Низковольтные распределительные сети

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

В городах и больших населенных пунктах стандартные низковольтные распределительные кабели, защищенные предохранителем с помощью распределительных коробок, образуют сеть. В распределительных коробках некоторые перемычки удаляются, и поэтому каждая электрораспределительная линия, выходящая из подстанции, образует разветвленную расширяемую радиальную систему, как показано на рис. C3.

В европейских странах стандартными напряжениями для трехфазных четырехпроводных систем электроснабжения приняты 220/380 В или 230/400 В. В настоящее время, в соответствии с новейшим международным стандартом МЭК 60038, многие страны переоборудуют свои низковольтные сети под номинальное напряжение 230/400 В. В городах и населенных пунктах средних и больших размеров используются подземные кабельные распределительные системы.

Распределительные понижающие подстанции, расположенные на расстоянии 500-600 метров друг от друга, обычно включают в себя:

  • Высоковольтное распредустройство, состоящее из трех или четырех шкафов, которые устанавливаются:

  -  вводный и выходной выключатели нагрузки, образующие кольцевую магистраль;
  -  один или два выключателя (или выключатели нагрузки со встроенными предохранителями) для подключения трансформатора.

  • Один или два трансформатора мощностью до 1000 кВА.
  • Один или два распределительных щита на 6-8 отходящих линий с защитой плавкими предохранителями для трехфазной четырехпроводной низковольтной системы или с автоматическими выключателями в пластиковом корпусе, предназначенными для контроля и защиты 4-жильных отходящих распределительных кабелей.

Выход трансформатора соединяется с низковольтными шинами через выключатель нагрузки или просто через разъединительные вставки.

В районах с высокой плотностью нагрузки прокладывается сеть распределительных кабелей стандартных сечений, при этом обычно один кабель прокладывается вдоль каждого тротуара, а 4-сторонние распределительные коробки устанавливаются в люках на углах улиц, где два кабеля пересекаются.

Тенденция последнего времени – применение всепогодных наземных шкафов, устанавливаемых вплотную к стене или, по возможности, “заподлицо” со стеной.

Перемычки в распределительных коробках устанавливаются так, чтобы на выходе из подстанции распределительные кабели образовывали радиальные цепи с разомкнутыми концами (рис. C3). В том месте, где распределительная коробка объединяет распределительный кабель от одной подстанции с распределительным кабелем от соседней подстанции, перемычки между фазами удаляются или заменяются плавкими предохранителями, однако перемычка для нейтрали остается на месте.


Рис C03.jpg


Рис. C3: Одна из возможных схем построения низковольтной сети с радиальными разветвленными распределительными линиями путем удаления перемычек между фазами


Такая схема позволяет создать очень гибкую систему, в которой целая подстанция может быть выведена из эксплуатации, а участок, который она обычно снабжала электроэнергией, будет обслуживаться из распределительных коробок соседних подстанций.

Кроме того, короткие участки силовых кабелей (между двумя распределительными коробками) могут быть отсоединены для поиска повреждений и ремонта.

В случае большой плотности нагрузки, подстанции располагаются ближе друг к другу, и иногда требуется применение трансформаторов мощностью до 1500 кВА.

В районах с меньшей плотностью нагрузки широко применяются другие схемы построения городской низковольтной распределительной сети на основе отдельно стоящих стоек, установленных на земле в стратегических точках этой сети. Такая схема основана на принципе использования радиальных распределительных кабелей постепенно уменьшающегося сечения, у которых размер токоведущей жилы уменьшается по мере сокращения числа потребителей с удалением от подстанции.

В такой схеме несколько крупно-секционированных низковольтных радиальных фидеров питают от распределительного щита данной подстанции шины распределительной стойки, от которой распределительные кабели меньшего сечения снабжают энергией потребителей, непосредственно окружающих эту стойку.

В городских районах с меньшей плотностью электрических нагрузок обычно используется более экономичный вариант системы радиального распределения энергии, в котором по мере удаления от питающей электрической подстанции устанавливаются провода меньшего сечения.

В городках, деревнях и селах распределение энергии на протяжении многих лет традиционно основывалось на использовании неизолированных медных проводов, закрепленных на деревянных, бетонных или стальных опорах и питаемых от трансформаторов, установленных на опорах или земле.

В последние годы были разработаны низковольтные изолированные провода, из которых скручиванием получают двух- или четырехжильный самонесущий кабель для использования в воздушных линиях электропередачи. Они считаются более безопасными, чем неизолированные медные провода.

Интересно, что аналогичный способ используется при более высоких напряжениях. Сейчас на рынке имеются самонесущие жгуты из изолированных проводов для высоковольтных наземных установок напряжением 24 кВ.

Использование усовершенствованных методов с применением воздушного кабеля из изолированных скрученных проводов, установленного на опорах, является в настоящее время принятой практикой во многих странах.

В случаях, когда для электроснабжения поселка используются несколько подстанций, соединение соответствующих фаз осуществляется на опорах, где встречаются низковольтные линии от разных подстанций.

Практика, принятая в странах Северной и Центральной Америки, разительно отличается от той, которая используется в Европе. Там низковольтные распределительные сети практически отсутствуют, и случаи подачи трехфазного питания к жилым помещениям в жилом районе редки.

Распределение электроэнергии эффективно осуществляется на высоком напряжении, и применяемый способ вновь отличается от стандартной европейской практики. Применяемая высоковольтная система представляет собой фактически трехфазную четырехпроводную систему, от которой однофазные распределительные сети (линейный и нулевой провода) подают питание на множество однофазных трансформаторов. Вторичные обмотки этих трансформаторов имеют выведенную среднюю точку для получения однофазного трехпроводного питания напряжением 120/240 В. Центральные провода являются нейтральными проводами низковольтной сети, которые вместе с нейтральными проводами высоковольтной сети глухо заземлены через определенные интервалы вдоль своей длины.

В Европе каждая подстанция системы энергоснабжения способна обеспечить низковольтное питание района, расположенного в радиусе приблизительно 300 м. Системы, применяемые в странах Северной и Центральной Америки, состоят из высоковольтной сети, от которой много небольших понижающих трансформаторов питают каждый одного или нескольких потребителей по прямому питающему кабелю, идущему от трансформатора.

Каждый понижающий трансформатор обычно питает один или несколько домов с прилегающими постройками непосредственно с помощью радиального питающего кабеля (кабелей) или воздушной линии (линий) электропередачи.

В этих странах существует много других систем, но описанная выше является самой распространенной.

На рис. C4 показаны основные особенности этих двух систем.


Рис C04.jpg


Примечание: на подстанциях при первичном напряжении свыше 72,5 кВ в некоторых европейских странах первичная обмотка включается по схеме «заземленная звезда», а вторичная – по схеме «треугольник». В этом случае на стороне вторичной обмотки подключается заземляющий реактор со схемой соединения обмоток в зигзаг, нейтраль которого через резистор соединяется с землей.
Часто такой заземляющий реактор имеет вторичную обмотку для обеспечения этой подстанции низковольтным трехфазным питанием. В этом случае его называют «заземляющим трансформатором».


Рис. C4: Широко применяемые американские и европейские системы подключения потребителей к сети электроснабжения