Пожарная безопасность электросетей

Электрическая сеть — совокупность подстанций, распределительных  устройств и соединяющих их линий  электропередачи, предназначенная  для передачи и распределения  электрической энергии.

Электрические сети принято классифицировать по назначению (области применения), масштабным признакам, и по роду тока.

Назначение, область применения

Сети общего назначения: электроснабжение бытовых, промышленных, сельскохозяйственных и транспортных потребителей.

Сети автономного электроснабжения: электроснабжение мобильных и автономных объектов (транспортные средства, суда, самолёты, космические аппараты, автономные станции, роботы и т. п.)

Сети технологических объектов: электроснабжение производственных объектов и других инженерных сетей.

Контактная сеть: специальная сеть, служащая для передачи электроэнергии на движущиеся вдоль неё транспортные средства (локомотив, трамвай, троллейбус, метро).

Масштабные признаки, размеры сети

Магистральные сети: сети, связывающие отдельные регионы, страны и их крупнейшие источники и центры потребления. Характерны сверхвысоким и высоким уровнем напряжения и большими потоками мощности (гигаватты).

Региональные сети: сети масштаба региона (в России - уровня субъектов Федерации). Имеют питание от магистральных сетей и собственных региональных источников питания, обслуживают крупных потребителей (город, район, предприятие, месторождение, транспортный терминал). Характерны высоким и средним уровнем напряжения и большими потоками мощности (сотни мегаватт, гигаватты).

Районные сети, распределительные  сети. Имеют питание от региональных сетей. Обычно не имеют собственных источников питания, обслуживают средних и мелких потребителей (внутриквартальные и поселковые сети, предприятия, небольшие месторождения, транспортные узлы). Характерны средним и низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (мегаватты).

Внутренние сети: распределяют электроэнергию на небольшом пространстве — в рамках района города, села, квартала, завода. Зачастую имеют всего 1 или 2 точки питания от внешней сети. При этом иногда имеют собственный резервный источник питания. Характерны низким уровнем напряжения и небольшими потоками мощности (сотни киловатт, мегаватты).

Электропроводка: сети самого нижнего уровня — отдельного здания, цеха, помещения. Зачастую рассматриваются совместно с внутренними сетями. Характерны низким и бытовым уровнем напряжения и маленькими потоками мощности (десятки и сотни киловатт).

Род тока

Переменный трёхфазный ток: большинство сетей высших, средних и низких классов напряжений, магистральные, региональные и распределительные сети. Переменный электрический ток передаётся по трём проводам таким образом, что фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на 120°. Каждый провод и переменный ток в нём называются «фазой». Каждая «фаза» имеет определённое напряжение относительно земли, которая выступает в роли четвёртого проводника.

Переменный однофазный ток: большинство сетей бытовой электропроводки, оконечных сетей потребителей. Переменный ток передаётся к потребителю от распределительного щита или подстанции по двум проводам (т. н. «фаза» и «ноль»). Потенциал «нуля» совпадает с потенциалом земли, однако конструктивно «ноль» отличается от провода заземления.

Постоянный ток: большинство контактных сетей, некоторые сети автономного электроснабжения, а также ряд специальных сетей сверхвысокого и ультравысокого напряжения, имеющих пока ограниченное распространение.

Структура сети

Электрическая сеть может иметь очень сложную  структуру, обусловленную территориальным  расположением потребителей, источников, требованиями надёжности и другими  соображениями. В сети выделяют линии  электропередачи, которые соединяют  подстанции. Линии могут быть одинарными и двойными (двухцепными), иметь ответвления (отпайки). К подстанциям, как правило, подходит несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями. Для соединения линий и оборудования внутри подстанций используются электрические коммутаторы (англ. Commutator (electric)) различных типов.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема, представляющая три  провода трёх фаз в виде одной  линии. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Структура сети электроснабжения может динамически  изменяться путём переключения коммутаторов. Это необходимо для отключения аварийных  участков сети, для временного отключения участков при ремонте. Структура  сети также может быть изменена для  оптимизации электрического режима сети.

Основные компоненты сети

Сеть электроснабжения характерна тем, что связывает территориально удалённые пункты источников и потребителей . Это осуществляется при помощи линии электропередачи — специальных инженерных сооружений, состоящих из проводников электрического тока (провод — неизолированный проводник, или кабель — изолированный проводник), сооружений для размещения и прокладки (опоры, эстакады, каналы), средств изоляции (подвесные и опорные изоляторы) и защиты (грозозащитные тросы, разрядники, заземление).

