การจำแนกประเภทของเครือข่ายไฟฟ้า

เครือข่ายไฟฟ้าถูกจัดประเภทตามตัวบ่งชี้จำนวนหนึ่งที่แสดงลักษณะของทั้งเครือข่ายโดยรวมและสายส่งแต่ละสาย (PTL)

โดยธรรมชาติของกระแส

เครือข่าย AC และ DC นั้นแตกต่างกันตามกระแส

AC สามเฟส 50 Hz มีข้อดีหลายประการเหนือ DC:

• ความสามารถในการเปลี่ยนจากแรงดันไฟฟ้าหนึ่งไปยังอีกแรงดันไฟฟ้าหนึ่งในช่วงกว้าง

• ความสามารถในการส่งกำลังขนาดใหญ่ในระยะทางไกลซึ่งทำได้ ทำได้โดยการแปลงแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าให้เป็นแรงดันที่สูงขึ้นเพื่อส่งไฟฟ้าไปตามสายและแปลงไฟฟ้าแรงสูงกลับไปเป็นแรงดันต่ำที่จุดรับ ในวิธีการส่งกำลังนี้ การสูญเสียในสายจะลดลงเนื่องจากขึ้นอยู่กับกระแสในสาย และกระแสสำหรับกำลังเดียวกันจะยิ่งน้อยลง แรงดันไฟฟ้ายิ่งสูงขึ้น

• ด้วยกระแสสลับสามเฟส การสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสทำได้ง่ายและเชื่อถือได้ (ไม่มีตัวสะสม) การสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับแบบซิงโครนัสนั้นง่ายกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง (ไม่มีตัวสะสม ฯลฯ );

ข้อเสียของ AC คือ:

• ความจำเป็นในการสร้างพลังงานปฏิกิริยาซึ่งจำเป็นสำหรับการสร้างสนามแม่เหล็กของหม้อแปลงและมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นหลัก เชื้อเพลิง (ใน TPP) และน้ำ (ใน HPP) ไม่ได้ใช้เพื่อสร้างพลังงานปฏิกิริยา แต่กระแสปฏิกิริยา (กระแสแม่เหล็ก) ที่ไหลผ่านเส้นและขดลวดของหม้อแปลงนั้นไร้ประโยชน์ (ในแง่ของการใช้เส้นเพื่อส่งพลังงานที่ใช้งาน) มันโอเวอร์โหลด ทำให้สูญเสียพลังงานที่ใช้งานอยู่ในพวกเขา และจำกัดพลังงานที่ส่งที่ใช้งานอยู่ อัตราส่วนของพลังงานรีแอกทีฟต่อพลังงานแอคทีฟกำหนดลักษณะตัวประกอบกำลังของการติดตั้ง (ยิ่งตัวประกอบกำลังไฟฟ้าต่ำ เครือข่ายไฟฟ้าก็ยิ่งแย่ลง)

• ธนาคารตัวเก็บประจุหรือตัวชดเชยแบบซิงโครนัสมักใช้เพื่อเพิ่มตัวประกอบกำลังซึ่งทำให้การติดตั้ง AC มีราคาแพงกว่า

• การส่งกำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่มากในระยะทางไกลถูกจำกัดโดยความเสถียรของการทำงานแบบขนานของระบบไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างการส่งกำลัง

ข้อดีของไฟฟ้ากระแสตรง ได้แก่ :

• ไม่มีส่วนประกอบกระแสปฏิกิริยา (สามารถใช้เส้นได้อย่างเต็มที่)

• การปรับที่สะดวกและราบรื่นในจำนวนรอบการหมุนของมอเตอร์กระแสตรงที่หลากหลาย

• แรงบิดเริ่มต้นสูงในมอเตอร์แบบอนุกรมซึ่งพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในการลากจูงไฟฟ้าและปั้นจั่น

• ความเป็นไปได้ของอิเล็กโทรลิซิส ฯลฯ

ข้อเสียเปรียบหลักของ DC คือ:

