/ / Die Grundlagen elektrischer Verteilungssysteme, die jeder Ingenieur kennen sollte

Das Wesentliche an elektrischen Verteilungssystemen sollte jeder Ingenieur kennen

Übertragen von Wechselstrom / Gleichstrom

Elektrische Verteilungssysteme sind ein MussTeil des elektrischen Energiesystems. Um elektrische Energie von einer Wechselstromquelle (Wechselstrom) oder einer Gleichstromquelle (DC) an den Ort zu übertragen, an dem sie verwendet wird, muss eine Art Verteilernetz verwendet werden.

Das Wesentliche an elektrischen Verteilungssystemen sollte jeder Ingenieur kennen

Das Wesentliche an elektrischen Verteilungssystemen sollte jeder Ingenieur kennen

Die Methode, mit der die Energie von dort verteilt wirdproduziert wird, wo es verwendet wird, kann ziemlich einfach sein. Komplexere Stromverteilungssysteme werden verwendet, um elektrischen Strom vom Kraftwerk in Industrie, Haushalte und Gewerbegebäude zu übertragen.

Inhalt:

  1. Vertriebssysteme im Allgemeinen
  2. Einstufung
    1. AC-Verteilung
      1. Primäres Vertriebssystem
      2. Sekundäres Vertriebssystem
    2. Gleichstromverteilung
      1. 2-Draht-Gleichstromsystem
      2. 3-Draht-Gleichstromsystem
    3. Die gängigsten Vertriebsvereinbarungen
      1. Radiales System
      2. Ring-Hauptsystem
      3. Verbundene Stromversorgungssysteme
  3. Spannungsabfallberechnung im DC-System
  4. Anforderungen an ein gutes Vertriebssystem
  5. Entwurfsüberlegungen

1. Vertriebssysteme im Allgemeinen

Verteilersysteme verwenden normalerweise solche Geräte wie Transformatoren, Schutzschalter und Schutzvorrichtungen. Das ursprüngliche elektrische Verteilungssystem, das von Thomas Edison entwickelt wurde, war ein Gleichstromsystem (DC) im Untergrund.

Im Allgemeinen ist das Verteilungssystem das elektrische System zwischen der Unterstation, die vom Übertragungssystem gespeist wird, und dem Verbraucher.

Es besteht in der Regel aus Feedern, Verteilern. Das einzeilige Diagramm eines typischen Verteilungssystems ist in Abbildung 1 dargestellt.

Ein typisches elektrisches Stromverteilungssystem

Abbildung 1 - Ein typisches elektrisches Stromverteilungssystem

Grundsätzlich können wir sagen, dass der Teil des Stromnetzes, der elektrische Energie für den örtlichen Gebrauch verteilt, als Verteilungssystem bezeichnet wird.


Feeder

Ein Feeder ist ein Dirigent, der das verbindetUmspannstation (oder lokalisierte Erzeugungsstation) zu dem Bereich, in dem der Strom verteilt werden soll. Im Allgemeinen werden keine Ableitungen aus der Zuführung entnommen, so dass der Strom in dieser durchgehend gleich bleibt (Abbildung 2).

Die Hauptüberlegung bei der Konstruktion eines Feeders ist die Strombelastbarkeit.

Radialzuführungssystem

Abbildung 2 - Ein Beispiel für ein Radialfördersystem

Verteiler

Ein Verteiler ist ein Leiter, von dem Abnehmer zur Versorgung der Verbraucher entnommen werden. Der Strom durch einen Verteiler ist nicht konstant, da an verschiedenen Stellen entlang seiner Länge Abgriffe vorgenommen werden.


Service Netz

Ein Service-Maim ist in der Regel ein kleines Kabel die den Händler mit den Terminals der Verbraucher verbindet.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2. Einstufung

Ein Vertriebssystem kann klassifiziert werden nach:

Nach der Art des Stroms kann das Vertriebssystem klassifiziert werden als

  • Gleichstromverteilungssystem
  • Wechselstrom (AC) -Verteilungssystem.

Heutzutage wird das AC-System universell zur Verteilung elektrischer Energie eingesetzt, da es einfacher und wirtschaftlicher ist als die Gleichstrommethode.

