Проектирование электрических систем среднего напряжения

Инженеры должны знать, как были установлены номинальные напряжения системы, что представляет собой электрическая система среднего напряжения и какой диапазон систем считается подходящим для среднего напряжения. Тем временем мы хотим порекомендовать компанию НПП Точприбор, где например у них вы сможете купить высоковольтный аппарат АВ-50/70-2

 

Проанализируйте, как и почему определенная система среднего напряжения (MV) выбрана для данной конструкции.
Оцените применимые нормы и стандарты и их влияние на конструкцию электрических систем.
Напомним, что следует учитывать при проектировании систем распределения электроэнергии среднего напряжения.
Мы привыкли просматривать электроэнергию, как и любые другие коммунальные услуги, доставляемые к нам домой или на работу. И это правильный взгляд на это. Как и вода и природный газ, электроэнергия передается и распределяется для общего пользования. Подобно тому, как давление (или разность давлений между двумя точками) движет воду и газ, напряжение «движет» электрический ток. Чтобы доставлять электроэнергию конечным пользователям, она должна пройти несколько итераций.

 

 

Электроэнергия вырабатывается с использованием магнитной и кинетической энергии. Когда магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, прерывается движущейся катушкой, электрический ток индуцируется в эту катушку. Этот процесс — то, как большая часть электрической энергии произведена сегодня. Например, атомная электростанция использует ядерную энергию для производства пара высокого давления, который перемещает лопасти турбины. Это движение затем передается на ротор турбины. Магнитное поле генератора, соединенного с валом турбины, используется движущимся ротором для создания электрического тока в обмотке якоря. Угольные заводы также используют тепло горящего угля для создания пара и выработки энергии с помощью паровой турбины, но с гораздо меньшей эффективностью, чем атомные станции. Гидроэлектростанция использует потенциальную энергию падающей воды для перемещения лопаток турбины. Так же, ветровая турбина использует кинетическую энергию ветра для вращения лопастей. Солнечные батареи не используют турбины, но они используют энергию солнца, чтобы стимулировать электроны специально изготовленных фотоэлектрических модулей, создавая тем самым постоянный ток (постоянный ток). Этот постоянный ток затем преобразуется в переменный ток (переменного тока) через инверторы.

Несмотря на то, что существует так много источников энергии, которые можно преобразовать в электроэнергию, практически невозможно и часто невозможно построить электростанцию ​​везде, где требуется электроэнергия. Чтобы преодолеть эту проблему, электроэнергия передается от источника туда, где она необходима. Для перехода от линий электропередач к конечному пользователю коммунальные предприятия используют электрические подстанции. Эти подстанции снижают напряжение уровня передачи до напряжения уровня распределения. От этих подстанций, называемых коммунальными подстанциями, электроэнергия доставляется (распределяется) бытовым, коммерческим и промышленным пользователям.

 

Электрическая мощность может передаваться через постоянный или переменный ток. Первой электростанцией была Станция на Перл-стрит (построенная компанией Edison Illuminating Co., которую возглавлял Томас Эдисон) в Нью-Йорке. Эта станция доставляла постоянный ток клиентам в непосредственной близости от станции. Однако проблема с постоянным током заключается в том, что его нельзя транспортировать на большие расстояния, потому что он не может быть преобразован в более высокие напряжения. Никола Тесла был убежден, что способ преодолеть дистанционный барьер состоит в том, чтобы чередовать, а затем передавать мощность при более высоких напряжениях с использованием трансформаторов. Westinghouse запатентовал идею Tesla и построил первую линию электропередачи в штате Нью-Йорк, по которой электроэнергия передавалась из Ниагарского водопада в Буффало. Современные технологические достижения позволяют экономически эффективно передавать постоянный ток при высоком напряжении, и это вполне может стать способом будущего.

Первая линия электропередачи переменного тока была построена в 1886 году в Черчи, Италия, которая передавала в течение 17 миль при 2000 В. Чтобы избежать высокой стоимости проводников, необходимых для передачи большого тока, и потерь, связанных с высоким током, линий электропередачи более высокого напряжения были разработаны. В 1936 году в США была проложена линия электропередачи напряжением 287 кВ: линия Плотина Гувера — Лос-Анджелес. В настоящее время в Соединенных Штатах для передачи мощности обычно используются напряжения до 345 кВ. Использование более высоких напряжений возможно, но проводится тщательный анализ экономики, поскольку цена оборудования существенно возрастает при переходе на более высокий уровень напряжения.

