Строительство и ремонт

        От электростанции электроэнергия напряжением 110-750 кВ переда­ется по линиям электропередач (ЛЭП) на главные или районные пони­жающие подстанции, на которых напряжение снижается до 6-35 кВ. От распределительных устройств это напряжение по воздушным или кабельным ЛЭП передается к трансформаторным подстанциям, рас­положенным в непосредственной близости от потребителей электри­ческой энергии.

       На подстанции величина напряжения снижается до 380 В и по воз­душным или кабельным линиям поступает непосредственно к потре­бителю электроэнергии в доме.

        Примечание.

Линии имеют четвертый (нулевой) провод 0, позволяющий полу­чить фазное напряжение 220 В, а также обеспечивать защиту элек­троустановок.

       Такая схема позволяет передать электроэнергию потребителю с наименьшими потерями. Поэтому на пути от электростанции к потребителям электроэнергия трансформируется с одного напряже­ния на другое. Упрощенный пример трансформации для небольшого участка энергосистемы показан на рисунке.

      Зачем применяют высокое напряжение при передаче электроэнергии?

    Ответ прост - для снижения потерь на нагрев проводов при пере­даче на большие расстояния. Потери зависят от величины проходя­щего тока и диаметра проводника, а не приложенного напряжения.

      Допустим, что с электростанции в город, находящийся от нее на рас­стоянии 100 км, нужно передавать электроэнергию по одной линии 30 МВт. Из-за того, что провода линии имеют электрическое сопротивле­ние, ток их нагревает. Эта теплота рассеивается и не может быть исполь­зована. Энергия, затрачиваемая на нагрев, представляет собой потери.

      Свести потери к нулю невозможно. Но ограничить их необхо­димо. Поэтому допустимые потери нормируют, т. е. при расчете про­водов линии и выборе ее напряжения исходят из того, чтобы потери не превышали, например, 10% полезной мощности, передаваемой по линии.

      В нашем примере это 0,1x30 МВт = 3 МВт.

      Пример.

Если не применять трансформацию, т. е. передавать электроэнер­гию при напряжении 220 В, то для снижения потерь до заданного значения сечение проводов пришлось бы увеличить примерно до 10 м². Диаметр такого «провода» превышает З м, а масса в пролете составляет сотни тонн.

      Применяя трансформацию, т. е. повышая напряжение в линии, а затем, снижая его вблизи расположения потребителей, пользуются другим способом снижения потерь: уменьшают ток в линии.

     Правило.

Потери при передаче электроэнергии пропорциональны квадрату силы тока.

     Действительно, при повышении напряжения вдвое ток снижается вдвое, а потери уменьшаются в 4 раза. Если напряжение повысить в 100 раз, то потери снизятся в 100², т. е. в 10000 раз.

      В качестве иллюстрации эффективности повышения напряжения скажу, что по линии электропередачи трехфазного переменного тока напряжением 500 кВ передают 1000 МВт на 1000 км.

      Отклонения напряжения

     Прохождение электрического тока по проводам сопровождается потерями и падением части напряжения на линии, поэтому напря­жение у потребителей оказывается несколько меньшим, чем в начале линии у подстанции. Чтобы обеспечить приемлемые уровни напря­жения вдоль всей линии, на подстанции приходится поддерживать напряжение выше номинала, т. е. не 380/220 В, а 400/230 В.

      Примечание.

В электрических сетях сельских районов у потребителей, согласно действующим нормам, допускаются отклонения напряжения на 7,5 % от номинального значения. Значит, на трехфазном электро­приемнике допускается напряжение в пределах 350-410 В, а на однофазном 200-240 В.

   Однако бывают случаи, когда величина напряжения выходит за допустимые пределы. При понижении напряжения:

♦ заметно падает интенсивность электрического освещения от ламп накаливания;

♦ уменьшается производительность электронагревательных при­боров;

♦ нарушается устойчивость работы телевизоров и других радиоэ­лектронных приборов с электропитанием от сети.

    Повышение напряжения приводит к преждевременному выходу из строя электроламп и нагревательных приборов. Электродвигатели в меньшей степени чувствительны к отклонениям напряжения.