Nach dem Verbindungsschema kann das Vertriebssystem klassifiziert werden als:

  1. Radiales System
  2. Ring-Hauptsystem
  3. Vernetztes System.

Jedes Schema hat seine eigenen Vor- und Nachteile.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.1 Wechselstromverteilung

Heutzutage wird elektrische Energie erzeugt,übertragen und in Form von Wechselstrom verteilt. Ein wichtiger Grund für die weit verbreitete Verwendung von Wechselstrom gegenüber Gleichstrom ist die Tatsache, dass die Wechselspannung bequem mittels eines Transformators in der Größe geändert werden kann.

Transformer hat es möglich gemacht ac übertragen. Hochspannung spannen und auf sicherem Potential nutzen. Hohe Übertragungs- und Verteilungsspannungen haben den Strom in den Leitern und die resultierenden Leitungsverluste stark reduziert.

Es gibt keine klare Grenze zwischen Übertragung und Verteilung nach Spannung oder Schüttgutkapazität. Diese Linie variiert auch von Land zu Land.

Im Allgemeinen jedoch Das AC-Verteilungssystem ist das elektrische System zwischen der vom Übertragungsnetz gespeisten Untersatzstation und den Verbrauchermessgeräten (Abbildung 3).

Einzeiliges Diagramm des Übertragungs- und Verteilungsnetzes. Zentralstation, wo Strom von Drehstromgeneratoren erzeugt wird.

Abbildung 3 - Einzeiliges Diagramm des Übertragungs- und Verteilungsnetzes. Zentralstation, wo Strom von Drehstromgeneratoren erzeugt wird.

Das AC-Verteilungssystem ist unterteilt in:

  1. Primäres Vertriebssystem und
  2. Sekundäres Vertriebssystem.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.1.1 Primäres Vertriebssystem

Es ist der Teil des AC-Verteilungssystems, derarbeitet mit Spannungen, die etwas höher als die allgemeine Nutzung sind, und handhabt große Blöcke elektrischer Energie als der durchschnittliche Verbrauch von Niederspannungsverbrauchern (4).

Die für die Primärverteilung verwendete Spannung hängt davon abnach der Menge der zu fördernden Energie und der Entfernung der zuzuführenden Unterstation. Die am häufigsten verwendeten Primärverteilungsspannungen sind 11 kV, 66 kV und 33 kVDies ist jedoch von Land zu Land unterschiedlich.

Ein aus ökonomischen Gründen, Primärverteilung wird durch 3-Phasen, 3-Leiter-System durchgeführt.

Strom aus dem Kraftwerk istmit Hochspannung an die Unterstation in oder in der Nähe der Stadt übertragen. In dieser Unterstation wird die Spannung mit Hilfe eines Abwärtstransformators auf 11 kV abgesenkt.

Bei dieser Spannung werden verschiedene Unterstationen zur Verteilung oder große Verbraucher mit Strom versorgt. Dies bildet die Hochspannungsverteilung oder Primärverteilung.

Luftisolierte Primärschaltanlage mit Feeder-Terminals (Typ UniGear ZS1)

Abbildung 4 - Luftisolierte Primärschaltgeräte mit Einspeiseklemmen (Typ UniGear ZS1)


Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.1.2 Sekundärvertriebssystem

Es ist der Teil eines Wechselstromverteilungssystems, der den Spannungsbereich umfasst, in dem der Endverbraucher die ihm zugeführte elektrische Energie nutzt.

Der Sekundärvertrieb beschäftigt 400/230 V, 3-Phasen, 4-Leiter-System. Der Primärverteilungskreis versorgt verschiedene Unterstationen mit Strom Verteilerstationen.

Die Unterstationen befinden sich in der Nähe der Verbraucherstandorte und enthalten Abwärtswandler. In jeder Verteilerstation wird die Spannung auf 400 V herabgesetzt und die Stromversorgung erfolgt über ein 3-Phasen-4-Leiter-System.

Die Spannung zwischen zwei beliebigen Phasen beträgt 400 V und zwischen jeder Phase und Neutral ist 230 V (5).