• ความเป็นไปไม่ได้ของการแปลงด้วยวิธีง่าย ๆ ของกระแสตรงจากแรงดันหนึ่งไปยังอีกแรงดันหนึ่ง

• ความเป็นไปไม่ได้ในการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง (HV) สำหรับการส่งกำลังในระยะทางที่ค่อนข้างไกล

• ความยากลำบากในการรับ HV กระแสตรง: เพื่อจุดประสงค์นี้จำเป็นต้องแก้ไขกระแสสลับของไฟฟ้าแรงสูงจากนั้นที่จุดรับสัญญาณเปลี่ยนเป็นกระแสสลับสามเฟส แอปพลิเคชันหลักได้มาจากเครือข่ายกระแสสลับสามเฟส ด้วยเครื่องรับไฟฟ้าเฟสเดียวจำนวนมาก สาขาเฟสเดียวจึงถูกสร้างขึ้นจากเครือข่ายสามเฟส ข้อดีของระบบไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสคือ:

• การใช้ระบบสามเฟสเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุนทำให้สามารถใช้มอเตอร์ไฟฟ้าอย่างง่ายได้

• ในระบบสามเฟส การสูญเสียพลังงานจะน้อยกว่าในระบบเฟสเดียว หลักฐานของข้อความนี้แสดงไว้ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1. การเปรียบเทียบระบบสามเฟส (สามสาย) กับเฟสเดียว (สองสาย)

ดังที่เห็นได้จากตาราง (แถวที่ 5 และ 6) dP1= 2dP3 และ dQ1= 2dQ3 เช่น การสูญเสียพลังงานในระบบเฟสเดียวที่กำลัง S และแรงดันไฟฟ้า U เท่ากันนั้นใหญ่เป็นสองเท่า อย่างไรก็ตามในระบบเฟสเดียวมีสองสายและในระบบสามเฟส - สามสาย

เพื่อให้การใช้โลหะเหมือนกันจำเป็นต้องลดส่วนตัดขวางของตัวนำของสายสามเฟสลง 1.5 เท่าเมื่อเทียบกับสายเฟสเดียว จำนวนครั้งเท่ากันจะมีความต้านทานมากขึ้นเช่น R3= 1.5R1... แทนค่านี้ในนิพจน์สำหรับ dP3 เราจะได้ dP3 = (1.5S2/ U2) R1 เช่น การสูญเสียพลังงานที่ใช้งานอยู่ในสายเฟสเดียวคือ 2 / 1.5 = 1.33 เท่ามากกว่าในสามเฟสหนึ่ง

การใช้งาน DC

เครือข่าย DC ถูกสร้างขึ้นเพื่อป้อนพลังงานให้กับองค์กรอุตสาหกรรม (โรงงานอิเล็กโทรลิซิส เตาเผาไฟฟ้า ฯลฯ) การขนส่งไฟฟ้าในเมือง (รถราง รถราง รถไฟใต้ดิน) สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมดูที่นี่: DC ใช้ที่ไหนและอย่างไร

การผลิตไฟฟ้าของการขนส่งทางรถไฟนั้นดำเนินการทั้งไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ

กระแสตรงยังใช้เพื่อส่งพลังงานในระยะทางไกล เนื่องจากการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อจุดประสงค์นี้เกี่ยวข้องกับความยากลำบากในการตรวจสอบการทำงานแบบขนานที่เสถียรของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ เฉพาะสายส่งเท่านั้นที่ทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรง ที่ปลายด้านจ่ายซึ่งกระแสสลับจะถูกแปลงเป็นกระแสตรง และที่ปลายด้านรับ กระแสตรงจะกลับเป็นกระแสสลับ

กระแสตรงสามารถใช้ในเครือข่ายการส่งกระแสสลับเพื่อจัดระเบียบการเชื่อมต่อของระบบไฟฟ้าสองระบบในรูปแบบของไฟฟ้ากระแสตรง - การส่งพลังงานคงที่โดยมีความยาวเป็นศูนย์เมื่อระบบไฟฟ้าสองระบบเชื่อมต่อกันผ่านบล็อกวงจรเรียงกระแส - หม้อแปลง ในขณะเดียวกัน การเบี่ยงเบนของความถี่ในระบบไฟฟ้าแต่ละระบบจะไม่ส่งผลกระทบต่อกำลังส่ง

