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.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я