Lågspänningsnät
Ett lågspänningsnät eller sekundärnät är en del av elkraftdistributionen som transporterar elenergi från distributionstransformatorer till elmätare hos slutkunder. Sekundära nät drivs med en låg spänningsnivå , som vanligtvis är lika med nätspänningen för elektriska apparater.
De flesta moderna sekundära nätverk drivs med AC- märkspänning på 100–127 eller 220–240 volt , vid frekvensen 50 eller 60 hertz (se nätström per land ). Driftspänning, erforderligt antal faser ( tre-fas eller enfas ) och erforderlig tillförlitlighet dikterar topologi och konfiguration av nätverket. Den enklaste formen är radiella servicefallledningar från transformatorn till kundens lokaler. Lågspänningsradialmatare försörjer flera kunder. För ökad tillförlitlighet tillhandahåller så kallade spotnät och nätnät försörjning av kunder från flera distributionstransformatorer och matningsvägar. Elektriska ledningar kan realiseras genom luftledningar , antenn- eller underjordiska kraftkablar , eller deras blandning.
Översikt
Elkraftdistributionssystem är designade för att betjäna sina kunder med pålitlig och högkvalitativ kraft. Det vanligaste distributionssystemet består av enkla radiella kretsar (matare) som kan vara overhead, under jord eller en kombination. Från distributionscentralen transporterar matare strömmen till slutkunderna, som bildar mellanspännings- eller primärnätet , som drivs på en mellanspänningsnivå, vanligtvis 5–35 kV. Matare varierar i längd från några kilometer till flera tiotals kilometer. Eftersom de måste försörja alla kunder i det anvisade distributionsområdet, kröker och förgrenar de sig ofta längs de tilldelade korridorerna. En transformatorstation förser vanligtvis 3–30 matare. [ citat behövs ]
Distributionstransformatorer eller sekundära transformatorer , placerade längs matare, omvandlar spänningen från medel till en låg spänningsnivå , lämplig för direkt förbrukning av slutkunder ( nätspänning ) . Vanligtvis levererar en primär matare på landsbygden upp till 50 distributionstransformatorer, spridda över ett brett område, men siffran varierar avsevärt beroende på konfiguration. De är placerade på stolptoppar, källare eller anvisade små tomter. Från dessa transformatorer lågspännings- eller sekundärnät till kundanslutningarna i kundlokaler utrustade med elmätare .
Designöverväganden
De flesta skillnader i layout och design av lågspänningsnät dikteras av nätspänningens klassificering. I Europa och större delen av världen är 220–240 V det dominerande valet, medan i Nordamerika är 120 V standarden.
ANSI-standarden C84.1 rekommenderar en tolerans på +5 %, −2,5 % för spänningsområdet vid en servicepunkt. Nordamerikanska LV-nätverk har mycket kortare sekundära anslutningar, upp till 250 fot (80 m), medan de i europeisk design kan nå upp till 1 mile (1 600 m). Nordamerikanska distributionstransformatorer måste därför placeras mycket närmare konsumenterna och är mindre (25–50 kVA), medan europeiska kan täcka större ytor och därmed ha högre kapacitet (300–1000 kVA); endast de avlägsna landsbygdsområdena i europeisk design betjänas av enfastransformatorer.
Eftersom lågspänningen distribuerar den elektriska kraften till den bredaste klassen av slutanvändare, är ett annat huvudproblem för designen säkerheten för konsumenter som använder elektriska apparater och deras skydd mot elektriska stötar. Ett jordsystem , i kombination med skyddsanordningar såsom säkringar och jordfelsbrytare , måste i slutändan säkerställa att en person inte får komma i kontakt med ett metallföremål vars potential i förhållande till personens potential (som i sin tur är lika med marken). potential om inte isoleringsmattor används) överstiger en "säker" tröskel, vanligtvis inställd på cirka 50 V.
Topologi
Radiella nätverk
Radiell drift är den mest utbredda och mest ekonomiska designen av både MV- och LV-nät. Det ger en tillräckligt hög grad av tillförlitlighet och servicekontinuitet för de flesta kunder. I amerikanska (120 V) system försörjs kunderna vanligtvis direkt från distributionstransformatorerna via relativt korta serviceledningar , i stjärnliknande topologi. I 240 V-system betjänas kunderna av flera lågspänningsmatare, realiserade av luftledningar , antenn- eller underjordiska kraftkablar , eller deras blandning; i ett overheadnät dras servicefall från stolptoppar till takanslutningar. I ett kabelnätverk är alla nödvändiga anslutningar och skyddsanordningar vanligtvis placerade i padmonterade skåp eller, ibland, brunnar (nedgrävda T-foganslutningar är benägna att gå sönder).