 

Есть несколько причин для выбора одного уровня напряжения по сравнению с другим для передачи электроэнергии. Основной причиной является стоимость. Чем выше напряжение, тем меньше меди для проводки, но больше денег для электрооборудования — это балансирование. Другая причина — длина линий. Для более длинных линий электропередачи имеет смысл использовать более высокие напряжения, но это идет с большим расстоянием между проводами. Часто на решение влияют существующие линии передачи в определенной области. Использование одной и той же системы напряжения упрощает соединение различных линий в сети, и это может сделать определенный уровень напряжения очень привлекательным, даже если непосредственные затраты выше.

Уровни напряжения были стандартизированы, чтобы производители могли сосредоточиться на разработке определенных типов оборудования. ANSI C84.1 определяет среднее напряжение (MV) как «класс номинальных системных напряжений, превышающих 1000 В и менее 100 кВ». IEEE 141 (Красная книга) ссылается на ANSI C84.1в распознавании одинаковых уровней напряжения, связанных с диапазоном MV. Из всех возможных уровней напряжения от 1 кВ до 100 кВ стандартные напряжения, наиболее часто используемые в Соединенных Штатах, составляют 4 160 В, 12 470 В, 13 200 В, 13 800 В, 24 940 В и 34 500 В для четырехпроводных систем и 69 000 V для трехпроводных систем. Также используются другие системы напряжения, такие как 2400 В, 4800 В, 6900 В, 8 320 В, 12 000 В, 20 780 В, 22 860 В, 23 000 В и 46 000 В. Некоторые напряжения, такие как 4,1 кВ, 6,9 кВ и 13,8 кВ, совпадают со стандартными напряжениями двигателя, поэтому они являются предпочтительными.

В зависимости от размера университетского городка конечный пользователь должен будет выбрать уровень напряжения для распределения энергии. При выборе уровня напряжения необходимо принять несколько решений. Помимо стоимости проекта, одним из наиболее важных аспектов является безопасность. Несколько лет назад электрики регулярно работали на оборудовании под напряжением, и не только на оборудовании низкого напряжения (LV; 1000 В или менее), но и на оборудовании среднего напряжения. Эта практика была очень ограничена, потому что это очень опасно. Там, где по-прежнему выполняются работы по техническому обслуживанию оборудования, находящегося под напряжением, безопасность является главной задачей. Для обеспечения безопасности NFPA: Национальный электротехнический кодекс (NEC)Статья 110: Требования к электроустановкам, требует определенных зазоров рабочего пространства вокруг электрооборудования — чем выше номинальное напряжение, тем больше требуемый зазор. Техническое обслуживание оборудования является еще одним фактором при определении уровня напряжения электрической системы. Если команда технического обслуживания уже обучена определенному оборудованию напряжения, имеет смысл продолжать использовать тот же уровень напряжения. В противном случае потребуется дополнительное обучение.

Использование системы распределения MV имеет несколько преимуществ по сравнению с распределением LV. Напряжение и ток имеют обратную зависимость. Учитывая определенную потребность в мощности, чем выше напряжение, тем ниже ток, исходя из уравнения:

P = V x I

Где P = мощность, V = напряжение и I = ток.

Иногда расстояние — это не проблема, а количество энергии, которая должна быть распределена. Жилые здания не испытывают особой потребности в электроэнергии, поэтому использование ЛВ хорошо им подходит. Но коммерческие клиенты обычно просят большое количество энергии. Предположим, что определенному клиенту требуется мощность 10 МВт (или 12 МВА). Если распределить эту мощность на низком уровне (например, 480 В), в установке потребуется около 14 450 ампер. Это огромное количество тока, которое требует огромного количества проводки. Для сравнения, те же 12 МВА будут производить только около 500 ампер при 13,8 кВ. Это низковольтное решение дает владельцу возможность подавать электроэнергию через здание как можно ближе к нагрузке, а затем понижать мощность до низкого напряжения для потребления. Выбор распределения электроэнергии через MV также помогает минимизировать потери мощности, что увеличивает экономию при эксплуатации. Обратное также верно: чем ниже напряжение, тем выше ток. Система среднего напряжения выдает ту же величину мощности через меньшее количество тока по сравнению с низким напряжением. Меньшее количество тока обеспечивает меньшие проводники и / или меньшее количество наборов проводников для распределения мощности, что приводит к значительной экономии. Более низкие уровни тока также приводят к меньшим потерям мощности и, как следствие, к более низкому падению напряжения. Меньшее падение напряжения делает возможным распределение мощности на большие расстояния. В кампусе очень распространена система распределения напряжением 13,8 кВ с понижением напряжения до 480 В в здании и 4160 В и 480 В в центральном коммунальном здании. Если расстояния от основной коммунальной подстанции кампуса до отдельных зданий велики, можно использовать более высокие напряжения, но распределительная система 13,8 кВ очень распространена. Другие общие напряжения: 12,47 кВ, 24 кВ и 24,9 кВ (номинально 25 кВ).

Добавить комментарий