Споживання електроенергії

• Необхідність збільшення напруги ЛЕП при збільшенні потужності, що передається

Напруга генераторів електростанції з технічних причин відносно невелика (20–30 кВ), а їхня потужність досягає сотень мегават. Тому значення струмів у цих генераторах може досягати десятків тисяч ампер. Передача таких струмів на великі відстані практично неможлива, оскільки для цього потрібні були б проводи дуже великих перерізів.

Щоб передача електричної енергії була економічно вигідною, необхідно зменшити втрати від нагрівання проводів. Це досягається передачею електроенергії на великі відстані при високій напрузі. Справа в тому, що при підвищенні напруги ту ж саму енергію можна передавати при меншій силі струму, що приводить до зменшення нагрівання проводів, а отже, до зменшення втрат енергії. На практиці при передачі електроенергії користуються напругою 110, 220, 330, 500, 750, 1150 і 1500 кВ. Чим довша лінія електропередачі, тим вища напруга в ній використовується.

Генератори змінного струму на електростанціях дають напругу декілька кіловольт.

Перебудова генераторів на більш високу напругу складна – у цьому випадку потрібна була б особливо висока якість ізоляції всіх частин генератора, що знаходяться під струмом. Тому при передачі електроенергії на більшу відстань доводиться підвищувати напругу за допомогою трансформаторів, що встановлюються на відповідних підстанціях.

З ростом потужностей напруги ЛЕП мають збільшуватися. Типові напруги ЛЕП дорівнюють 110, 220, 330, 500, 750 кВ та вибираються залежно від потужності, що передається, та довжини лінії. Розподільчі мережі (від трансформаторів, підключених до ЛЕП, до трансформаторів, від яких живляться споживачі) мають напругу 110, 35, 10, 6 кВ.

 Падіння та втрата напруги у лініях електропостачання

У проводах відбувається падіння напруги, що пропорційне струму та опору лінії. Напруга на затискачах споживача U менша від напруги на затискачах джерела U₁. Різниця ∆U = U₁ – U називається втратою напруги.

Втрату напруги часто виражають у відсотках від номінального значення напруги споживача ∆U/U · 100.

При заданій напрузі джерела від втрати напруги залежить напруга на затискачах споживача, тому значення втрати напруги суворо регламентується. У лініях, по яких здійснюється живлення силового навантаження (електродвигуни, гальванічні ванни та ін.), допускається втрата напруги, що не перевищує 6 % від номінальної напруги споживача. В освітлювальних мережах допускається втрата напруги не більше 2,5 %. Залежно від конкретних умов можуть бути встановлені й інші граничні значення втрати напруги.

Недотримання норм втрати напруги призводить до порушення роботи споживачів, зменшення пускових та обертальних моментів двигунів, зміни світлового потоку освітлювальних установок. Наприклад, при зменшенні напруги на 10 % світловий потік ламп розжарювання зменшується на 1/3. Незначне підвищення напруги відносно номінальної призводить до різкого скорочення строку служби ламп розжарювання.

У колах постійного струму визначення падіння напруги та її втрати збігаються: ∆U = IR_пр, де I – струм у лінії; R_пр – опір проводу лінії.

Дещо складніше виглядає залежність у колах змінного струму.