24. Класс напряжения и частота

Линия электропередачи (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции.[1]

Различают воздушные и кабельные линии электропередачи.

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).

Для повышения эффективности распределения электроэнергии и снижения потерь при передаче, воздушные и кабельные линии электропередач разбивают на участки с разными классами напряжения.

По назначению

сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем)

магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами)

распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями)

ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.

По напряжению

Железобетонная опора ЛЭП 220/380 В с фарфоровыми линейными изоляторами

ВЛ до 1000 В (ВЛ низшего класса напряжений)

ВЛ выше 1000 В

ВЛ 1–35 кВ (ВЛ среднего класса напряжений)

ВЛ 110–220 кВ (ВЛ высокого класса напряжений)

ВЛ 330–750 кВ (ВЛ сверхвысокого класса напряжений)

ВЛ выше 750 кВ (ВЛ ультравысокого класса напряжений)

Кабельная линия электропередачи (КЛ) — линия для передачи электроэнергии или отдельных её импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепёжными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.

Беспроводна́я переда́ча электри́чества — способ передачи электрической энергии без использования токопроводящих элементов в электрической цепи.

Технологические принципы такой передачи включают в себя индукционный (на малых расстояниях и относительно малых мощностях), резонансный (используется в бесконтактных смарт-картах и чипах RFID) и направленный электромагнитный для относительно больших расстояний и мощностей (в диапазоне от ультрафиолета до микроволн).

Технология (резонансный метод)

Суть технологии в том, что подключенный к источнику питания передатчик, представляющий собой так называемый долгоживущий резонатор, создает внутри себя электромагнитное поле. Чтобы образовалось электрическое напряжение, необходимо поместить в радиус приема резонатор, настроенный на ту же частоту, что и передатчик. Схема действия очень похожа на эффект акустического резонанса. Просто раскрутите магнит в непосредственной пространственной близости от обмотки генератора от внешнего электромотора- вот вам и бесконтактная передача электрической энергии в желаемом объёме. электромобиль заездом на панель с выключателем электромотора, с установленным магнитом (неодимовым), разрезая пространство над обмоткой генератора заряда автомобильных аккумуляторов. Заехал на такую платформу-заряжается. никаких вилок, штекеров и проводов.

Технология (ультразвуковой метод)

Как и в других способах беспроводной передачи чего-либо, используется приёмник и передатчик. Передатчик излучает ультразвук, приёмник, в свою очередь, преобразует слышимое в электричество. На момент презентации расстояние передачи достигает 7-10 метров, необходима прямая видимость приёмника и передатчика. Из известных характеристик — передаваемое напряжение достигает 8 вольт, однако не сообщается получаемая сила тока. Используемые ультразвуковые частоты никак не действуют на человека

Метод электромагнитной индукции

Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции использует ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые радиационные потери все-же происходят. Кроме того, как правило, имеют место и резистивные потери. Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле, которое действует на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. Для достижения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно тесным. По мере удаления вторичной обмотки от первичной, все большая часть магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно небольших расстояниях индуктивная связь становится крайне неэффективной, расходуя большую часть передаваемой энергии впустую.

Электрический трансформатор является простейшим устройством для беспроводной передачи энергии. Первичная и вторичная обмотки трансформатора прямо не связаны. Передача энергии осуществляется посредством процесса, известного как взаимная индукция.

Электростатическая индукция

Электростатическая или емкостная связь представляет собой прохождение электроэнергии через диэлектрик. На практике это градиент электрического поля или дифференциальная емкость между двумя или более изолированными клеммами, пластинами, электродами, или узлами, возвышающимися над проводящей поверхностью. Электрическое поле создается за счет заряда пластин переменным током высокой частоты и высокого потенциала. Емкость между двумя электродами и питаемым устройством образует разницу потенциалов.

Электрическая энергия, передаваемая с помощью электростатической индукции, может быть использована в приемном устройстве, например, таком как беспроводные лампы. Тесла продемонстрировал беспроводное питание ламп освещения энергией, передаваемой переменным электрическим полем.

Микроволновое излучение

Радиоволновую передачу энергии можно сделать более направленной, значительно увеличив расстояние эффективной передачи энергии путем уменьшения длины волны электромагнитного излучения, как правило, до микроволнового диапазона. Для обратного преобразования микроволновой энергии в электричество может быть использована ректенна, эффективность преобразования энергии которой превышает 95 %. Данный способ был предложен для передачи энергии с орбитальных солнечных электростанций на Землю и питания космических кораблей, покидающих земную орбиту.

Лазерный метод

В том случае, если длина волны электромагнитного излучения приближается к видимой области спектра (от 10 мкм до 10 нм), энергию можно передать путем ее преобразования в луч лазера, который затем может быть направлен на фотоэлемент приемника.

Лазерная передача энергии по сравнению с другими методами беспроводной передачи обладает рядом преимуществ. Монохроматическая световая волна, обладающая малым углом расходимости, позволяет узкому пучку эффективно передавать энергию на большие расстояния. Компактный размер твердотельного лазера — фотоэлектрического полупроводникового диода удобен для небольших изделий. Лазер не создает радиочастотных помех для существующих средств связи, таких как Wi-Fi и сотовые телефоны. Контроль доступа, так как только приемники, освещенные лазерным лучом, получают электроэнергию.

Электропроводность

Однопроводная электрическая система SWER (Single Wire with Earth Return) основывается на токе земли и одном изолированном проводе. В аварийных случаях высоковольтные линии постоянного тока могут работать в режиме SWER. Замена изолированного провода на атмосферную обратную связь для передачи мощного высокочастотного переменного тока стала одним из методов беспроводной передачи электроэнергии. Кроме того исследовалась возможность беспроводной передачи электроэнергии только через землю.

Класс напряжения – это значение напряжения, которое используется в электросетях для передачи электроэнергии к потребителям. В зависимости от классификации электрических сетей изменяется и класс напряжения. При модернизации электрических сетей, энергетические компании стараются повысить класс напряжения, чтобы уменьшить расходы и потери при транспортировке электроэнергии к потребителю.

Электрические сети классифицируются:

Магистральные сети (гигаватты, сотни мегаватт);

Региональные сети (мегаватты);

Районные и распределительные сети (мегаватты, сотни киловатт);

Внутренние сети и электропроводка (мегаватты, сотни киловатт, десятки киловатт);

классы

Ультравысокий класс напряжения – от 750 кВ.

Сверхвысокий класс напряжения – от 330 кВ до 500 кВ;

Высокий класс напряжения – от 110 кВ до 220 кВ;

Средний класс напряжения – от 1 кВ до 35 кВ;

Низший класс напряжения – до 1 кВ;

Сетевое напряжение — среднеквадратичное значение напряжение в сети переменного тока, доступной конечным потребителям.

Сетевое напряжение на территории стран бывшего СССР составляет 220 В при частоте 50 Гц. В большинстве европейских стран сетевое напряжение составляет 230 В при частоте 50 Гц. В Северной, Центральной и частично Южной Америке сетевое напряжение составляет 110 В при частоте 60 Гц.