Какие бывают категории надежности электроснабжения по пуэ?

Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями. Для напряжений переменного тока ниже указаны действующие значения.

2.1 Номинальное напряжение системы (nominal system voltage): Соответствующее приближенное значение напряжения, применяемое для обозначения или идентификации системы.

2.2 Наибольшее напряжение системы (исключая переходные и анормальные условия) (highest voltage of a system (excluding transient or abnormal conditions)): Наибольшее значение рабочего напряжения, которое имеет место при нормальных условиях оперирования в любое время и в любой точке электрической системы.

Примечание: это определение исключает переходные перенапряжения, например, вследствие коммутационных оперирований, и временные колебания напряжения.

2.3 Наименьшее напряжение системы (исключая переходные и анормальные условия) (lowest voltage of a system (excluding transient or abnormal conditions)): Наименьшее значение рабочего напряжения, которое имеет место при нормальных условиях оперирования в любое время и в любой точке электрической системы.

Примечание: это определение исключает переходные перенапряжения, например, вследствие коммутационных оперирований, и временные колебания напряжения.

2.4 Зажимы питания (supply terminals): Точка в передающей или распределительной электрической сети, обозначенная как таковая и определенная договором, в которой участники договора обмениваются электрической энергией.

2.5 Напряжение питания (supply voltage): Напряжение между фазами или напряжение между фазой и нейтралью на зажимах питания.

Примечание: эквивалентное определение: напряжение между линиями или напряжение между линией и нейтралью на зажимах питания.

2.6 Диапазон напряжения питания (supply voltage range): Диапазон напряжения на зажимах питания.

2.7 Используемое напряжение (utilization voltage): Напряжение между фазами или напряжение между фазой и нейтралью в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники.

Примечание: эквивалентное определение: напряжение между линиями или напряжение между линией и нейтралью в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники.

2.8 Диапазон используемого напряжения (utilization voltage range): Диапазон напряжения в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники.

Примечание: в некоторых стандартах на электрооборудование (например, в IEC 60335-1 и IEC 60071), термин «диапазон напряжения» имеет другое значение.

2.9 Наибольшее напряжение для электрооборудования (highest voltage for equipment): Наибольшее напряжение, для которого электрооборудование охарактеризовано относительно:a) изоляции;b) других характеристик, которые могут быть связаны с этим наибольшим напряжением в соответствующих рекомендациях для электрооборудования.

Примечание: электрооборудование можно использовать только в электрических системах, имеющих наибольшее напряжение, которое меньшее или равно его наибольшему напряжению для электрооборудования.

2.10 Напряжение между фазами (phase-to-phase voltage): напряжение между двумя фазными проводниками в заданной точке электрической цепи.

2.11 Напряжение между фазой и нейтралью (phase-to-neutral voltage): напряжение между фазным и нейтральным проводниками в заданной точке электрической цепи.

2.12 Линейный проводник (line conductor): Проводник, находящийся под напряжением при нормальных условиях и используемыи для передачи электрической энергии, но не нейтральный проводник или средний проводник.

2.13 Нейтральный проводник (neutral conductor): Проводник, электрически присоединенный к нейтрали и используемый для передачи электрической энергии.

2.14 Фазный проводник (phase conductor): Линейный проводник, используемый в электрической цепи переменного тока.

Вторая категори

К предприятиям второй группе надежности относятся предприятия или отдельные цеха, остановка которых грозит массовым браком продукции, важных городских структур, что приведет к нарушению основных взаимосвязанных систем и циклов производства. Это наиболее многочисленный класс потребителей.

К нему относятся такие организации:

  1. Детские учреждения, школы и детские сады (как обычных, так и в сельской местности), ясли.
  2. Различные медицинские организации, больницы, аптеки и аптечные пункты.
  3. Городские учреждения.
  4. Крупные торговые комплексы и спортивные сооружения с большим скоплением людей, например, ледового дворца.
  5. Объекты в результате отключения электроэнергии могут привести к аварийной ситуации или подвергать жизнь людей. К ним относится уличное освещение, наружное освещение переездов на железной дороге, заградительных огней при выполнении ремонтных работ, освещение опасных участков автомобильных дорог, автостоянок, аэропорта и т.п.
  6. Газовые котельные, узлы учета газа, насосные и перекачивающие станции, которые не относятся в первой категории.

