Фидер в электроэнергетике: что это, принцип действия, разновидности

Происхождение термина

Одним из участков в электрической сети является проводное соединение, которое с одного конца связано с шинами подстанции. По сути, оно питает электроэнергией ту часть электрической сети, которая соединена с другим концом этого соединения. В английском языке такое действие называется feed. Соответственно, непосредственный исполнитель оного будет называться feeder. А термин «фидер» — это уже на русском языке. Получается так, что с одного конца фидера расположена подстанция, а с другой стороны довольно много прочих элементов и электрических цепей.

К шинам подстанции фидер присоединен через выключатель F (см. изображение далее). С другой стороны также необходим выключатель, который является частью распределительной сети. Для всего участка сети, который начинается от выключателя F и распространяется вправо на изображении, показанном далее, может применяться определение «фидер» в широком понимании этого термина. Однако непосредственно фидером является электрический соединитель, связанный с выключателем F и выключателем подстанции ТП-1.

В этом более узком понимании термин «фидер» в электроэнергетике наиболее часто применяется в кабельных сетях. Например, могут быть такие сообщения:

• Фидер поврежден. Следовательно, неисправность появилась именно в самом проводнике (фидере) между выключателями F и на подстанции ТП-1. Этот участок называется головным.
• Когда говорится о том, что фидер отключался, или появилось повреждение в фидерной сети в таком-то кабеле. То есть это повреждение возникло за пределами головного участка.
• когда упоминается отключение фидера, означающее, что выключатель F сработал и прекращено электроснабжение фидерной сети, состоящей из подстанций, питаемых этим фидером.
• При упоминании снятия нагрузки фидера с подстанции, что означает снятие нагрузки всей фидерной сети с подстанции.

Что такое фидер в электрике?

На самом деле есть несколько вариантов понятия этого слова. Так что это такое и как выглядит электрический фидер? Это может быть сеть, которая питает трансформаторные подстанции, соединяющая их с определенным выключателем, что используется в магистралях от 6 до 10 кВ. Если поврежден кабель, который соединяет трансформатор с выключателем, то имеется в виду, что поврежден электрический фидер.

В электрике данный термин вспоминается в том случае, когда на подстанции отключается общий выключатель, оставляющий без питания все трансформаторы. Тогда работники говорят, что нагрузка на электросеть снята. Схема ниже показывает, что собой представляет подобное приспособление и где оно размещается:

Существует много мнений относительно того, какую часть линий стоит называть фидерами. Или же это будет вся питающая линия, или же это будет лишь главный участок, который доходит до первой подстанции? Общий смысл подразумевает полностью всю сеть, идущую от оборудования к подстанции. Если рассматривать более узко, то это часть кабеля, который идет до первого трансформатора. Этот термин считается более подходящим для кабельных сетей. В ВЛЭП как такового главного участка нет, так как кабеля идут радиально и обозначаются простыми номерами.

Если смотреть обозначения по отраслям, то в электроэнергетике электрический фидер – это воздушна линия, которая соединяет две подстанции между собой или соединяет подстанцию с распределительным механизмом. При этом, не стоит забывать про тот факт, что данное устройство имеет связь с питанием, которое подается на электрооборудование. Поэтому его еще принято называть магистралью, которая осуществляет соединение подстанции непосредственно с распределительным узлом.

В случае же когда проектируется электросеть, то таким определением называют кабель, через который идет питание к потребителю от распределительного устройства. Или же питание может поступать от одного распределительного узла к другому. Те же линии, что отводятся дальше распределительного устройства, носят название «ответвление».

Электрические фидеры могут быть двух видов: кабельными и воздушными. Но это не меняет тот факт, что они служат соединением между сборными шинами, которые присутствуют в распределительных узлах подстанций (будь то преобразовательная или трансформаторная) и непосредственно самой электрической сети (потребительской или распределительной).

Например, в электроснабжении такое определение получил участок тяговой сети, который объединяет тяговую подстанцию с кантатной электросетью благодаря шинам напряжения. Электрический фидер снабжается специальным защитным приспособлением, которое защищает от перегрузок и коротких замыканий благодаря наличию автоматических выключателей. Эти выключатели отключают контактную сеть, если возникает превышение номиналов защиты. Сделать это может и высоковольтный разъединитель.

Оборудование, которое имеет непосредственное отношение к данному приспособлению, носит название фидерное оборудование. Например, это может быть фидерная автоматика или разъединитель и фидерная защита. Электрический фидер в электричестве может еще носить название перегонного или стационарного. Только это если его использовать в тяговых электросетях. Да и зависеть это будет от тех потребителей, которые получают питание сети по определенному фидеру. В таких случаях каждая линия получает свой личный номер.

Следует отметить, что такое понятие можно спокойно заменить на простое слово «ЛЭП», так как приспособление является своего рода разновидностью линии электропередач. И, несмотря на то, что такая линия считается главной, она определяется и как участок электросети, что соединяет между собой определенное количество удаленных устройств с основной линией питания.

То есть, если говорить более точно, то фидером называют ЛЭП, которая соединяет первичный узел распределения с вторичным узлом или с большим количеством устройств-распределителей. Также он может выступать в роли соединения вторичного устройства-распределителя с одним или несколькими потребителями. Надеемся, теперь вам стало понятно, что такое фидер электрический!