Защита электрической  сети

        система мероприятий, предотвращающих  и ограничивающих развитие аварии  на линиях электропередачи и  электрических подстанциях. Имеет  целью обеспечить надёжность  снабжения потребителей электрической  энергией должного качества. Подавляющее  количество электроэнергии распределяется  через электрической сети общего пользования. Защита таких сетей имеет важное значение для нормального электроснабжения промышленности, сельского хозяйства, ж.-д. транспорта и др. потребителей и непрерывно совершенствуется. В той или иной мере защищают все электроустановки, в том числе и автономные источники электрической энергии с их малыми сетями.

Электрическую сеть общего пользования необходимо защищать от перегрузки, перенапряжений и от коротких замыканий, опасных  для сети, от повреждения изоляционных и поддерживающих конструкций и  обрывов проводов. Опасные явления  возникают как вследствие атмосферных  воздействий (например, удара молнии), так и в результате изменения  состояния самой сети, например пробоя изоляции или преднамеренного отключения ненагруженной линии передачи. Повреждение  изоляции может быть вызвано старением  материала или внешними причинами. Поддерживающие конструкции (опоры, траверсы, арматура изоляторов и т.п.) ломаются под действием ветра, от гололёда, подвергаются коррозии. Возможны случаи пережога проводов током и обрыва их, например от вибрации. Причинами  аварии могут быть неправильное действие автоматических устройств в сети и ошибки обслуживающего персонала. При огромных масштабах современных  электрических сетей, состоящих  из десятков тысяч км линий электропередачи  разных напряжений, тысяч электрических  подстанций, практически невозможно избежать опасных ситуаций. Если авария всё же возникает, то свести к минимуму её вредные последствия должна З. э. с. Для этого необходимо как можно быстрее отключить поврежденный элемент (участок) сети, не затрагивая при этом соседние участки, а потребителей перевести на питание от резервных источников. Однако по экономическим соображениям бесперебойное электроснабжение, достигаемое автоматическим включением резерва гарантируется не всем потребителям.

Защита от перегрузок в электрических сетях  с напряжением до 1000 в осуществляется с помощью плавких предохранителей или автоматических выключателей.

В электрических  сетях с напряжением свыше 1000 в от тепловой перегрузки защищают трансформаторы и отдельные подземные (кабельные) линии, которые работают в условиях систематических перегрузок.

Изоляция  подземных линий, трансформаторов  и различных аппаратов обычно выполняется из твёрдых и жидких диэлектриков (См. Диэлектрики), которые  подвержены старению. В этих устройствах  возможен пробой изоляции при рабочем  напряжении; аналогичное явление  может иметь место в изоляторах воздушной линии. Основное средство предотвращения аварий от повреждения  изоляции — профилактика, т. е. периодический  контроль за состоянием изоляции с целью выявления дефектов и своевременной замены или ремонта изоляционных конструкций.

З. э. с. от коротких замыканий занимает важнейшее место в системе защитных мероприятий. Короткие замыкания являются основным видом аварии в электрических сетях. Защитные мероприятия развиваются в двух направлениях: возможно более быстрое отключение поврежденного участка сети и искусственное ограничение силы тока короткого замыкания.

З. э. с. от перенапряжении включает защиту от атмосферных перенапряжений, возникающих при разряде молнии в токопроводящие части электрической  установки или вблизи неё в  землю (см. Грозозащита), и защиту от внутренних перенапряжений, вызываемых преднамеренными или случайными изменениями состояния сети, например вследствие срабатывания выключателя или электрического пробоя изоляции на каком-либо участке сети. Перенапряжение — временный избыток энергии электромагнитного поля на участке сети. З. э. с. сводится к тому, чтобы путём аккумулирования или рассеяния избыточной энергии обезопасить изоляционные конструкции от электрического пробоя.

Опоры и поддерживающие провод конструкции защищают от атмосферного воздействия, а также от агрессивной  биосферы (грибков, бактерий, насекомых) с помощью пропитки деревянных частей или антикоррозионных покрытий металлических  конструкций. Принимаются также  специальные меры для защиты воздушных  линий от пожаров на трассе, от падения  деревьев, от снежных и каменных лавин, от весеннего ледохода (вблизи рек) и др. В частности, вдоль трассы линии устанавливается охранная зелёная зона шириной от 20 до 100 м  в зависимости от значения рабочего напряжения.