Все объекты второй категории надежности должны запитываться от двух независимых источников питания. Как показано на нижеприведенной схеме.

Отличие от первой заключается в том, что перерыв в подаче электроэнергии допускается по ПУЭ-7 до двух часов. Это время обусловлено работой ремонтной бригады. Она должна оперативно выехать и произвести переключение с одного источника на другой.

Все работы выполняются вручную. Таким образом, время переключения электроэнергии зависит от действия оперативного дежурного или выездной аварийной бригады. Сейчас в качестве резервного питания применяют дизельные электростанции.

Их целесообразно использовать там, где имеется большое количество людей. Например, для детского сада, храма, для школы, театра, гостиницы. А также где возможны материальные потери, пример, холодильные камеры.

Что входит в понятие «Вторичные цепи»?

  1. Совокупность
    рядов зажимов, электрических проводов
    и кабелей, соединяющих приборы и
    устройства управления, электроавтоматики,
    блокировки, измерения, защиты и
    сигнализации

  2. Совокупность
    рядов зажимов, электрических проводов
    и кабелей, соединяющих только приборы
    и устройства управления

  3. Совокупность
    рядов зажимов, электрических проводов
    и кабелей, соединяющих только приборы
    и устройства электроавтоматики,
    блокировки, измерения, защиты

  4. Совокупность
    рядов зажимов, электрических проводов
    и кабелей, соединяющих только устройства
    электроавтоматики, измерения, защиты,
    контроля и сигнализации

46. Какие шины не
допускается применять в качестве главной
заземляющей шины?

  1. Медные шины

  2. Алюминиевые шины

  3. Стальные шины

48. Что в соответствии
с Правилами устройства электроустановок
входит в понятие «Прямое прикосновение»?

  1. Электрический
    контакт людей или животных с открытыми
    проводящими частями, оказавшимися под
    напряжением при повреждении изоляции

  2. Электрический
    контакт людей или животных с токоведущими
    частями, находящимися под напряжением

  3. Опасное для жизни
    прикосновение к токоведущим частям,
    находящимся под напряжением

49. В каких
электроустановках диэлектрические
перчатки применяются в качестве
дополнительного изолирующего
электрозащитного средства?

  1. В электроустановках
    до 1000 В

  2. В электроустановках выше
    1000 В

  3. Во всех
    электроустановках они используются в
    качестве основного изолирующего
    средства

  4. Во всех
    электроустановках они используются в
    качестве дополнительного изолирующего
    средства

50. Что входит в
понятие «Эксплуатация»?

  1. стадия жизненного
    цикла изделия, на которой реализуется,
    поддерживается или восстанавливается
    его качество

  2. Комплекс мероприятий,
    включающий в себя техническое обслуживание
    инженерных систем и коммуникаций

  3. Поддержание
    жизненного цикла изделия с целью его
    соответствия  установленным
    требованиям технической документации

51. Какие плакаты
из перечисленных относятся к указательным?

Не включать!
Работают люди.

Работа под
напряжением

Повторно не включать!

Заземлено.

Осторожно!
Электрическое напряжение.. 53

Какие плакаты
из перечисленных относятся к запрещающим?

53. Какие плакаты
из перечисленных относятся к запрещающим?

Не включать!
Работают люди.

Стой! Напряжение.

Не влезай! Убьет.

Осторожно!
Электрическое напряжение.

54. Какие требования
предъявляются к внешнему виду
диэлектрических ковров
?

  1. Они должны быть
    с ровной поверхностью, разноцветные

  2. Они должны быть
    с рифленой лицевой поверхностью,
    разноцветные

  3. Они должны быть
    с рифленой лицевой поверхностью,
    одноцветные

  4. Особых требований
    не предусмотрено

56. В каких
электроустановках диэлектрические
перчатки применяются в качестве основного
изолирующего электрозащитного средства?