Kraftsystemskydd i radiella nätverk är enkelt att designa och implementera, eftersom kortslutningsströmmar endast har en möjlig väg som behöver avbrytas. Säkringar används oftast för både kortslutnings- och överbelastningsskydd, medan lågspänningsbrytare kan användas under speciella omständigheter.
Spotnätverk
Spotnät används när ökad leveranssäkerhet krävs för viktiga kunder. Lågspänningsnätet försörjs från två eller flera distributionstransformatorer på en enda plats, var och en matad från en annan MV-matare (som kan komma från samma eller olika transformatorstationer). Transformatorerna kopplas ihop med en buss eller en kabel på sekundärsidan, benämnd parallellbuss eller kollektorbuss . Den parallella bussen har vanligtvis inga anslutningskablar ( räckvidder ) till andra nätverksenheter, i vilket fall sådana nätverk kallas isolerande punktnätverk ; när de har, kallas de spotnätverk med räckvidd . I vissa fall kan snabbverkande sekundära buss-slipbrytare appliceras mellan busssektioner för att isolera fel i det sekundära ställverket och begränsa servicebortfall.
Spotsystem används vanligtvis i områden med hög belastningstäthet som affärsdistrikt, stora sjukhus, småindustri och viktiga anläggningar som vattenförsörjningssystem. Vid normal drift tillhandahålls energiförsörjningen av båda primärmatarna parallellt. I händelse av ett avbrott i endera primärmataren, nätverksskyddsenheten vid motsvarande punkttransformator sekundär automatiskt; de återstående transformatorerna fortsätter att tillhandahålla försörjning genom sina respektive primära matare. Endast i de fall då kortslutningen är lokaliserad vid parallellbussen, eller en total förlust av primärförsörjning inträffar, kommer kunden att förbli ur drift. Fel på lågspänningsnätet hanteras av säkringar eller lokala strömbrytare, vilket resulterar i förlust av drift endast för de berörda lasterna.
Gridnätverk
Ett nätnät består av ett sammankopplat nät av kretsar, strömförsörjda från flera primära matare genom distributionstransformatorer på flera platser. Nätnät finns vanligtvis i storstädernas centrum, med anslutningskablar utlagda i underjordiska ledningar längs gatorna. Många kablar möjliggör flera strömvägar från varje transformator till varje belastning inom nätet.
Precis som med spotnätverk används nätverksskydd för att skydda mot primärmatarfel och förhindra att felström sprids från nätet till primärmataren. Enskilda kabelsektioner kan skyddas av kabelbegränsare i båda ändar, speciella säkringar ger mycket snabbt kortslutningsskydd. Kabelbegränsare har ingen amperemärkning och kan inte användas för att ge överbelastningsskydd; deras enda syfte är att isolera felet. Under höga kortslutningsförhållanden blåser begränsare och skär av den trasiga kabeln, medan de opåverkade kablarna tar över dess belastning och fortsätter att ge service. Primära mataravbrott, såväl som begränsare och nätverksskydd som rensats på grund av tidigare fel, orsakar förändringar i lastflödet som inte lätt upptäcks, så deras status kan kräva en periodisk inspektion. Den inneboende systemredundansen förhindrar i allmänhet någon kund från att uppleva avbrott.
Se även
Fotnoter
- "ANSI C84.1 elkraftsystem och utrustning - spänningsområden" . 2011 . Hämtad 21 september 2017 .
- Beaty, H. Wayne (1998). Elkraftdistributionssystem: En icke-teknisk guide . PennWell-böcker. s. 82–. ISBN 978-0-87814-731-1 .
- Behnke, Michael; Soudi, Farajollah; Feero, William; Dawson, Douglas (2005). "Bakgrund för sekundära nätverksdistributionssystem och problem relaterade till sammankoppling av distribuerade resurser" ( PDF) . Nationella laboratoriet för förnybar energi.
- Cugnet, Pierre (1997). "2. Kraftdistributionssystem". Uppskattning av konfidensintervall för distributionssystems strömförbrukning genom att använda Bootstrap-metoden ( doktorsavhandling). Virginia Polytechnic Institute och State University. hdl : 10919/36841 .
- Kussy, Frank (8 december 1986). Grundläggande design för lågspänningsdistribution och kontroll . CRC Tryck. ISBN 978-0-8247-7515-5 .
- Loyd, Richard E. (2004). Elektriska löpbanor och andra ledningsmetoder . Cengage Learning. ISBN 1-4018-5183-5 .
- Kort, Thomas Allen (2005). Utrustning och system för eldistribution . CRC Tryck. ISBN 978-1-4200-3647-3 .
- Warne, DF (2 juni 2005). Newnes Electrical Power Engineers Handbook . Elsevier. ISBN 978-0-08-047969-9 .