ขณะนี้กำลังดำเนินการวิจัยและพัฒนาเกี่ยวกับระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสพัลซิ่ง ซึ่งกำลังไฟฟ้าจะถูกส่งพร้อมกันโดยไฟฟ้ากระแสสลับและไฟฟ้ากระแสตรงผ่านสายไฟฟ้าทั่วไป ในกรณีนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดให้ทั้งสามเฟสของสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับมีแรงดันไฟฟ้าคงที่เมื่อเทียบกับสายดิน ซึ่งสร้างขึ้นโดยการติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าที่ปลายสายส่ง

วิธีการส่งกำลังนี้ช่วยให้สามารถใช้ฉนวนของสายไฟฟ้าได้ดีขึ้น และเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักเมื่อเทียบกับสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับ และยังช่วยให้เลือกกำลังไฟจากสายไฟฟ้าได้สะดวกเมื่อเทียบกับสายส่งไฟฟ้ากระแสตรง

โดยแรงดันไฟฟ้า

ตามแรงดันไฟฟ้า เครือข่ายไฟฟ้าแบ่งออกเป็นเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 1 kV และมากกว่า 1 kV

เครือข่ายไฟฟ้าแต่ละแห่งมีลักษณะดังนี้ พิกัดแรงดันไฟฟ้าซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานปกติและประหยัดที่สุดของอุปกรณ์

แยกแยะแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลง เครือข่าย และเครื่องรับไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าที่ระบุของเครือข่ายเกิดขึ้นพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าที่ระบุของผู้ใช้พลังงานและแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามเงื่อนไขการชดเชยการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายนั้นสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ระบุของเครือข่าย 5%

แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของหม้อแปลงถูกตั้งค่าสำหรับขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิที่ไม่มีโหลด เนื่องจากขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงเป็นตัวรับกระแสไฟฟ้าสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step-up แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบ step-down - แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดของ เครือข่าย

แรงดันไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าที่จ่ายให้กับเครือข่ายภายใต้โหลดจะต้องสูงกว่าแรงดันเล็กน้อยของเครือข่าย 5% เนื่องจากมีการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในตัวหม้อแปลงภายใต้โหลด แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (เช่น แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด) ของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงจึงสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าหลักที่กำหนด 10%

ตารางที่ 2 แสดงแรงดันไฟฟ้าเฟสต่อเฟสที่ระบุของเครือข่ายไฟฟ้าสามเฟสที่มีความถี่ 50 Hz เครือข่ายไฟฟ้าด้วยแรงดันไฟฟ้าแบ่งตามเงื่อนไขออกเป็นเครือข่ายแรงดันต่ำ (220–660 V), ปานกลาง (6–35 kV), สูง (110–220 kV), สูงพิเศษ (330–750 kV) และสูงพิเศษ (1,000 kV และสูงกว่า )

ตารางที่ 2 แรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน kV ตาม GOST 29322–92

ในการขนส่งและอุตสาหกรรม มีการใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่ต่อไปนี้: สำหรับเครือข่ายค่าโสหุ้ยที่ส่งกำลังให้กับรถรางและรถราง — 600 V, รถใต้ดิน — 825 V สำหรับเส้นทางรถไฟที่ใช้พลังงานไฟฟ้า — 3300 และ 1650 V, เหมืองเปิดจะถูกให้บริการโดยรถรางและไฟฟ้า หัวรถจักรขับเคลื่อนจากเครือข่ายสัมผัส 600, 825, 1650 และ 3300 V การขนส่งทางอุตสาหกรรมใต้ดินใช้แรงดันไฟฟ้า 275 V เครือข่ายเตาอาร์คมีแรงดันไฟฟ้า 75 V โรงงานอิเล็กโทรลิซิส 220-850 V