  1. электроустановках
    до 1000 В

  2. В электроустановках выше
    1000 В

  3. Во всех
    электроустановках они используются в
    качестве основного изолирующего
    средства

  4. Во всех
    электроустановках они используются в
    качестве дополнительного изолирующего
    средства

58. Из какого
материала должны изготавливаться
искусственные заземлители?

  1. Из черной или
    оцинкованной стали или меди

  2. Из меди и алюминия

  3. Из стали, меди и
    алюминия

  4. Из оцинкованной
    стали и алюминия

60. В каких
электроустановках при пользовании
указателем напряжения необходимо
надевать диэлектрические перчатки?

  1. В электроустановка
    напряжением выше 380 В

  2. В электроустановках
    напряжением до 1000 В

  3. В электроустановках
    напряжением выше 1000 В

  4. В электроустановках
    напряжением выше 10 кВ

62. Какое буквенное
и цветовое обозначение используется
для проводников защитного заземления
в электроустановках?

  1. Буквенное
    обозначение РЕN и голубой цвет по всей
    длине

  2. Буквенное
    обозначение PE и цветовое обозначение
    чередующимися продольными или поперечными
    полосами одинаковой ширины (для шин от
    15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов

  3. Буквенное
    обозначение PEN и цветовое обозначение:
    голубой цвет по всей длине и желто-зеленые
    полосы на концах

  4. Буквенное
    обозначение N и голубой цвет по всей
    длине

Таблица классов энергопотребления стиральной машины

Классы потребления электричества Потребляемая мощность
Машинка с маркировкой «А++» является самой экономичной на данный момент. Ей достаточно менее 0,15 кВт/ч на кг стираемых вещей.
Следующим по экономности будет класс «А+». Он порадует нас потребностью, которая будет ниже 0,17 кВт/ч на килограмм бельишка.
Далее в таблице расположатся стиральные машины с обозначением «А». Эти образцы домашней бытовой техники ограничены 0,17-0,19 кВт/ч на кило.
Если вы увидели на наклейке знак энергопотребления «В»… Значит, что машинка может «скушать» от 0,17 до 0,19 кВт/ч на килограмм вещей.
Следующий класс – «С». Агрегатам, которые соответствуют ему, для работы необходимо 0,23-0,27 кВт/ч все на тот же килограмм белья.
Маркировка D сообщит вам, что… Стиральная машина будет усердно работать, используя 0,27-0,31 кВт/ч на кило стираемой ткани.
А что же расскажет нам значок «Е»? Лишь то, что 0,31-0,35 кВт/ч на кг вещей – это нормальная потребность данного аппарата.
Класс F» найденный на этикетке… Будет информировать нас о том, что для этой стиральной машины норма – 0,35-0,39 кВт/ч на каждый кг.
Класс G» последний и самый расточительный из существующей классификации. Таким машинкам понадобиться для стирки более 0,39 кВт/ч на килограмм стираемого белья.

Очень маловероятно, что вы отыщите бытовую технику, которую выпустили в наше время и которой присвоен класс «G». Ведь большинство современных производителей стремятся понизить расход выпускаемых электроприборов.

Зачем нужно повышать номинал напряжения

В разделе о дан краткий экскурс в развитие цепей передачи. Было показано, что вольтаж постоянно стремились повысить. Это нужно для обеспечения приемлемого КПД, который сегодня не опускается ниже 90%. Объясняется это через следующим образом:

  1. При прохождении тока по линии теряется энергия.
  2. Это происходит согласно закону Джоуля-Ленца.
  3. Величина потерь определяется током…

А при чем же здесь напряжение? Согласно закону Ома эти величины связаны. Чем больше напряжение, тем меньше ток при той же переданной мощности. Следовательно, ниже и потери. Получается, что при передаче энергии на большие расстояния сечение провода нужно повышать, как и номинальное напряжение. Так, уже в 1923 году по линии пропускали 220 кВ. Все 20-е немецкая компания RWE AG строила такие трассы. Одна из них пересекает Рейн, переброшенная через два пилона высотой 138 метров в районе Фёрде. С 20-х годов необходимость располагать предприятия рядом с электростанциями отпала окончательно.