Die einphasigen Haushaltslasten sind zwischen einer beliebigen Phase und dem Neutralleiter angeschlossen, wohingegen die 3-Phasen-400-V-Motor-Transformatorlasten direkt an 3-Phasen-Leitungen angeschlossen sind.

Sekundärverteilungsanlage im Sekundärnetz

Abbildung 5 - Sekundärverteilungsanlage im Sekundärnetz (Bildnachweis: centredeformation-hta.fr)


Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.2 Gleichstromverteilung

Es ist allgemein bekannt, dass elektrische Energie fast ausschließlich als Wechselstrom erzeugt, übertragen und verteilt wird. Für bestimmte Anwendungen ist eine Gleichstromversorgung unbedingt erforderlich.

Zum Beispiel ist eine Gleichstromversorgung für den Betrieb von Maschinen mit variabler Geschwindigkeit (d. H. Gleichstrommotoren), für elektrochemische Arbeiten und für überlastete Bereiche erforderlich, in denen Speicherbatteriereserven erforderlich sind.

Zu diesem Zweck wird Wechselstrom in der Unterstation in Gleichstrom umgewandelt, indem eine Umwandlungsmaschine verwendet wird, z.

Die Gleichstromversorgung der Unterstation kann erhalten werden in Form von

  • 2-Draht oder
  • 3-Draht zur Verteilung

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.2.1 2-Draht-Gleichstromsystem

Wie der Name schon sagt, besteht dieses Vertriebssystem aus zwei Drähte (+ und -). Eine ist die ausgehende oder positive Leitung und die andere ist die Rückleitung oder negative Leitung. Die Lasten wie Lampen, Motoren usw. sind zwischen den beiden Drähten parallel geschaltet.

Dieses System wird aufgrund geringer Effizienz niemals zu Übertragungszwecken verwendet kann aber zur Verteilung von Gleichstrom eingesetzt werden.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.2.2 3-Leiter-Gleichstromsystem

Es besteht aus zwei äußere und eine mittlere oder neutrale Leitung die an der Unterstation geerdet ist (siehe Abbildung 5). Die Spannung zwischen den Außenteilen ist die doppelte Spannung zwischen Außen- und Neutralleiter.

Der Hauptvorteil dieses Systems ist, dass es verfügbar ist zwei Spannungen an den Verbraucherklemmen zwischen allen äußeren und neutralen und zwischen den äußeren

Lasten, die eine hohe Spannung erfordern (z. B. Motoren), sind über die äußeren Anschlüsse angeschlossen, wohingegen Lampen und Heizkreise, die weniger Spannung benötigen, zwischen entweder der äußeren und der neutralen Position angeschlossen sind.

Potenzial in einem 3-Leiter-System

Abbildung 5 - Potenzial in einem 3-Leiter-System


Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.3 Die gängigsten Vertriebsvereinbarungen

2.3.1 Radiales System

In diesem System strahlen separate Abzweige von einer einzigen Unterstation aus und speisen die Verteiler nur an einem ende. Ein einzeiliges Diagramm eines radialen Verteilungssystems ist in Abbildung 6 dargestellt. Das radiale System wird bei niedriger Spannung eingesetzt und die Unterstation befindet sich im Zentrum der Last.

Dies ist das einfachste Verteilerschaltung und hat die niedrigsten Anschaffungskosten.

Radiales Verteilungssystem

Abbildung 6 - Radialverteilungssystem

Es weist jedoch die folgenden Nachteile auf.

  1. Das Ende des Verteilers, das der Einspeisestelle am nächsten liegt, ist stark belastet.
  2. Die Verbraucher sind auf eine einzige Zuführung und einen Verteiler angewiesen.
    Daher jeglicher Fehler am Abzweig oder Verteiler unterbricht die Versorgung der Verbraucher, die sich auf der Fehlerseite befinden, von der Unterstation.
  3. Die Verbraucher am fernen Ende des Verteilers wären bei Spannungsänderungen des Verteilers starken Spannungsschwankungen ausgesetzt.

Aufgrund dieser Einschränkungen wird dieses System nur für kurze Strecken verwendet. Das Radialsystem kann erweitert werden, indem mehrere Laterale und Sub-Laterale eingeführt werden.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.3.2 Ringleitungssystem

In diesem System Die Primärdaten von Verteilungstransformatoren bilden eine Schleife. Die Schleifenschaltung beginnt an den Sammelschienen der Unterstation, führt durch den zu bedienenden Bereich und kehrt zur Unterstation zurück.

