Для электропитания силовых установок применяют напряжения до 1000 В и свыше 1000 В. Применение напряжения свыше 1000 В, как правило, происходит в установках большой мощности (электродвигатели мощностью более 500 кВт) или в специальных электроустановках (высокочастотные печи). Напряжение питание таких потребителей, как правило, составляет 6-10 кВ.
Для большинства не специализированных и не сверхмощных электроприемников как промышленных, так и городских электросетей напряжение питания наиболее целесообразное 380/220 В при использовании трансформаторов с глухозаземленной нейтралью. Но все же для некоторых отраслей промышленности, например нефтедобывающей и угольной, при использовании относительно больших по мощности электродвигателей могут применять напряжения питания 660 В.
Питание электроприемников осветительных или силовых нагрузок могут осуществлять от общих или раздельных трансформаторов, но питание от общих трансформаторов имеет некоторые плюсы:
- Схема электрическая подстанции упрощается, уменьшаются габариты и количество оборудования, вследствии снижается цена постройки подстанции;
- При равных нагрузках снижается количество трансформаторов, что тоже влечет за собой удешевление постройки подстанций;
Но вместе с плюсами приходят и минусы, а именно:
- При совместном питании коэффициент мощности всегда ниже единицы. При этом потеря напряжения в сети составит примерно 1,5% — 3%, что вызвано наличием потерь в реактивном сопротивлении трансформатора. Это также повлечет за собой увеличение сечения проводов освещения и силовых установок;
- При питании от общих трансформаторов с напряжением вторичным 380/220 В и в качестве осветителей применены обычные лампы накаливания 220 В, которые имеют светоотдачу на 10-12% ниже чем лампы с напряжением 127 В. Соответственно это повлечет увеличения расхода электрической энергии на 10-12%;
- При прямом пуске асинхронных или синхронных машин большой и средней мощности вследствие больших пусковых токов напряжение на трансформаторе будет снижаться, что повлечет за собой его снижение и на других установках. Из-за этого может возникнуть мигание ламп, что вредно для человеческого зрения. Поэтому ПУЭ накладывает ограничение на резкие изменения напряжений на лампах рабочего освещения;
ГОСТ 13109-97 регламентирует допустимые колебания напряжения на зажимах радиоприборов и приборов освещения (Vt %). Данную величину можно определить по формуле:
Где: Δt – средний час интервал между колебаниями напряжения, мин; n – число колебаний в час.
При совместном питании электрооборудования довольно трудно поддерживать уровень напряжения в необходимых пределах как в часы пиковых нагрузок, так и в часы малых нагрузок;
Однако данные недостатки вполне возможно устранить с помощью различных технических средств.
Снижения колебания в осветительной нагрузке возможно достигнуть путем подключения электроприемников большой мощности, порядка 40-60% мощности питающего трансформатора, к другому трансформатору. При использовании лишь одной трансформаторной подстанции необходимо произвести расчет просадок напряжений при запуске электродвигателей и в случае больших суммарных пусковых токов принять меры к их ограничению. Существенно будут снижаться колебания в сети при подключении электродвигателей через различные управляемые преобразователи (устройства плавного пуска и преобразователи частоты для машин переменного тока и тиристорные преобразователи для машин постоянного тока), или же использовании реакторов и автотрансформаторов при пуске. Иногда достаточно просто увеличить сечение кабеля или мощность питающего трансформатора.
Однако при смешанном питании все же применяют раздельные шины питания – одни для силовых электроустановок, а другие для осветительных. И чаще всего от шин низшего напряжения подстанции, что способствует поддержанию нормального напряжения на зажимах осветительных приборов.
Что касается питания сетей 220/127 В, то они применяются крайне редко и работают в основном на предприятиях старой постройки, где реконструкция электросетей не проводилась. Стоит также отметить, что мощное развитие газоразрядных и светодиодных ламп с напряжением питания 220 В сняло необходимость в применении электросетей 220/127 В.
Многочисленные технико-экономические расчеты и длительное изучение позволило сделать вывод, что применение совмещенного питания (от общих трансформаторов) более целесообразно и получило повсеместное распространение как в городских электроустановках, так и в промышленных.
