пользовались постоянным током. Если расстояние между генератором и потребителем превышало несколько сотен метров, получали значительное снижение мощности из-за больших потерь энергии в кабеле.
Чем больше длина линии, тем больше ее сопротивление. По закону Джоуля-Ленца мощность прямопрапорциональна сопротивлению. То есть чем больше сопротивление, тем больше потерь в линии.
Цель, которая ставилась перед инженерами, снизить потери в линии электропередач.
- увеличить сечение провода линии, тогда уменьшится сопротивление и уменьшатся потери;
- повысить напряжение сети;
Если увеличить сечение провода это сильно удорожает его. Инженеры понимали, что выгоднее будет повышать напряжение.
В настоящее время, практически везде, используется переменный ток. Электроснабжение в большинстве случаев трехфазное. Поэтому линии электропередач состоят из трех фаз. Впервые трехфазную систему передачи электроэнергии применил инженер электротехник Доливо-Добровольский.
Линии электропередач делятся на воздушные и кабельные линии. Воздушные расположены над поверхностью земли на опорах. Кабельные линии проводятся под землей, они имеют как внешнюю так и межжильную изоляцию. Бывают коллекторные и бесколлекторные кабельные линии.
Структурная схема состоит из электростанции(генератора), например, районной. Недалеко от электростанции расположен повышающий трансформатор. После него идут линии электропередач, например, напряжением 220 кВ. По ЛЭП передаётся на подстанцию с распределительным устройством, эта подстанция уже понижающая.
Распределительное устройство бывает на несколько напряжений: 6, 10 или 35 кВ, то есть с 220 кВ трансформаторная подстанция снижает напряжение до 6, 10 или 35 кВ. С распределительного устройства, как правило, уже не воздушными, а кабельными линиями электроэнергия распределяется на один или несколько участков.
Кабельная линия идет в распределительный пункт на шины которого поступает напряжение. Цель этой подстанции снизить напряжение до 0.4 кВ. С трансформаторной подстанции кабельные линии идут на вводно-распределительное устройство жилого дома.
К этой подстанции по кабельным линиям напряжение 0.4 кВ поступает на распределительные щиты цеха, жилого дома или какого-либо предприятия. В случае соединения звездой это фазное напряжение 220-230 В и линейное напряжение 380 В.
Сами подстанции бывают опорные районные, так же подстанции глубокого ввода. Подстанции глубокого ввода являются центрами питания, их обычно располагают как можно ближе к нагрузке, чтобы было меньше потерь и меньше протяженности сетей. В сельской местности, как правило, электроснабжение осуществляется от воздушных линий, в городских условиях прокладывают подземные кабели. Напряжение сети может быть 380 или 220 вольт, за исключением некоторых стран, в которых оно немного отличается.
Для жилых и общественных зданий наиболее экономичным является следующее соединение: когда нейтраль генератора или трансформатора соединяют к заземляющему устройству.
Такой способ соединения называют схемой включения с глухозаземленной нейтралью. О видах заземления до 1 кВ и выше 1 кВ мы поговорим уже следующих статьях.
Если понравилась статья, подписывайтесь на канал и не пропускайте новые публикации. Спасибо за внимание!