د برق وریو توزیع کولو شبكې د نظامونو ډولنګ
Типичная электрическая энергетическая система сети разделяется на три основных компонента: генерация, передача и распределение. Электроэнергия производится на электростанциях, которые часто находятся далеко от центров нагрузки. В результате для доставки электроэнергии на большие расстояния используются линии электропередачи.
Для минимизации потерь при передаче используется высокое напряжение в линиях передачи, а затем напряжение снижается в центрах нагрузки. Система распределения затем доставляет эту энергию конечным потребителям.
Виды систем распределения электроэнергии
Система распределения может классифицироваться по нескольким критериям:
Классификация по характеру питания
Электроэнергия существует в двух формах: переменный и постоянный ток. Система распределения соответствует этим типам. Система распределения переменного тока дополнительно делится по уровню напряжения:
Типичная схема первичной системы распределения показана ниже, демонстрируя ее роль в передаче электроэнергии высокого напряжения перед окончательным преобразованием напряжения.
Вторичная система распределения доставляет электроэнергию на уровне эксплуатационного напряжения. Она начинается там, где заканчивается первичная система распределения—обычно на трансформаторе, который понижает 11 кВ до 415 В для прямой передачи малым потребителям.
Большинство трансформаторов на этом этапе имеют дельта-соединенную первичную обмотку и звездообразно соединенную вторичную обмотку, которая предоставляет заземленный нейтральный вывод. Такая конфигурация позволяет вторичной системе распределения использовать трехфазную четырехпроводную схему.
Схема вторичной сети распределения показана ниже, демонстрируя, как напряжение адаптируется для применения конечными пользователями.
Система распределения постоянного тока
Хотя большинство нагрузок электросистем основаны на переменном токе, некоторые приложения требуют постоянного тока, что требует использования системы распределения постоянного тока. В таких случаях, вырабатываемый переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителей или роторных преобразователей. Основные применения постоянного тока включают тяговые системы, двигатели постоянного тока, зарядку аккумуляторов и гальваностегию.
Система распределения постоянного тока классифицируется по способу проводки:
Двухпроводная система распределения постоянного тока
Эта система использует два провода: один с положительным потенциалом (живой провод) и другой с отрицательным или нулевым потенциалом. Нагрузки (такие как лампы или двигатели) подключены параллельно между двумя проводами, что подходит для устройств с двухполюсной конфигурацией. Схема этого устройства показана ниже.
Трехпроводная система распределения постоянного тока
Трехпроводная система распределения постоянного тока
Эта система использует три провода: два живых провода и один нейтральный, предоставляя ключевое преимущество в виде двух уровней напряжения. Предположим, что живые провода находятся на +V и -V, а нейтральный провод находится на нулевом потенциале. Подключение нагрузки между одним живым проводом и нейтральным дает V вольт, а подключение через оба живых провода дает 2V вольт.
Эта конфигурация позволяет высоковольтным нагрузкам подключаться между живыми проводами, а низковольтным нагрузкам — между живым проводом и нейтральным. Диаграмма подключения трехпроводной системы распределения постоянного тока показана ниже.
Классификация системы распределения по методу подключения
Система распределения классифицируется на три типа в зависимости от метода подключения:
Радиальная система
В радиальной системе отдельные фидеры доставляют электроэнергию от подстанции в каждую область, с односторонним направлением потока энергии от фидера к распределителю. Этот дизайн прост и легко реализуем, требуя меньших начальных инвестиций по сравнению с другими системами.
Однако ее надежность значительно ограничена: отказ одного фидера может привести к остановке всей системы, которую он обслуживает. Регулировка напряжения также страдает для потребителей, находящихся далеко от фидера, так как колебания нагрузки вызывают более заметные изменения напряжения. По этим причинам радиальные системы обычно используются только для короткодистанционного распределения к нагрузкам, расположенным близко к фидеру. Однолинейная диаграмма радиальной системы показана ниже.
Кольцевая система
В кольцевой системе трансформаторы распределения подключены в замкнутую кольцевую конфигурацию, снабжаемую подстанцией с одного конца. Этот дизайн обеспечивает, что каждый трансформатор имеет два различных пути к подстанции, улучшая избыточность и надежность. Однолинейная диаграмма кольцевой системы показана ниже.
Эта конфигурация может быть сравнима с двумя параллельно подключенными фидерами. Например, если произойдет неисправность между точками B и C, участок между B и C будет изолирован от системы, а подстанция сможет обеспечить питание через две альтернативные маршруты.
Этот дизайн улучшает надежность системы, уменьшает колебания напряжения на стороне потребителя и обеспечивает, чтобы каждый участок кольца нес меньший ток—таким образом, требуется меньше материала проводника по сравнению с радиальной системой.
Интерконнекционная система распределения
Интерконнекционная система распределения имеет петлю, снабжаемую несколькими подстанциями в разных точках, за что она получила название "сетевая система распределения". Однолинейная диаграмма этой системы показана ниже.
Как показано на диаграмме выше, петля ABCDEFGHA снабжается двумя подстанциями в точках A и E. Эта конфигурация значительно улучшает надежность системы по сравнению с кольцевой и радиальной системами.
Хотя интерконнекционная система обладает превосходным качеством и эффективностью электроэнергии, даже уменьшая резервную мощность, ее дизайн сложен и требует значительных начальных инвестиций из-за необходимости наличия нескольких подстанций.
Классификация систем распределения по типу конструкции
Подземная система распределения
Как следует из названия, эта система размещает проводники под улицами или тротуарами. Хотя она безопаснее наземных систем, она требует высоких начальных затрат из-за рытья траншей, каналов, люков и специализированных кабелей. Подземные кабели менее склонны к неисправностям и предлагают эстетические преимущества (невидимость), но обнаружение и ремонт неисправностей затруднены. Их срок службы превышает 50 лет.
Наземная система распределения
Проводники в этой традиционной установке монтируются на деревянных, бетонных или стальных опорах. Хотя она более подвержена неисправностям и опасностям безопасности, чем подземные системы, она имеет более низкие начальные затраты и большую гибкость для расширения нагрузки. Воздух служит изоляционным материалом, исключая необходимость специальных кабелей и позволяя более высокую пропускную способность тока. Установка, обнаружение неисправностей и ремонт просты, что снижает затраты на обслуживание—хотя это может мешать системам связи. Ее полезный срок службы составляет более 25 лет.