Das einzeilige Diagramm des Ringsystems ist in Abbildung 7 dargestellt.

Ring-Hauptsystem

Abbildung 7 - Ringsystem

Das Ringleitungssystem hat folgende Vorteile:

  1. An Verbraucherterminals treten weniger Spannungsschwankungen auf.
  2. Das System ist sehr zuverlässig, da jeder Verteiler über zwei Zuführungen zugeführt wird. Bei einem Fehler in einem Abschnitt des Abgangs bleibt die Versorgung erhalten.

Angenommen, ein Fehler tritt an einem beliebigen Abschnitt der Zuführung auf. Dann kann der fehlerhafte Abschnitt der Zuführung für Reparaturen isoliert werden, und gleichzeitig wird die Versorgung der Verbraucher über die andere Zuführung zu allen Verbrauchern aufrechterhalten.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


2.3.3 Zusammengeschaltete Stromsysteme

Wenn der Speisering von zwei oder mehr als zwei Quellen gespeist wird, wird er aufgerufen Verbundsystem. Das Einleitungsdiagramm eines verbundenen Systems ist in Abbildung 8 dargestellt.

Verbundene Stromversorgungssysteme

Abbildung 8 - Zusammengeschaltete Stromsysteme

Das Verbundsystem hat folgende Vorteile:

  1. Es erhöht die Servicezuverlässigkeit.
  2. Jeder Bereich, der von einer Erzeugungsstation während Spitzenlaststunden zugeführt wird, kann von der anderen Erzeugungsstation zugeführt werden. Dies reduziert die Reserveleistung und erhöht die Effizienz des Systems.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


3. Spannungsabfallberechnung im DC-System

Der Spannungsabfall im Verteilungssystem wird berechnet durch Befolgen des Ohm'schen Gesetzes. Betrachten wir ein einfaches System für die radiale Verteilung, wie in Abbildung 9 dargestellt.

Radiales DC-Verteilersystem mit konzentrierter Last

Abbildung 9 - Radiales DC-Verteilersystem mit konzentrierter Last

Das System hat konzentrierte Last ichein, ICHb, ICHc, ICHd und iche am Ladepunkt A, B, C, D und E beziehungsweise. Der Widerstand der verschiedenen Abschnitte wurde in der obigen Abbildung 5 gezeigt.

Der Feeder wird bei eingezogen Punkt o. Die Spannungen an verschiedenen Knoten seien Vein, Vb, Vc, Vd und Ve und der Feeder wird am eingezogen Spannung VO . Daher ist der Spannungsabfall gegeben durch:

VDGesamt = VDOA + VDAB + VDBC + VDCD + VDDE

Strom fließt in Abschnitten:

  • Der Strom, der in der Sektion fließt "OA" ist: ichoa = Ichein + Ichb + Ichc + Ichd + Iche
  • Der Strom, der in der Sektion fließt "AB" ist: ichab = Ichb + Ichc + Ichd + Iche
  • Der Strom, der in der Sektion fließt "BC" ist: ichbc = Ichc + Ichd + Iche
  • Der Strom, der in der Sektion fließt 'CD' ist: ichCD = Ichd + Iche
  • Der Strom, der in der Sektion fließt "DE" ist: ichde = Iche

Der gesamte Spannungsabfall ist daher gegeben durch:

VDGesamt = IchoaRoa + IchabRab + IchbcRbc + IchCDRCD + IchdeRde

Ebenso können wir den Spannungsabfall für bestimmenAC-Verteilungssystem. In vielen Fällen ist die Belastung im System nicht konzentriert, es kann sich entweder um eine gleichmäßige Belastung oder um eine Kombination aus gleichmäßiger und konzentrierter Belastung handeln.