ด้วยการออกแบบและทำเล

เครือข่ายทางอากาศและเคเบิล การเดินสายและสายไฟแตกต่างกันในการออกแบบ

ตามสถานที่ตั้ง เครือข่ายแบ่งออกเป็นภายนอกและภายใน

เครือข่ายภายนอกถูกนำมาใช้กับสายไฟและสายเคเบิลเปลือย (ไม่หุ้มฉนวน) (ใต้ดิน, ใต้น้ำ), ภายใน - พร้อมสายเคเบิล, สายไฟหุ้มฉนวนและเปลือย, รถเมล์

โดยธรรมชาติของการบริโภค

ตามลักษณะของการบริโภค เมือง อุตสาหกรรม ชนบท เส้นทางรถไฟไฟฟ้า ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ และระบบไฟฟ้ามีความโดดเด่น

โดยได้รับการแต่งตั้ง

ความหลากหลายและความซับซ้อนของเครือข่ายไฟฟ้าทำให้ขาดการจำแนกประเภทที่เป็นเอกภาพและการใช้คำศัพท์ที่แตกต่างกันเมื่อจำแนกเครือข่ายตามวัตถุประสงค์ บทบาทและหน้าที่ดำเนินการในโครงการจ่ายไฟ

เครือข่ายไฟฟ้า NSE แบ่งออกเป็นแกนหลักและเครือข่ายการกระจาย

กระดูกสันหลัง เรียกว่าเครือข่ายไฟฟ้าที่รวมโรงไฟฟ้าเข้าด้วยกันและรับประกันการทำงานเป็นวัตถุควบคุมเดียวในขณะที่จ่ายพลังงานจากโรงไฟฟ้า สาขา เรียกว่ากริดไฟฟ้า ให้บริการจำหน่ายไฟฟ้าจากแหล่งพลังงาน

ใน GOST 24291-90 เครือข่ายไฟฟ้ายังแบ่งออกเป็นแกนหลักและเครือข่ายการกระจายนอกจากนี้ เครือข่ายในเมือง อุตสาหกรรม และชนบทยังมีความโดดเด่นอีกด้วย

จุดประสงค์ของเครือข่ายการกระจายคือการกระจายไฟฟ้าเพิ่มเติมจากสถานีย่อยของเครือข่ายแกนหลัก (บางส่วนมาจากบัสแรงดันกระจายของโรงไฟฟ้า) ไปยังจุดศูนย์กลางของเครือข่ายในเมือง อุตสาหกรรม และชนบท

ขั้นตอนแรกของเครือข่ายการกระจายสาธารณะคือ 330 (220) kV, ที่สอง - 110 kV จากนั้นไฟฟ้าจะกระจายผ่านเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟไปยังผู้บริโภคแต่ละราย

ตามหน้าที่การทำงาน เครือข่ายแกนหลัก การจัดหา และการกระจายจะแตกต่างกัน

เครือข่ายหลัก 330 kV ขึ้นไป ทำหน้าที่สร้างระบบพลังงานแบบครบวงจร

เครือข่ายแหล่งจ่ายไฟมีไว้สำหรับการส่งไฟฟ้าจากสถานีย่อยของเครือข่ายทางหลวงและรถบัสขนาด 110 (220) kV บางส่วนของโรงไฟฟ้าไปยังจุดศูนย์กลางของเครือข่ายการกระจาย - สถานีย่อยระดับภูมิภาค เครือข่ายการจัดส่ง มักจะปิด ก่อนหน้านี้แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายเหล่านี้คือ 110 (220) kV เมื่อเร็ว ๆ นี้แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายไฟฟ้าตามกฎคือ 330 kV

เครือข่ายการจัดจำหน่าย มีไว้สำหรับการส่งไฟฟ้าในระยะทางสั้น ๆ จากรถโดยสารแรงดันต่ำของสถานีไฟฟ้าย่อยในเขตไปยังอุตสาหกรรมในเมืองและผู้บริโภคในชนบท เครือข่ายการกระจายดังกล่าวมักจะเปิดหรือทำงานในโหมดเปิด ก่อนหน้านี้เครือข่ายดังกล่าวดำเนินการที่แรงดันไฟฟ้า 35 kV และต่ำกว่าและตอนนี้ - 110 (220) kV