Параллельно шёл процесс электрификации США. Первая ГЭС на Ниагаре построена ещё в 90-х годах XIX века. И хотя ещё не была трёхфазной, но система Николы Теслы состояла из 4-х проводов и легко могла быть переоборудована. За описанными событиями номиналы напряжений линий передач росли примерно следующим образом:

  1. Германская линия в Роммерскирхене была первой на номинальное напряжение 380 кВ. В том же году аналогичная трасса, проложенная через Мессинский пролив, введена в эксплуатацию в Италии.
  2. США, СССР и Канада одновременно вводят в эксплуатацию линии номинальным напряжением 750 кВ в 1967 году.
  3. В 1982 году самая высоковольтная линия введена между Электросталью и Экибастузом. Три фазы переменного тока номинальным напряжением 1,2 МВ.
  4. В 1999 году Япония строит линию Кита-Иваки номинальным напряжением 1 МВ.

С начала XXI века за постройку высоковольтных линий взялся Китай.

Создание системы электроснабжения промышленных предприятий

Для начала необходимо провести анализ и планирование будущих нагрузок, которые будут воздействовать на систему. От качественно проведенной системы нагрузок зависит эффективность выбранной системы и правильная работа элементов системы электроснабжения предприятий.

При оценке нагрузки следует учитывать такие показатели, как надежность электроприемников, тип используемого тока, режимы работы, а также мощность и напряжение.

На данный момент все промышленные предприятия работают на трехфазном переменном токе. Чтобы запитать приемники, работающие на постоянном токе, используются специальные преобразователи. На больших объектах применяются преобразовательные подстанции, которые оборудованы ртутными и полупроводниковыми выпрямителями.

При том что большая часть предприятий требует переменного тока, электроприемники зачастую работают на постоянном токе, поэтому преобразовательная подстанция необходима практически везде.

Существует несколько видов приемников электроэнергии:

  1. Приемники с высокой частотой тока – более 10000 Гц.
  2. Приемники с частотой до 10 000 Гц.
  3. Самая распространенная категория – приемники нормальной частоты, которая составляет 50 Гц.
  4. И приборы пониженной частоты, менее 50 Гц.

Основным током в системе промышленного электроснабжения является переменный трехфазный ток с частотой 50 Гц. Другие установки приема, с повышенной или высокой частотой, используются в промышленности с целью индуктивного и диэлектрического нагрева.

Ток пониженной частоты, в свою очередь, предназначен для питания многих плавильных установок, таких как установки электрошлакового переплава и другие.

При создании системы электроснабжения следует учитывать также то, что в разных фазах обычно разная нагрузка, в сети она часто бывает несимметрична. Среди несимметричных приемников, которые установлены на промышленных объектах, выделяют осветительные приборы, однофазные  трансформаторы и различные виды электропечей.

Все эти электрические аппараты нового поколения представлены на российской выставке «Электро».

К симметричным приемникам относятся все электрические машины, которые характеризуются симметричной работой всех трех фаз, в частности, трехфазные печи и электродвигатели.

КПД источника энергии

Кроме внутреннего сопротивления RВН и ЭДС Е источник энергии характеризуется также коэффициентом полезного действия КПД при работе на конкретную нагрузку RН.

Коэффициентом полезного действия КПД источника энергии называется отношение мощности приёмника энергии (мощности нагрузки) или полезной мощности РН к мощности источника энергии Р. Как известно мощность выражается произведением напряжения на ток протекающий через источник энергии, то есть по отношению к источнику энергии это будет

где PBH – мощность потерь внутри источника энергии.

Таким образом, КПД будет равен

Из вышесказанного возникает резонный вопрос, при каком КПД в нагрузку отдается наибольшая мощность? Можно было бы предположить, что максимальная мощность в нагрузку поступает при КПД η = 1 или 100 %, однако в этом случае напряжение U на источнике питания равняется ЭДС Е, то есть ток в цепи равен нулю I = 0, а значит и мощность на нагрузке также равна нулю Р = 0

Данный режим называется режимом холостого хода.