Wenn die Last gleichmäßig ist, wird der Spannungsabfall für eine sehr kleine Länge der Zuführung berechnet, wie z dx und dann über die gesamte Länge integrieren.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


4. Anforderungen an ein gutes Vertriebssystem

Es ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, um eine Stromversorgung innerhalb der Anforderungen verschiedener Verbrauchertypen aufrechtzuerhalten. Einige Anforderungen an ein gutes Vertriebssystem sind:

  • Richtige Spannung,
  • Verfügbarkeit von Strom bei Bedarf und
  • Zuverlässigkeit.

Richtige Spannung

Eine wichtige Anforderung an ein Vertriebssystem ist Spannungsschwankungen an den Verbraucherklemmen sollten so gering wie möglich sein. Die Spannungsänderungen werden im Allgemeinen durch die Änderung der Belastung des Systems verursacht. Niedrige Spannung führt zu Einnahmeverlusten, ineffizienter Beleuchtung und möglicherweise zu Motorausbrüchen.

Bei hoher Spannung brennen die Lampen dauerhaft aus und können zum Ausfall anderer Geräte führen.

Daher sollte ein gutes Vertriebssystem gewährleistet sein die Spannungsschwankungen an den Verbraucherklemmen innerhalb zulässiger Grenzen liegen. Die gesetzliche Grenze der Spannungsschwankungen liegt bei ± 5% des Nennwerts an den Terminals der Verbraucher.

Wenn also die angegebene Spannung 230 V beträgt, dann die höchste Spannung des Verbrauchers sollte 242 V nicht überschreiten während die niedrigste Spannung des Verbrauchers sollte nicht weniger als 218 V betragen.


Verfügbarkeit von Strom bei Bedarf

Den Verbrauchern muss Strom in beliebiger Höhe zur Verfügung stehen, die sie von Zeit zu Zeit benötigen. Zum Beispiel können Motoren gestartet oder heruntergefahren werden, Lichter können ein- oder ausgeschaltet werden. ohne Vorwarnung an die Elektrizitätsversorgungsgesellschaft. Da elektrische Energie nicht gespeichert werden kann, kann das Verteilersystem am meisten Lastanforderungen der Verbraucher decken.

Dies macht es erforderlich, dass das Betriebspersonal kontinuierlich Lastmuster untersuchen muss, um im Voraus die wesentlichen Laständerungen vorherzusagen, die den bekannten Zeitplänen folgen.


Zuverlässigkeit

Die moderne Industrie ist für ihren Betrieb fast auf elektrische Energie angewiesen. Häuser und Bürogebäude werden durch elektrische Energie beleuchtet, beheizt, gekühlt und belüftet. Das verlangt nach zuverlässiger Service.

Leider ist elektrische Energie wie alles andere, was vom Menschen gemacht wurde kann niemals absolut und zu 100% zuverlässig sein.

Die Zuverlässigkeit kann jedoch erheblich verbessert werden durch:

  1. Vernetztes System
  2. Zuverlässiges automatisches Kontrollsystem
  3. Bereitstellung zusätzlicher Reservemöglichkeiten.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑


5. Überlegungen zum Design

Gute Spannungsregelung eines Verteilernetzesist wahrscheinlich der wichtigste Faktor, der den Verbrauchern gute Dienste leistet. Zu diesem Zweck muss die Auslegung von Zuführungen und Verteilern sorgfältig geprüft werden.


Feeder

Eine Speiseleitung ist unter dem Gesichtspunkt ihrer Stromtragfähigkeit ausgelegt, während die Berücksichtigung des Spannungsabfalls relativ unwichtig ist. Dies liegt daran, dass der Spannungsabfall in einer Zuführung kompensiert werden kann mittels Spannungsregeleinrichtungen an der Unterstation.


Vertriebspartner

Ein Verteiler ist aus der Sicht des Spannungsabfall drin. Dies liegt daran, dass ein Verteiler die Verbraucher mit Strom versorgt und die Spannungsschwankungen an den Verbraucherklemmen gesetzlich begrenzt sind (± 6% des Nennwerts).

Die Größe und Länge des Verteilers sollte z die Spannung an den Verbraucherklemmen liegt innerhalb der zulässigen Grenzen.

Gehen Sie zurück zum Inhalt ↑

Referenz // Notizen zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie durch die Abteilung Elektrotechnik; Veer Surendra Sai Universität für Technologie; Burla

Bemerkungen: