Класс напряжения
Класс напряжения — это типовое значение линейного (междуфазного) напряжения в электрических сетях, которое является номинальным для различных групп оборудования: трансформаторов, линий, генераторов, реакторов и прочих. При этом порядок класса напряжения определяет то, для каких целей и задач применяется это оборудование. В частности, в общем случае низкие напряжения используются для распределения мощности между мелкими потребителями на малые расстояния, средние классы - для распределения мощности между средними потребителями и группами потребителей на умеренной дистанции, высокие и сверхвысокие классы - для распределения мощности между крупными потребителями и для передачи мощности на большие расстояния. Иными словами низкие и средние классы напряжения характерны для распределительных сетей, в то время как высокие и сверхвысокие классы - для системообразующих сетей, связывающих отдельные энергосистемы.
Содержание
Необходимость применения различных классов напряжения
На заре электроэнергетики, когда идея объединенных энергосистем еще не возникла, электрические сети использовались изолированно на отдельных предприятиях, аналогично тому, как до этого применялись механические передаточные системы. Каждое из предприятий стремилось построить свою собственную станцию и управлять её самостоятельно. Идею электростанции, как независимого объекта, имеющего своей целью исключительно выработку и продажу электроэнергии как товара, одним из первых предложил Сэмюэль Инсулл [1]. И если прежде низких классов напряжения было достаточно для нужд промышленности, которые могли быть различны, поскольку задачи совместной работы предприятий не стояло, то теперь в новых реалиях возникло два ключевых вопроса: как передать мощность от электростанций сразу нескольким потребителям - проблема удаленности источников электроэнергии от районов потребления, и как обеспечить совместимость по напряжению всех используемых установок?
Второй вопрос решился с точки зрения электроэнергетики сравнительно просто: был введен стандарт на классы напряжения, что обеспечило их совместимость. Первый вопрос оказывается напротив карйне сложным, поскольку передача на большое расстояние создает сразу несколько инженерных проблем. Ниже приводятся основные их них:
- Чем ниже напряжение, тем больше потери мощности. Данную закономерность хорошо описывает формула потерь в продольном элементе сети по параметрам конца передачи:
- [math]\Delta\dot{S} = \frac{P^2+Q^2}{V^2}(R+jX),[/math] МВА,
- где [math]\Delta\dot{S}[/math] - потери мощности в передаче, МВА; [math]P[/math], [math]Q[/math] - мощности в конце передачи, МВт и МВар; [math]V[/math] - модуль напряжения в конце передачи, кВ; [math]R[/math], [math]X[/math] - активное и реактивное сопротивления передачи, Ом.
- Эта формула очевидно показывает, что при передаче одной и той же мощности при увеличении напряжения потери мощности квадратично уменьшаются.
- Чем выше напряжение, тем выше предел передаваемой мощности. Для любой передачи существует предел передаваемой активной мощности, определяемые статической устойчивостью, который в простейшем случае на основании уравнения угловой хараткеристки передачи определяется следующим выражением:
- [math]P_{max} = \frac{U_1 \dot U_2}{X},[/math] МВА,
- где [math]U_1, U_2[/math] - напряжения по концам передачи, кВ; [math]X[/math] - реактивное сопротивление передачи, Ом; [math]P_{max}[/math] - предел передаваемой мощности мередачи, МВт.
- Нетрудно видеть, что с ростом напряжения предел передаваемой мощности квадратично растет.
Классификация классов напряжения
А
Выбор класса напряжения при проектировании сетей
А
Комментарии к вопросу о классах напряжения
А
Литература
1. Карр Н. "Великий переход: что готовит революция облачных технологий". — М., 2014. − С. 137.
2. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.