Другой случай, когда КПД η = 0, в этом случае ток имеет максимальное значение и фактически ограничен лишь внутренним сопротивлением источника питания I = E/RBH. Следовательно, напряжение нагрузки равно нулю UH = 0  и мощность в нагрузке также нулевая Р = 0

Данный режим называется режимом короткого замыкания.

Не вдаваясь в длинные расчёты сказу сразу, что максимальная мощность на нагрузке выделяется при КПД η = 0,5 или 50 %, в этом случае напряжение на нагрузке равно падению напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания UH = UBH, то есть сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника питания.

Данный режим называется режимом согласованной нагрузки.

В данном режиме работает большинство слаботочных устройств автоматики, телемеханики и электросвязи, где низкий КПД не влечёт значительных потерь энергии. Однако в мощных устройствах стараются проектировать устройства так чтобы КПД η = 0,95…0,98.

Составные части электрических цепей

Как известно, для того, чтобы электрический ток в проводниках существовал длительное время необходимо, во-первых, существование разности потенциалов или напряжения, а во-вторых, восполнение необходимого количества разноимённых зарядов для возникновения этой разности потенциалов. Данным условиям соответствует некоторая совокупность элементов называемая электрической цепью.

Таким образом, электрической цепью называется совокупность устройств и объектов, которые образуют путь для электрического тока и электромагнитные процессы, в которых могут быть описаны с помощью понятий ЭДС, напряжения и электрического тока. Кроме того, для протекания электрического тока необходима замкнутая электрическая цепь. В общем случае электрическая цепь состоит из источника электрической энергии, приемника электрической энергии, соединительных проводов, а также  вспомогательных элементов, выполняющих разнообразные функции.

Источником электрической энергии является устройство, которое выполняет преобразование неэлектрической энергии в электрическую. Например, аккумуляторы осуществляют преобразование энергии химических реакций в электрическую энергию, а генераторы – преобразование механической энергии. Таким образом, как известно из предыдущей статьи источники энергии называют также источниками ЭДС.

Приёмником электрической энергии, также называемые нагрузками является устройство, в котором выполняется действие противоположное источнику энергии, то есть электрическая энергия преобразуется в неэлектрическую. Например, в лампочке электрическая энергия преобразуется в световую и тепловую энергию, а в электродвигателе – в механическую энергию.

К вспомогательным устройствам относятся различные коммутирующие, распределительные и измерительные приборы и объекты.

Электрические цепи изображают на чертежах в виде принципиальных электрических схем, где каждому элементу электрической цепи соответствует свой графический элемент. Принципиальные схемы показывают назначение каждого элемента цепи, а также его взаимодействие с остальными элементами, однако при расчётах они не очень удобны. Поэтому при расчётах пользуются так называемыми схемами замещения, которые также как и принципиальные схемы изображаются с помощью графических элементов, однако элементы схем замещения выбираются так, чтобы с необходимым приближением описать работу электрической цепи. Пример изображения принципиальных электрических схем и схем замещения показано ниже

Принципиальная схема (слева) и схема её замещения (справа).

Схемы замещения состоят из следующих элементов: контур, ветвь и узел. Ветвь – это один элемент либо последовательное соединение нескольких элементов. Узел – место соединения трёх и более ветвей. Контур – замкнутый путь, проходящий по ветвям так, чтобы ни один узел и ни одна ветвь не встречались больше одного раза.

Таким образом, зная параметры всех элементов схемы замещения, возможно при помощи законов электротехники определить электрическое состояние всей электрической цепи, то есть рассчитать режим её работы.

Электроснабжение промышленных зданий. Напряжение

Напряжение, подходящее для того или иного предприятия, зависит от:

  • потребляемой мощности предприятием;
  • промежутком от предприятия до источника;
  • значения номинального напряжения, при котором может производиться питание.

Для крупных предприятий применяется напряжение в промежутке 6-220 кВ. В некоторых случаях напряжение может достигать 330-500 кВ.