เครือข่ายไฟฟ้ายังแบ่งย่อยออกเป็นระดับท้องถิ่นและระดับภูมิภาค นอกจากนี้ เครือข่ายการจัดหาและการกระจาย เครือข่ายท้องถิ่นประกอบด้วย 35 kV และต่ำกว่า และเครือข่ายระดับภูมิภาค — 110 kV และสูงกว่า

การกิน เป็นสายที่ผ่านจากจุดศูนย์กลางไปยังจุดจ่ายไฟฟ้าหรือส่งตรงไปยังสถานีไฟฟ้าย่อยโดยไม่จ่ายไฟฟ้าตามความยาว

สาขา มีการเรียกสายซึ่งเชื่อมต่อกับสถานีย่อยของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือทางเข้าสู่การติดตั้งระบบไฟฟ้าของผู้บริโภคตามความยาว

ตามวัตถุประสงค์ในโครงการพลังงาน เครือข่ายยังแบ่งออกเป็นท้องถิ่นและภูมิภาค

ให้กับชาวบ้าน รวมถึงเครือข่ายที่มีความหนาแน่นของโหลดต่ำและแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 35 kV เหล่านี้คือเครือข่ายในเมือง อุตสาหกรรม และชนบท บูชลึก 110 kV ความยาวสั้นยังจัดเป็นเครือข่ายท้องถิ่น

โครงข่ายไฟฟ้าอำเภอ ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่และมีแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 110 kV ขึ้นไป ผ่านเครือข่ายระดับภูมิภาค ไฟฟ้าถูกส่งจากโรงไฟฟ้าไปยังสถานที่บริโภค และยังกระจายระหว่างสถานีย่อยระดับภูมิภาคและอุตสาหกรรมขนาดใหญ่และการขนส่งที่ป้อนเครือข่ายท้องถิ่น

เครือข่ายระดับภูมิภาคประกอบด้วยเครือข่ายหลักของระบบไฟฟ้า สายส่งหลักสำหรับการสื่อสารภายในและระหว่างระบบ

เครือข่ายหลัก ให้การสื่อสารระหว่างโรงไฟฟ้าและกับศูนย์ผู้บริโภคระดับภูมิภาค (สถานีย่อยระดับภูมิภาค) ดำเนินการตามวงจรหลายวงจรที่ซับซ้อน

สายไฟลำต้น การสื่อสารภายในระบบให้การสื่อสารระหว่างโรงไฟฟ้าที่ตั้งอยู่แยกกันกับโครงข่ายหลักของระบบไฟฟ้า เช่นเดียวกับการสื่อสารของผู้ใช้ขนาดใหญ่ที่อยู่ห่างไกลกับจุดศูนย์กลาง โดยปกติจะเป็นสายเหนือศีรษะ 110-330 kV และใหญ่กว่าด้วยความยาวที่ยาว

ตามบทบาทของพวกเขาในโครงการจ่ายไฟ เครือข่ายจ่ายไฟ เครือข่ายการกระจาย และเครือข่ายหลักของระบบไฟฟ้าแตกต่างกัน

บำรุง เรียกว่าเครือข่ายที่จ่ายพลังงานให้กับสถานีย่อยและ RP การกระจาย — เครือข่ายที่สถานีย่อยไฟฟ้าหรือหม้อแปลงไฟฟ้าเชื่อมต่อโดยตรง (โดยปกติจะเป็นเครือข่ายที่มีกำลังสูงถึง 10 kV แต่บ่อยครั้งที่เครือข่ายแยกย่อยที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่ายังหมายถึงเครือข่ายการกระจายหากมีสถานีย่อยรับจำนวนมากเชื่อมต่ออยู่ด้วย) ไปยังเครือข่ายหลัก รวมเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดซึ่งมีการเชื่อมต่อที่ทรงพลังที่สุด ในระบบไฟฟ้า.