Clasificación de las redes eléctricas.

Las redes eléctricas se clasifican según una serie de indicadores que caracterizan tanto la red en su conjunto como las líneas de transmisión individuales (PTL).

Por la naturaleza de la corriente

Las redes de CA y CC se distinguen por la corriente.

La CA trifásica de 50 Hz tiene varias ventajas sobre la CC:

• la capacidad de transformar de un voltaje a otro en un amplio rango;

• la capacidad de transmitir grandes potencias a largas distancias, que se logra. Esto se logra transformando el voltaje de los generadores a un voltaje más alto para transmitir electricidad a lo largo de la línea y convirtiendo el alto voltaje nuevamente en un voltaje bajo en el punto de recepción. En este método de transmisión de energía, las pérdidas en la línea se reducen porque dependen de la corriente en la línea, y la corriente para una misma potencia es menor cuanto mayor es el voltaje;

• con corriente alterna trifásica, la construcción de motores eléctricos asíncronos es simple y confiable (sin colector). La construcción de un alternador síncrono también es más sencilla que la de un generador de corriente continua (sin colector, etc.);

Las desventajas de AC son:

• la necesidad de generar potencia reactiva, que se necesita principalmente para crear campos magnéticos de transformadores y motores eléctricos. No se consume combustible (en TPP) ni agua (en HPP) para generar energía reactiva, pero la corriente reactiva (corriente magnetizante) que circula por las líneas y devanados de los transformadores es inútil (en el sentido de utilizar líneas para transmitir energía activa) los sobrecarga, provoca pérdidas de potencia activa en ellos y limita la potencia activa transmitida. La relación entre potencia reactiva y potencia activa caracteriza el factor de potencia de la instalación (cuanto menor es el factor de potencia, peor se utilizan las redes eléctricas);

• bancos de condensadores o compensadores síncronos se utilizan a menudo para aumentar el factor de potencia, lo que encarece las instalaciones de CA;

• la transmisión de potencias muy grandes a largas distancias está limitada por la estabilidad del funcionamiento en paralelo de los sistemas de potencia entre los que se transmite la potencia.

Las ventajas de la corriente continua incluyen:

• ausencia de un componente de corriente reactiva (es posible el uso completo de las líneas);

• ajuste conveniente y suave en una amplia gama del número de revoluciones de los motores de CC;

• alto par de arranque en motores en serie, que han encontrado una amplia aplicación en tracción eléctrica y grúas;

• la posibilidad de electrólisis, etc.

Las principales desventajas de DC son:

• imposibilidad de conversión por medios simples de corriente continua de un voltaje a otro;

• la imposibilidad de crear generadores de corriente continua de alto voltaje (HV) para la transmisión de energía a distancias relativamente largas;

• la dificultad de obtener corriente continua HV: para ello es necesario rectificar la corriente alterna de la alta tensión y luego en el punto de recepción convertirla en corriente alterna trifásica. La principal aplicación se deriva de las redes trifásicas de corriente alterna. Con una gran cantidad de receptores eléctricos monofásicos, las ramas monofásicas se hacen a partir de una red trifásica. Las ventajas de un sistema de CA trifásico son:

• el uso de un sistema trifásico para crear un campo magnético giratorio permite implementar motores eléctricos simples;

• en un sistema trifásico, la pérdida de potencia es menor que en un sistema monofásico. La prueba de esta afirmación se da en la Tabla 1.

Tabla 1. Comparación de un sistema trifásico (tres hilos) con uno monofásico (dos hilos)

Como puede verse en la tabla (filas 5 y 6), dP1= 2dP3 y dQ1= 2dQ3, es decir Las pérdidas de potencia en un sistema monofásico a la misma potencia S y tensión U son el doble. Sin embargo, en un sistema monofásico hay dos cables y en un sistema trifásico, tres.

Para que el consumo de metal sea el mismo, es necesario reducir la sección de los conductores de la línea trifásica en comparación con la línea monofásica en 1,5 veces. El mismo número de veces será mayor resistencia, es decir. R3= 1.5R1... Sustituyendo este valor en la expresión por dP3, obtenemos dP3 = (1.5S2/ U2) R1, es decir las pérdidas de potencia activa en una línea monofásica son 2/1,5 = 1,33 veces más que en una trifásica.

uso de CC

Las redes de CC se construyen para alimentar empresas industriales (talleres de electrólisis, hornos eléctricos, etc.), transporte eléctrico urbano (tranvía, trolebús, metro). Para más detalles ver aquí: Dónde y cómo se usa DC

La electrificación del transporte ferroviario se realiza tanto en corriente continua como alterna.

La corriente continua también se utiliza para transmitir energía a largas distancias, ya que el uso de corriente alterna para este propósito está asociado con la dificultad de garantizar un funcionamiento paralelo estable de los generadores de las centrales eléctricas. En este caso, sin embargo, solo una línea de transmisión funciona con corriente continua, en cuyo extremo de suministro la corriente alterna se convierte en corriente continua, y en el extremo receptor la corriente continua se invierte en corriente alterna.

La corriente continua se puede utilizar en redes de transmisión con corriente alterna para organizar la conexión de dos sistemas eléctricos en forma de corriente continua: transmisión de energía constante con longitud cero, cuando dos sistemas eléctricos están conectados entre sí a través de un bloque rectificador-transformador. Al mismo tiempo, las desviaciones de frecuencia en cada uno de los sistemas eléctricos prácticamente no afectan la potencia transmitida.

La investigación y el desarrollo están actualmente en marcha en la transmisión de energía de corriente pulsada, donde la energía se transmite simultáneamente por corriente alterna y corriente continua a través de una línea de energía común. En este caso, se pretende imponer a las tres fases de la línea de transmisión de CA una tensión constante con respecto a tierra, creada mediante instalaciones de transformadores en los extremos de la línea de transmisión.

Este método de transmisión de energía permite un mejor uso del aislamiento de la línea eléctrica y aumenta su capacidad de carga en comparación con la transmisión de corriente alterna, y también facilita la selección de energía de las líneas eléctricas en comparación con la transmisión de corriente continua.

Por voltaje

Por voltaje, las redes eléctricas se dividen en redes con un voltaje de hasta 1 kV y más de 1 kV.

Cada red eléctrica se caracteriza por tensión nominal, lo que asegura el funcionamiento normal y más económico del equipo.

Distinguir la tensión nominal de generadores, transformadores, redes y receptores eléctricos. La tensión nominal de la red coincide con la tensión nominal de los consumidores de energía, y la tensión nominal del generador, según las condiciones de compensación de pérdidas de tensión en la red, se toma un 5% por encima de la tensión nominal de la red.

La tensión nominal de un transformador se establece para sus devanados primario y secundario sin carga. Debido al hecho de que el devanado primario del transformador es un receptor de electricidad, para el transformador elevador, su voltaje nominal se toma igual al voltaje nominal del generador, y para el transformador reductor, el voltaje nominal del red.

La tensión del devanado secundario del transformador que alimenta la red bajo carga debe ser un 5% superior a la tensión nominal de la red. Dado que existe una pérdida de tensión en el propio transformador bajo carga, la tensión nominal (es decir, la tensión de circuito abierto) del devanado secundario del transformador se toma un 10 % por encima de la tensión nominal de la red.

La Tabla 2 muestra las tensiones nominales fase a fase de redes eléctricas trifásicas con una frecuencia de 50 Hz. Las redes eléctricas por voltaje se dividen condicionalmente en redes de voltaje bajo (220–660 V), medio (6–35 kV), alto (110–220 kV), ultra alto (330–750 kV) y ultra alto (1000 kV y más).

Tabla 2. Voltajes estándar, kV, según GOST 29322–92

En el transporte y la industria, se utilizan los siguientes voltajes constantes: para una red aérea que alimenta tranvías y trolebuses — 600 V, vagones subterráneos — 825 V, para líneas ferroviarias electrificadas — 3300 y 1650 V, las minas a cielo abierto son atendidas por trolebuses y eléctricos locomotoras alimentadas por redes de contacto 600, 825, 1650 y 3300 V, el transporte industrial subterráneo utiliza un voltaje de 275 V. Las redes de hornos de arco tienen un voltaje de 75 V, las plantas de electrólisis 220-850 V.

Por diseño y ubicación

Las redes aéreas y de cable, el cableado y los cables difieren en diseño.

Por ubicación, las redes se dividen en externas e internas.

Las redes externas se implementan con cables desnudos (no aislados) y cables (subterráneos, submarinos), internos: con cables, cables aislados y desnudos, buses.

Por naturaleza del consumo

Según la naturaleza del consumo se distinguen líneas urbanas, industriales, rurales, ferroviarias electrificadas, oleoductos y gasoductos y sistemas eléctricos.

Con cita

La diversidad y complejidad de las redes eléctricas ha llevado a la falta de una clasificación unificada y al uso de diferentes términos al clasificar las redes por propósito, rol y funciones realizadas en el esquema de suministro de energía.

Las redes NSElectrical se dividen en backbone y redes de distribución.

La espina Se denomina red eléctrica a la que une las centrales eléctricas y asegura su funcionamiento como un único objeto de control, al mismo tiempo que suministra energía desde las centrales eléctricas. Rama llamado red eléctrica. Proporcionar distribución de electricidad desde una fuente de energía.

En GOST 24291-90, las redes eléctricas también se dividen en redes troncales y de distribución.Además, se distinguen redes urbanas, industriales y rurales.

El propósito de las redes de distribución es la distribución adicional de electricidad desde la subestación de la red troncal (en parte también desde los buses de tensión de distribución de las centrales eléctricas) a los puntos centrales de las redes urbanas, industriales y rurales.

La primera etapa de las redes de distribución pública es de 330 (220) kV, la segunda, de 110 kV, luego la electricidad se distribuye a través de la red de suministro de energía a los consumidores individuales.

Según las funciones que desempeñan, se distinguen redes troncales, de abastecimiento y de distribución.

Redes principales de 330 kV y superiores realizar las funciones de formar sistemas de energía unificados.

Las redes de suministro de energía están destinadas a la transmisión de energía eléctrica desde las subestaciones de la red vial y parcialmente los buses de 110 (220) kV de las centrales eléctricas hasta los puntos centrales de las redes de distribución — subestaciones regionales. Redes de distribución normalmente cerrado. Anteriormente, el voltaje de estas redes era de 110 (220) kV, recientemente, el voltaje de las redes eléctricas, por regla general, es de 330 kV.

Redes de distribución están destinados a la transmisión de electricidad en distancias cortas desde los buses de bajo voltaje de las subestaciones de distrito hasta los consumidores industriales y rurales urbanos. Tales redes de distribución suelen estar abiertas u operar en modo abierto. Anteriormente, dichas redes se llevaban a cabo a un voltaje de 35 kV o menos, y ahora - 110 (220) kV.

Las redes eléctricas también se subdividen en locales y regionales y, además, redes de suministro y distribución. Las redes locales incluyen 35 kV y menos, y las redes regionales — 110 kV y más.

Comiendo es una línea que va desde un punto central a un punto de distribución o directamente a las subestaciones sin distribuir energía eléctrica en toda su longitud.

Rama se denomina línea a la que se conectan a lo largo de su longitud varias subestaciones transformadoras o la entrada a instalaciones eléctricas de consumo.

De acuerdo con el propósito en el esquema de energía, las redes también se dividen en locales y regionales.

a los lugareños incluyen redes con baja densidad de carga y tensión de hasta 35 kV inclusive. Estas son redes urbanas, industriales y rurales. Los aisladores profundos de 110 kV de longitud corta también se clasifican como redes locales.

Redes eléctricas de distrito cubren grandes áreas y tienen un voltaje de 110 kV y superior. A través de las redes regionales, la electricidad se transmite desde las centrales eléctricas hasta los lugares de consumo, y también se distribuye entre las subestaciones industriales y de transporte regionales y grandes que alimentan las redes locales.

Las redes regionales incluyen las principales redes de sistemas eléctricos, las principales líneas de transmisión para la comunicación intra e intersistema.

Redes principales proporcionar comunicación entre las centrales eléctricas y con los centros de consumo regionales (subestaciones regionales). Se llevan a cabo de acuerdo con esquemas complejos de múltiples circuitos.

Líneas eléctricas troncales la comunicación dentro del sistema proporciona comunicación entre centrales eléctricas ubicadas por separado con la red principal del sistema eléctrico, así como la comunicación de grandes usuarios remotos con puntos centrales. Por lo general, se trata de una línea aérea de 110-330 kV y más grande con una gran longitud.

Según su papel en el esquema de suministro de energía, las redes de suministro de energía, las redes de distribución y las redes principales de los sistemas de energía difieren.

nutritivo se denominan redes a través de las cuales se suministra la energía a la subestación y RP, distribución — redes a las que se conectan directamente subestaciones eléctricas o transformadoras (por lo general, se trata de redes de hasta 10 kV, pero a menudo las redes ramificadas con voltajes más altos también se refieren a redes de distribución si se les conecta una gran cantidad de subestaciones receptoras). A las principales redes incluyen redes con el voltaje más alto, en las que se realizan las conexiones más potentes en el sistema eléctrico.