ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, служит для обеспечения электроэнергией всех отраслей х-ва: пром-сти, сел. х-ва, транспорта, гор. х-ва и т. д. В систему Э. входят источники питания, повышающие и понижающие подстанции электрические, питающие распределит, электрические сети, различные вспомогат. устройства и сооружения. Осн. часть вырабатываемой электроэнергии потребляется пром-стью, напр, в СССР - ок. 70% (1977). Структура Э. определяется исторически сложившимися особенностями произ-ва и распределения электроэнергии в отдельных странах. Принципы построения систем Э. в промышленно развитых странах являются общими. Нек-рая специфика и местные различия в схемах Э. зависят от размеров терр. страны, её климатич. условий, уровня экономич. развития, объёма пром. произ-ва и плотности размещения электрифицированных объектов и их энергоёмкости.

Источники питания. Осн. источники питания электроэнергией - электростанции и питающие сети районных энергетических систем. На пром. предприятиях и в городах для комбинированного снабжения энергией и теплом используют теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), мощность к-рых определяется потребностью в тепле для технологич. нужд и отопления. Для крупных энергоёмких предприятий, напр, металлургич. заводов с большим теплопотреблением и значит, выходом вторичных энергоресурсов, сооружаются мощные ТЭЦ, на к-рых устанавливают генераторы, вырабатывающие ток напряжением до 20 кв. Такие электростанции, обычно расположенные за пределами завода на расстоянии до 1-2 км, имеют районное значение и, кроме предприятия, снабжают электрич. энергией и теплом близлежащие пром. и жилые районы. Для разгрузки источников питания в часы пик служат т. н. "потребители-регуляторы", к-рые без существенного ущерба для технологич. процесса допускают перерывы или ограничения в потреблении электроэнергии. К числу таких электроприёмников относится, напр., большинство электропечей, обладающих значит, тепловой инерцией, нек-рые электролизные установки, к-рые позволяют выравнивать графики нагрузок в энергетич. системах.

Напряжения в системах Э. являются оптимальными значениями, проверенными на практике. В каждом конкретном случае выбор напряжения зависит от передаваемой мощности и от расстояния источника питания до потребителя. Шкалы напряжений, принятые в разных странах, не имеют между собой принципиальных различий. Используемые в СССР напряжения (6, 10, 20, 35, 110, 220, 300 кв и т. д.) характерны и для др. стран. В шкалах нек-рых стран имеются напряжения промежуточных значений, к-рые были введены на раннем этапе строительства электрич. сетей и продолжают использоваться, хотя в ряде случаев уже и не являются оптимальными. Питание электроэнергией крупных пром. и трансп. предприятий и гор. х-ва осуществляется на напряжениях 110 и 220 кв (в США часто 132 кв), а для особо крупных и энергоёмких - 330 и 500 кв. Распределение энергии на первых ступенях при этом выполняется на напряжении 110 или 220 кв. Напряжение 110 кв применяется чаще, т. к. в этом случае легче разместить воз д. линии электропередачи на застроенных терр. предприятий и городов. Распределение энергии между потребителями при напряжении 220 кв целесообразно тогда, когда это напряжение является также и питающим. При определённых условиях имеет преимущества сетевое напряжение 60-69 кв (применяется в ряде стран Зап. Европы и в США). Напряжение 35 кв используют в питающих и распределит, сетях пром. предприятий средней мощности, в небольших и средних городах и в сел. электрич. сетях, а также для питания на крупных предприятиях мощных электроприёмников: электропечей, выпрямительных установок и т. п. Напряжение 20 кв используется сравнительно редко для развития сетей, имеющих это напряжение; оно может оказаться целесообразным в районах с небольшой плотностью электрич. нагрузок, а также в больших городах и на крупных предприятиях при наличии ТЭЦ с генераторным напряжением 20 кв. Напряжения 10 и 6 кв применяют при распределении электроэнергии (на различных ступенях Э.) на пром. предприятиях, в городах и др. Эти напряжения пригодны также для питания объектов небольшой мощности, недалеко отстоящих от источника питания. В большинстве случаев целесообразно использование напряжения 10 кв в качестве основного. При этом питание электродвигателей производится от понизительных подстанций 10/6 кв по схеме трансформатор - двигатель или от обмоток 6 кв трансформатора 110/220 кв с расщеплёнными вторичными обмотками (10 и 6 кв). Схемы систем Э. строят, исходя из принципа максимально возможного приближения источника электроэнергии высшего напряжения к электроустановкам потребителей с миним. количеством ступеней промежуточной коммутации и трансформации. Для этих целей применяют т. н. глубокие вводы (35-220 кв) кабельных и возд. линий электропередачи. Понижающие подстанции размещаются в центрах расположения осн. потребителей электроэнергии, т. е. в центрах электрич. нагрузок. В результате такого размещения снижается потеря электроэнергии, сокращается расход материалов, уменьшается число промежуточных сетевых звеньев, улучшается режим работы электроприёмников. Элементы системы Э. несут пост, нагрузку, рассчитываются на .взаимное резервирование с учётом допустимых перегрузок и разумного ограничения потребления электроэнергии и в послеаварийном режиме, когда производятся восстановит, работы на повреждённом элементе или участке сети. В большинстве случаев предусматривается раздельная работа элементов с использованием средств автоматики и глубокого секционирования всех звеньев. Параллельная работа применяется лишь при необходимых обоснованиях.

Глубокие вводы выполняют магистральными и радиальными линиями (рис. 1) в зависимости от условий окружающей среды, застройки терр. и др. факторов. Схема ввода кабельных радиальных линий непосредственно в трансформатор подстанции является простейшей, наиболее компактной и надёжной. При использовании глубоких вводов возможно применение компактных, полностью закрытых ячеек КРУЭ (комплектных распределит, устройств с элегазовым наполнением) на напряжение 110 кв.

Схемы распределит, сетей 6-20 кв выполняют магистральными, радиальными или смешанными (рис. 2) с модификациями по степени надёжности. Первые ступени Э. крупных предприятий обычно выполняют по магистральным схемам с мощными токопроводами 6-10 кв, от которых через распределит, пункты питаются цеховые трансформаторные пункты. В гор. сетях при напряжениях 6 и 10 кв применяют петлевые, двухлучевые и многолучевые схемы, являющиеся разновидностями магистральных.

На крупных узловых подстанциях 110-220 кв (на больших заводах, в городах с развитой электрич. сетью, большим числом присоединений и т. п.) электрич. схемы обычно имеют двойную систему шин. При напряжениях 6 и 10 кв в крупных распределит, устройствах в случае необходимости разделения питания или выделения потребителей (напр., на крупных преобразовательных подстанциях) двойная система шин позволяет переводить нек-рые агрегаты на пониженное напряжение, сохраняя для прочих потребителей нормальное напряжение. В потребительских электроустановках наиболее часто используют схемы подстанций с одной системой секционированных шин с применением (при необходимости) автоматики на секционных выключателях или вводах. При частых оперативных переключениях и ревизиях (осмотрах и проверках) выключателей целесообразными являются схемы с обходной (дополнительной) системой шин, к-рая позволяет произвести ревизию или ремонт любой рабочей системы шин и любого выключателя без перерыва питания. Эти схемы применяют, напр., на крупных электропечных подстанциях пром. предприятий. Распространены простейшие схемы подстанций без шин первичного напряжения на подстанциях глубоких вводов 210 и 220 кв и на трансформаторных подстанциях 10 и 6 кв, питаемых по блочным схемам линия - трансформатор (см. рис. 1 и 2). На трансформаторных подстанциях на стороне 10 и 6 кв ставят выключатели нагрузки, а при радиальном питании применяют глухое присоединение трансформаторов.

На крупных объектах рационально строительство электрич. сетей с мощными токопроводами 10 и 6 кв (взамен большого числа кабелей), кабельных эстакад и галерей (вместо дорогих и громоздких туннелей), прокладка кабелей 110 и 220 кв (взамен воздушных линий).

Надёжность Э. зависит от требований бесперебойности работы электроприёмников. Необходимая степень надёжности определяется тем возможным ущербом, к-рый может быть нанесён произ-ву при прекращении их питания. Существуют 3 категории надёжности электроприёмников. К 1-й категории относят те, питание к-рых обеспечивают не менее чем 2 независимых автоматически резервируемых источника. Такие электроприёмники необходимы на объектах с повышенными требованиями к бесперебойности работы (напр., непрерывное хим. произ-во). Наилучшие в этом случае схемы Э. с территориально разобщёнными независимыми источниками. Допустимый перерыв в Э. для нек-рых производств не должен превышать 0,15- 0,25 сек, поэтому важным условием является необходимое быстродействие восстановления питания. Для особо ответств. электроприёмников в схеме Э. предусматривают дополнит, третий источник. Ко 2-й категории относятся электроприёмники, допускающие перерыв питания на время, необходимое для включения ручного резерва. Для приёмников 3-й категории допускается перерыв питания на время до 1 сут, необходимое на замену или ремонт повреждённого элемента системы.

Качество электроэнергии. В системы Э. часто входят электроприёмники, работа к-рых сопровождается ударными нагрузками и неблагоприятно отражается на работе других ("спокойных") электроприёмников, общем режиме работы системы, на качестве электроэнергии (см. Электроэнергии качество). К таким электроприёмникам относятся вентильные преобразователи, дуговые электропечи, электросварочные аппараты, электровозы, работа к-рых сопровождается резкопеременными толчками нагрузки, колебаниями напряжения, снижением коэфф. мощности, образованием высших гармоник, возникновением несимметрни напряжений. Показатели качества электроэнергии улучшаются при повышении мощности короткого замыкания в точке сети, к к-рой приключены электроприёмники с неблагоприятными характеристиками. Чтобы создать такие условия, уменьшают реактивное сопротивление питающих линий, не включая в них реакторы электрические или уменьшая их реактивность, исключая из схем токопроводы и др. При этом должна быть соответственно увеличена отключаемая мощность выключателей.

Вопросы улучшения качества электроэнергии решаются комплексно при проектировании систем Э. и электропривода. Хорошие результаты даёт разделение питания электроприёмников с ударными и т. н. спокойными нагрузками путём присоединения их к разным трансформаторам и различным ветвям расщеплённых трансформаторов или плечам сдвоенных реакторов. Улучшению качества электроэнергии способствует внедрение в схемы Э. электроприводов с пониженным потреблением реактивной мощности, применение многофазных схем выпрямления и др. При недостаточности этих мероприятий применяют спец. устройства: синхронные компенсаторы с быстродействующим возбуждением, большой кратностью перегрузки по реактивной мощности (в 3-4 раза), работающие в т. н. режиме слежения за реактивной мощностью электроприёмников; синхронные электродвигатели со спокойной нагрузкой, присоединяемые к общим с вентильными преобразователями шинам и имеющие необходимую располагаемую мощность и быстродействующее возбуждение с высоким уровнем форсировки; статич. источники реактивной мощности с высоким быстродействием, безынерционностью и плавным изменением реактивной мощности; продольную ёмкостную компенсацию, дающую возможность мгновенного безынерционного и непрерывного автоматич. регулирования напряжения; силовые резонансные электрич. фильтры для гашения высших гармоник.

Лит.: Князевский Б. А., Л и п к и я Б. Ю., Электроснабжение промышленных предприятий, М., 1969; К р у п о-в и ч В. И., Ермилов А. А., Трунковский Л. Е., Проектирование и_ монтаж промышленных электрических сетей, М., 1971; Козлов В. А., Б и л и к Н. И., Файбисович Д. Л., Справочник по проектированию систем электроснабжения городов, Л., 1974; Ермилов А. А., Основы электроснабжения промышленных предприятий, 3 изд., М., 1976. А. А. Ермилов.