Відмінності енергосистеми Європи від Північної Америки
Для обох систем основне обладнання аналогічно: провідники, кабелі, ізоляція, розрядники, регулятори і трансформатори. Обидві системи радіальні, рівні напруги і потужність схожі.
Основні відмінності полягають в структурах систем.
Мал. 1. Розподільні мережі в Північній Америці і Європі
На малюнку 1 зображено дві системи. У порівнянні з моделлю мережі Північної Америки, в Європейській розподільної мережі використовуються більш потужні трансформатори, і кількість споживачів на 1 трансформатор також більше. У Європі використовуються трифазні трансформатори з номінальною потужністю близько 300 - 1000 кВА, набагато більшою, ніж для типових однофазних трансформаторів в Північній Америці з номінальною потужністю 25 або 50 кВА.
У Північній Америці стандартизоване напруга у вторинній мережі становить 120/240 В. У результаті, падіння напруги визначає протяжність вторинної мережі для побутових потреб і не перевищує 250 футів (76,2 м). В Європі вторинна мережа прокладається на відстань до 1 милі (1609,34 м).
Рівень вторинної напруги в Європі значно вище і в багатьох країнах досягає рівня 220, 230 або 240 В.
Завдяки тому, що напруга в 2 рази вище, споживану навантаження можна збільшити в 4 рази при тій же довжині мережі. Так як трифазна система дозволяє в 2 рази збільшити протяжність розподільчої мережі в порівнянні з однофазної системою, в результаті виходить, що в Європі можна прокладати розподільні мережі в 8 разів більше протяжні в порівнянні з Америкою, при цьому дотримуючись вимог по перевантаженню і падіння напруги.
В європейських системах іноді зустрічаються випадки використання однофазних систем для харчування сільських споживачів, причому такі системи виконані на базі двообмоткових однофазних трансформаторів, з'єднаних пофазно.
У проектах Північної Америки живлять лінії вторинної мережі використовуються як основні гілки системи. В європейських проектах такий підхід використовується не часто, більш того, не дуже активно використовуються і реклоузери.
Деякі відмінності в енергосистемах зводяться до відмінностей у величині навантаження і інфраструктурі. В Європі автомобільні дороги, будівлі і споруди будувалися в зонах з розвиненою електричною системою, тому проекти доводилося «підганяти» під існуючу схему. Вторинна мережа зазвичай прив'язана до будівель.
У Північній Америці більшість доріг і електричних схем проектувалося одночасно. Крім того в Європі житлові будинки розташовані щільніше один одному, і самі по собі вони менше, ніж удома в Північній Америці. Кожна система має свої переваги.
Перерахуємо кілька позитивних відмінностей між розподільними мережами.
Енергосистема Європи, як правило, дорожче ніж Північноамериканська, але потрібно враховувати велику кількість змінних. В результаті порівняти їх за конкретними параметрами дуже складно.
Первинне обладнання в Європі в основному дороге, особливо для зон, в яких можна застосовувати однофазні системи.
Північноамериканська система більш гнучка, якщо аналізувати рівень високої напруги, а Європейська - у вторинній частини розподільних мереж. Міських мереж Європейська система дає переваги як раз в гнучкості вторинних мереж. Наприклад, трансформатори можуть встановлено бути в більш оптимальних місцях. Для сільських мереж і територій з розосереджених навантаженням схема первинної мережі Північної Америки виявляється більш оптимальною.
Розподільні мережі Північної Америки трохи краще підходять для розвитку в частині збільшення кількості споживачів, удосконалення та розширення.
Багаторазово заземлена нейтраль в Північноамериканської первинної розподільчої мережі дає багато переваг з точки зору безпеки. РЗА стає більш чутливою до КЗ, а нейтраль діє як фізичний бар'єр, так само запобігаючи виникненню небезпечної напруги дотику під час КЗ.
Перевага Європейських систем полягає в тому, що в них легше виявити короткі замикання через високий перехідний опір.
Як правило, аварії в Північноамериканської системі рідше призводять до перебоїв електропостачання. В результаті моделювання в Nguyen et al. (2000) двох енергосистем з'ясувалося, що перебої електропостачання в Європі відбуваються на 35% частіше.
Хоча Європейські системи мають менше первинних розподільних мереж, майже всі вони являють собою одну живильну магістраль. Втрата основного фідера призводить до відключення всіх споживачів. Європейській системі потрібна більша кількість комутаційних апаратів і інших механізмів для підтримки такого ж рівня надійності.
Як правило, в Європейській системі зниження напруги і короткочасних відключень менше. В Європейській системі менше впливів, що відбуваються в первинній системі, які можуть привести до меншої кількості короткочасних перебоїв електропостачання в порівнянні з Північноамериканської системою, що використовує запобіжники.
Трипровідна система, яка використовується в Європі, допомагає уникнути падіння напруги при однофазних КЗ на землю.
Петля короткого замикання через високий перехідний опір, що виникає з вини білок, не призводить до такого падіння напруги як металеві КЗ в системі з заземленою нейтраллю. Навіть при КЗ фазного проводу на нульовий, схема з'єднання обмоток трансформатора трикутник-зірка забезпечує більш високу стійкість до падіння напруги, особливо, якщо силовий трансформатор заземлений через активний опір або реактор.
Європейські системи мають менше первинних розподільних мереж, що дає їм естетичне перевагу: вторинні мережі простіше прокласти під землею або вписати в навколишнє оточення. За рахунок менших площ для розміщення трансформаторів і більшої довжини вторинних мереж, розміщення кабельних мереж стає простіше.
З огляду на структуру вторинної частини системи електропостачання Європи, можна зробити висновок, що електроенергію викрасти дуже легко. Розвинені країни гостріше інших відчувають цю проблему. ЛЕП вторинних мереж часто підвішуються на опори або прокладаються на дахах будівель, тому не потрібно великих навичок для підключення до мережі.
За межами Європи і Північної Америки застосовуються аналогічні підходи до зведення розподільних мереж. Застосування таких же підходів до створення таких систем можна знайти і в колишніх колоніях. У деяких регіонах світу використовується щось середнє між двома принципами побудови розподільних мереж.
Найжахливіше рішення - застосування європейського підходу в частині проектування вторинної системи і використання рівня напруги 120 В. Вторинні розподільні мережі мають обмеження по довжині поряд з більш високою вартістю монтажу Європейських первинних мереж. Вторинні мережі більш високої напруги досліджувалися в Північної Америки для досягнення більшої гнучкості, але не застосовувалися. Такі вторинні мережі дозволяють розширити використання вторинних мереж, що спрощує прокладку кабелів і зменшує вартість.
Свіже рішення для розподільної системи - до кінцевого споживача передається енергія з напругою 600 В, а в кожному домі електронний трансформатор знижує напругу до 120/240 В. [ EEP - Electrical engineering portal ]