Электрическая сеть может иметь сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими соображениями. При передаче большой электрической мощности при низком напряжении возникают большие омические потери из-за больших значений протекающего тока. Для снижения потерь уменьшают протекающий ток: при снижении тока в 2 раза омические потери снижаются в 4 раза. Однако строительство высоковольтных сетей сопряжено с рядом технических трудностей; кроме того, непосредственно потреблять электроэнергию с высоким напряжением крайне проблематично для конечных потребителей.
В связи с этим сети разбивают на участки с разным классом напряжения (уровнем напряжения). Трёхфазные сети, передающие большие мощности, имеют классы напряжения 1150 кВ, 750 кВ, 500 кВ, 330 и 220 кВ. Сети, передающие средние мощности, имеют классы напряжения 220 кВ, 110 кВ, 35 кВ. Сети, передающие малые мощности, имеют классы напряжения 35 кВ, 20 кВ, 10 кВ, 6 кВ. Высоковольтные сети постоянного напряжения имеют классы напряжения 800 и 400 кВ. Сети конечных потребителей имеют класс напряжения 0,4 кВ. Для безопасного энергопотребления низковольтной сети конечного пользователя в первую очередь следует обратить внимание на хорошо подобранный и качественно реализованный способ заземления. Для стабильной работы включенных в сеть приборов очень важно поддержание рабочего напряжения и сведение к минимуму возникающих перенапряжений, которое может возникнуть, например, вследствие повреждения обмотки понижающего трансформатора, пробоя клемм при превышении напряжения в высоковольтной сети. В таких случаях эффективным способом защиты является подключение нейтрали трансформатора к земле и использование ограничителя перенапряжения. Также для защиты от перенапряжений является правильно подобранный параметр сопротивления импульсным напряжениям. В соответствии с существующими стандартами NF C 15-100 и IEC 60364 существуют 4 категории использования:
- I специально защищенное оборудование: компьютеры, электроника и т.д.
- II устройства-потребители тока: переносные инструменты, двигатели и т.д.
- III оборудование, устанавливаемое на распределительных сетях;
- IV оборудование, устанавливаемое в начале систем.
Допуски по напряжениям, необходимые для нормальной работы электросетей, содержащих нагрузки, чувствительные к искажениям (электронное и компьютерное оборудование и т.п.) приведены в таблице:
|
Параметры Сети |
Допуск |
|
Статическое напряжение (постоянная нагрузка) Динамическое напряжение ( переменная нагрузка) Частота Общие гармонические искажения Максимальный уровень гармоники Дисбаланс напряжения (по трем фазам) Микро-прерывания |
±2% ±10% ±1% < 5% < 3% < 4% 120° ±3% |
Для достижения этих показателей можно установить стабилизатор напряжения, компенсаторы гармоник, компенсаторы реактивной мощности или альтернативный источник питания и/или реализовать определенные меры предосторожности при проектировании электроустановки.
Альтернативные источники электропитания
Различные альтернативные источники питания приведены в таблице:
|
Тип источника |
Устраняемое искажение |
Что предлагает Socomec |
|
Ротационная установка (маховик) с питанием от сети |
- Отключения < 500 мс |
VSS + DC от 60 до 500 кВА |
|
ИБП |
Эффективны для устранения всех искажений, кроме длительных отключений (от 15 мин. до 2 часов в зависимости от установленной нагрузки и мощности ИБП). |
Выбор ИБП различных серий охватывающий многоуровневые пользовательские потребности: |
|
Автономная генераторная установка |
Эффективна во всех случаях, но с прерыванием электропитания во время переключения из нормального в аварийный режим( < 2c с моторизованным переключателем SIRCOVER) |
Серия переключателей |
|
ИБП + ротационные установки |
Данное решение устраняет все типы искажений. |
Широкий выбор качественного отвечающего всем необходимым требованиям и стандартам оборудования, позволяет |
Меры предосторожности для устранения ухудшения качества в электроснабжении
Изолирование нелинейных и реактивных нагрузок:
- электропитание от отдельного высоковольтного входа (для больших нагрузок);
- разделение цепей: сбой в одной цепи должен как можно меньше сказываться на других цепях;
- разделение цепей, включающих в себя нелинейные нагрузки. Эти цепи должны быть отделены от других цепей на как можно более высоком уровне низковольтных установок для максимального использования эффекта сопротивления кабеля с целью уменьшения искажений.
Выбор подходящей системы заземления.
Система IT гарантирует непрерывную работу, предотвращая, например, размыкание цепи дифференциальной защиты при ее внезапном срабатывании после броска напряжения.
Обеспечение избирательности реагирования (селективности ) защитных устройств.
Селективность защитных устройств ограничивает аварийное размыкание цепи. Здесь очень важно правильно подобрать предохранители, дифференциальные устройства защиты или автоматические выключатели.
Постоянный мониторинг качества электроэнергии
На сегодняшний момент множество компаний производит приборы для анализа качества электросети. Например, Diris A40 производства Socomec позволяет измерять напряжение, ток, частоту, мощность (активную, реактивную, полную), коэффициент мощности (емкостной и индуктивный), гармонические искажения по напряжению и по току и также производить статистические измерения. Diris A40 можно подключить в единую систему диспетчеризации через порт RS485 по протоколам ModBus, ProfiBus, Jbus или через Ethernet интерфейс и в режиме реального времени следить за состоянием участков электросети. Мониторинг качества электросети позволяет быстро локализовать ухудшение качества в электроснабжении и заблаговременно предпринять меры по устранению данной ситуации.