Средние предприятия применяют напряжение 35 кВ. Для крупных предприятий такое напряжение является недостаточным. Напряжение 20 кВ также недостаточно для таких зданий, но у такого показателя есть преимущества. К примеру, для напряжения 20 кВт применяются более легкие, экономичные аппараты, чем для 35 кВт. Годовые расходы при использовании такого напряжения значительно уменьшаются. Но, как уже было сказано выше, напряжение 20 кВт не подойдет для большого промышленного предприятия.

На второй и следующих ступенях распределения электроэнергии на больших и средних заводах может применяться напряжение 10 (6) кВ. Что касается первой ступени, то на крупных предприятиях такое напряжение возможно при использовании токопроводов.

Напряжение 3 кВ не применяется в качестве основного напряжения распределительной сети. Его использование может быть задействовано для действующих электрических установок до реконструкции.

Другие напряжения применяются:

  • для электроустановок до 1000 В – напряжение 380-220 В;
  • на реконструируемых промышленных предприятиях – напряжение 220-127 В (довольно редко);
  • в помещении с высокой опасностью – 36 В;
  • для питания переносных ламп – напряжение до 12 В;
  • на химических, нефтехимических промышленных предприятиях – 660 В (довольно редко).

Рассмотрение схемы распределения энергии

Для того чтобы более детально рассмотреть процесс производства, передачи и распределения электроэнергии, можно взять в пример структурную схему снабжения электрической энергией города.

В таком случае процесс начинается с того, что генераторы на ГРЭС (государственная районная электростанция)вырабатывают напряжение 6, 10 или 20 кВ. При наличии такого напряжения передавать его на расстояние более чем 4-6 км не экономично, так как будут большие потери. Для того чтобы значительно уменьшить потерю мощности, в линию передачи включается силовой трансформатор, который предназначен для повышения напряжения до таких значений, как 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ.

Значение выбирается в зависимости от того, насколько далеко находится потребитель. После этого следует пункт понижения электрической энергии, который представлен в виде понижающей подстанции, находящейся в черте города. Напряжение уменьшается до 6-10 кВ.

Здесь стоит добавить, что такая подстанция состоит из двух частей. Первая часть открытого типа рассчитана на напряжение 110-220 кВ. Вторая часть – закрытая, включает в себя устройство распределения электроэнергии (РУ), рассчитанное на напряжение в 6-10 кВ.

Помимо тех устройств, что были перечислены ранее, в систему снабжения энергией входят также такие объекты, как питающая кабельная линия – ПКЛ, распределительная кабельная линия – РКЛ, кабельная линия с напряжением в 0,4 кВ – КЛ, распределительное устройство вводного типа в жилом доме – ВРУ, главная понижающая подстанция на заводе – ГПП, шкаф распределения электроэнергии или же щитовое устройство ЩУ, размещаемое в цехе завода, и рассчитанное на 0,4 кВ.

Также в схеме может присутствовать такой участок, как центр питания – ЦП

Здесь важно отметить, что этот объект может быть представлен в виду двух разных устройств

Это может быть распределительное устройство вторичного напряжения на понижающей подстанции. Кроме того, в его состав будет также входить прибор, который будет выполнять функции регулировки напряжения и последующей поставки его к потребителям. Второй вариант исполнения – это трансформатор, для передачи и распределения электроэнергии, или же распределительное устройство генераторного напряжения непосредственно на электрической станции.

Стоит отметить, что ЦП всегда соединяется с распределительным пунктом РП. Линия, которая соединяет эти два объекта, не имеет распределения электрической энергии по всей своей длине. Такие линии обычно называют кабельными.

На сегодняшний день в энергосети может использоваться такое оборудование, как КТП – комплектная трансформаторная подстанция. Она представляет собой несколько трансформаторов, распределительное или же вводное устройство, рассчитанное на работу с напряжением в 6-10 кВ. Также в комплект входит распределительное устройство на 0,4 кВ.

Все эти приборы соединены между собой токопроводами, а поставляется комплект в уже готовом либо в готовом для сборки виде. Прием и распределение электроэнергии может также происходить на на высоких конструкциях или же на опорах линий электропередачи. Такие конструкции называются либо столбовыми, либо мачтовыми трансформаторными подстанциями(МТП).

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий