Основной задачей электрических сетей является обеспечение электроснабжения потребителей, а именно, передача электроэнергии от источников питания к потребителям и распределение ее между ними. Однако это задание сопряжено с рядом сложностей, таких как большое количество потребителей и их удаленность от источников энергии.
Поэтому второй, в достаточной мере независимой задачей электрических сетей является передача энергии на большие расстояния.
Процесс проектирования электрических сетей включает выбор типа, мощности, числа и мест размещения источников питания.
Одно из важнейших требований к электрическим сетям - обеспечение надежности электроснабжения.
Опыт показывает, что элементы сетей время от времени могут быть повреждены. При надлежащем качестве эксплуатации сети повреждения в основном возникают из-за изменения климатических условий. Последние в отдельных случаях могут отличаться от расчетных, оказываясь более тяжелыми.
Повреждения элементов сети могут приводить к необходимости их отключения на время выполнения ремонтных работ. При этом электроснабжение потребителей может быть временно нарушено, так как энергия по данному элементу передаваться не может. При этом возникает ряд дополнительных вопросов, которые решаются на основании технико-экономических расчетов.
Практически трудно выполнить электрическую сеть так, чтобы повреждений не было: при этом требуется существенное усложнение конструкций, приводящее к значительному удорожанию сети. Это удорожание сети может оказаться неоправданным.
В ряде случаев редкие перерывы электроснабжения могут оказаться менее ощутимыми, чем обеспечение большей степени надежности электроснабжения.
При проектировании приходится выбирать наиболее целесообразные мероприятия по обеспечению достаточной степени надежности работы электрической сети.
В частности, большое значение имеет резервирование питания в ряде случаев редкие перерывы электроснабжения могут оказаться менее ощутимыми, чем обеспечение большей степени надежности электроснабжения.
При проектировании приходится выбирать наиболее целесообразные мероприятия по обеспечению достаточной степени надежности работы сети. В частности, большое значение имеет резервирование питания. Некоторые мероприятия обеспечиваются также и при эксплуатации электрических сетей.
Кроме того, электрические сети имеют значительное влияние на качество электроэнергии, которая поступает к потребителям. Важно, чтобы энергия доставлялась с допустимыми показателями, например, величинами напряжения.
Однако, следует найти баланс между требованиями качества электроэнергии и экономической целесообразностью.
Улучшение показателей качества электроэнергии может потребовать значительных затрат, поэтому иногда экономически целесообразнее изготовление электроприемников, способных работать с некоторым отклонением от номинальных значений.
Также возможно применение дополнительных устройств, позволяющих улучшать показатели качества электроэнергии до приемлемых значений.
Электрические сети должны быть не только надежными и обеспечивать качественное электроснабжение, но и экономически эффективными.
При проектировании сетей требуется применение передовых технических решений, рациональное использование оборудования и систематический контроль их работы.
Для получения более рациональных решений и для обеспечения наиболее экономичной работы сети требуется проведение соответствующих расчетов.
Правильные расчеты и текущий контроль во время эксплуатации позволяют принимать обоснованные решения для обеспечения наивыгоднейшей работы электрических сетей (повышения соответствующих технико-экономических показателей).
Таким образом, требования к электрическим сетям включают в себя надежность, качество электроэнергии и экономичность.
В конечном счете требования обоснованной надежности электроснабжения и обеспечения наивыгоднейших показателей качества электроэнергии также сводятся к условиям обеспечения большей экономичности.
Эти требования обеспечивают оптимальное функционирование всей системы электроснабжения и являются ключевыми факторами для эффективной работы электрических сетей.
При неправильном выполнении требований к электрическим сетям могут возникать следующие последствия:
- Неправильно спроектированная или эксплуатируемая сеть может привести к частым сбоям в электроснабжении, перерывам и простоям работы оборудования. Это может сказаться на производительности и эффективности предприятий, а также привести к потере данных и финансовых убыткам.
- Несоответствие требованиям к электрической сети может привести к перегрузкам и коротким замыканиям, что может вызвать повреждение и выход из строя различного электрооборудования.
- Неправильная эксплуатация электрической сети может требовать частого ремонта и замены оборудования. Это приводит к дополнительным затратам на обслуживание и ремонт, что может оказывать негативное влияние на бюджет предприятия или жилищного комплекса.
- Некачественные или неправильно спроектированные сети могут иметь большие потери энергии при передаче. Это означает, что энергия, произведенная источниками, теряется в виде тепла или ненужных потерь в сети. Это неэффективное использование энергии и может привести к повышенным затратам на электроэнергию.
- Несоблюдение требований безопасности при проектировании и эксплуатации электрической сети может создать опасность для работников, пользователей и окружающих. Возможны риски пожара, поражения электрическим током и другие аварийные ситуации.
- Неправильное выполнение требований к электрическим сетям может привести к нежелательным воздействиям на окружающую среду, таким как электромагнитные помехи или электромагнитное излучение, которые могут влиять на здоровье людей и экосистему.
Общая характеристика сетевых задач
Для электрических сетей, как и для всех прочих энергетических объектов, характерны следующие три этапа: проектирование, строительство и эксплуатация. Данным курсом охватываются в основном вопросы проектирования и эксплуатации. Они в наибольшей мере связаны с анализом рабочих режимов.
Условия эксплуатации характерны наличием имеющегося оборудования, которое должно использоваться наиболее полно и рационально.
В соответствии с имеющимся в наличии оборудованием должны быть обеспечены: наибольшая возможная надежность электроснабжения, наилучшее качество электроэнергии и наиболее экономичная работа, т. е. наивыгоднейшие рабочие режимы.
Практически здесь требуются: наиболее полное использование возможностей, обусловленных примененными схемами соединений линий, наилучшее использование имеющихся устройств автоматического управления, выбор оптимальных законов регулирования. В условиях эксплуатации возможно применение и новых устройств автоматики.
В процессе проектирования и сооружения электрических сетей выполняются все правила, приводящие к снижению повреждаемости элементов оборудования, особенно линий.
В частности, при монтаже проводов воздушных линий должны быть учтены климатические условия (температура воздуха, сила ветра и т. п.), и провод должен быть натянут в полном соответствии с данными расчетов.
Заранее выполненные расчеты гарантируют механическую прочность проводов во всех трудных условиях их работы при выполнении определенных требований. Однако при этом предусматриваются только условия, которые наблюдались в данной местности за период времени порядка 10 лет.
В сравнительно редких, более трудных условиях провода могут быть повреждены.
Выполнение всех перечисленных требований возможно только на основе результатов тщательных расчетов рабочих режимов электрического и механического состояния линий сети.
Под первыми понимаются расчеты параметров режимов в разных условиях нагрузок с учетом их постепенного роста. Под вторыми понимаются расчеты механической прочности проводов и тросов с учетом данных наблюдений за достаточно длительный период времени в соответствующем районе. Рассчитываются и опоры линий.
Все эти расчеты выполняются в процессе проектирования сети и каждой линии в отдельности. В задачи проектирования входят: выбор параметров всех элементов оборудования сети, выбор схем соединения, выбор устройств автоматики. Все принимаемые решения проверяются расчетами.
Наивыгоднейшие решения получаются путем технико-экономического сравнения намеченных вариантов с учетом всех имеющихся технических достижений и повышения технико-экономических показателей в условиях последующей эксплуатации.
По найденным параметрам режима проверяются как техническая допустимость возникающих режимов, так и их экономическая целесообразность.
Выполнение расчетов рабочих режимов обычно связано с большими техническими трудностями и для сложных схем практически возможно только с применением современных расчетных средств.
Важно отметить, что требования повышения экономичности работы сетей приводят к необходимости обеспечения достаточной точности расчетов.
Кроме симметричных режимов, часто приходится исследовать и несимметричные режимы. В ряде случаев требуется анализ возникающей несинусоидальности напряжений и токов.
Смотрите также: Номинальные напряжения электрических сетей и области их применения