Составляющие

Что такое фидер в электрике. Поскольку он является главным проводником, то от него питание подается к основному центру нагрузки и далее на распределитель (обычно трёхфазный, четырёхпроводной). Далее нагрузка поступает в обслуживающую сеть, к которой уже подсоединены непосредственные потребители (смотреть рисунок 2).

Рисунок 2. Элементы внутренней фидерной линии

Фидеры в электрике проектируются на основе токонесущей способности проводников, а их расчёты производятся по известным значениям падения напряжения и длительности линии (максимально — до 12…15 км).

В состав линии включают не все проводники. Те из них, которые находятся между точкой обслуживания и устройствами, предназначенными для отключения потребителя, являются служебными проводниками. Тут применяются специальные правила обслуживания, поскольку они не имеют заземляющих устройств и других защитных приспособлений (кроме тех, которые предусмотрены на первичной стороне вторичного трансформатора).

Фидер для электрика далеко не всегда представляет собой любое внутреннее разветвление, поскольку разветвлённая цепь включает в себя проводники между конечным устройством максимального тока, защищающим цепь, и розеткой (независимо от того, на какой ток рассчитана арматура).

Зачем нужен фидер

Самый наглядный пример — работа тяговых подстанций, за счёт которых функционирует электрический транспорт. В любой сфере главным назначением остаётся передача электроэнергии от источника к потребителю. Потребители бывают разными:

• Распределяющие устройства.
• Подстанции.
• Понижающие трансформаторы.

Фидерную автоматику также устанавливают для защиты от всевозможных перегрузок внутри сети. Обязательно используют приспособления, обеспечивающие дополнительную защиту. Предусмотрена не только основная, но и дополнительная защита. Она нужна, чтобы линия нормально отключилась даже в случае короткого замыкания. На тяговых подстанциях устанавливают большую часть оборудования, фидер обеспечивает максимальную безопасность.

Обустройство передачи электроэнергии

Виды и классификация

Учитывая, что у данного термина несколько определений, то классификацию разумно проводить по области применения, перечислим их:

1. Радиотехника (радиофидер). В данной области под фидером подразумеваются линии, по которым передается радиочастотный сигнал от антенного устройства к приемнику, а также обеспечивается связь между передатчиком и антенной. В данной области также можно встретить следующие термины:

• высокочастотный фидер (коаксиальный кабель);
• фидерный кабель (тоже значение, что и выше);
• фидерный мост (конструкция для кабельной магистрали от антенного комплекса до технического помещения).

1. Производство электроники. Иногда ввод питания на станках ЧПУ называют фидерным вводом. В данном случае имеет место некорректного перевода технической документации к оборудованию, но данный термин прижился и часто используется.
2. Среди рыболовного снаряжения есть фидерная оснастка.
3. Снаряжение для пейнтбола. Данный термин применяется к механизму подачи шариков в маркер, а также контейнеру, где они размещаются.
4. Энергетика. Здесь не все так определенно, поэтому
5. Как уже описывалось выше, в энергетике нет четкого определения термину фидер, поэтому классификация возможна только исходя из практического применения.

Открытые фидеры

Они чаще встречаются в сфере радиотехники и энергетики. Здесь можно увидеть два варианта, каждый со своими особенностями на линии.

• Коаксиальный кабель, у которого сохраняется необходимое волновое сопротивление.

В комплект входят дополнительно разветвители и соединители, фильтры и другие устройства, упрощающие само соединение. Приёмно-передающие устройства благодаря таким кабелям подключаются к антеннам, после чего сигнал переходит от одной части системы к другой.

• Высоковольтные со своим питанием.

От одного преобразующего устройства участок сети идёт к другому. В процессе передачи используется и разнообразное вспомогательное оборудование. Это могут быть электрические шкафы с соответствующим оснащением, понижающие трансформаторы и предохранители, разъединители, автоматические защитные устройства.

Закрытые фидеры

Это отдельная группа фидеров, чаще всего применяется при обустройстве тяговых сетей электротранспорта. Используются так называемые воздушные питающие сети, при обустройстве которых тоже надо учитывать некоторые моменты.

1. Подключение к подстанции и электричеству выполняется за счёт основного фидера.
2. При помощи фидера обратного тока цепь замыкается.
3. Кроме самой линии комплект дополняется специальной защитной аппаратурой. Это касается и резервной автоматики, снимающей напряжение.

Такие тяговые сети являются сложными элементами с конструктивной точки зрения. Тому есть несколько причин:

• Протяжённость контактной сети, отвечающей за электроснабжение.
• Присутствие на линии нескольких единиц контактного состава.
• Отличные режимы работы каждого из компонентов.

Для обесточивания участков приходится время от времени отключать конкретные линии и детали. Это необходимо для грамотного обслуживания и ремонтных работ.

Расширенное количество приспособления для контроля и защиты требуется, чтобы работа системы была стабильнее. Тогда можно не волноваться о количестве поступающей электроэнергии.

Принцип работы

Часто фидеры путают с распределителем, который тоже передаёт энергию от одного участника системы к другому. Фидер отличается отсутствием так называемого промежуточного контроля. На отправляющей и принимающей стороне из-за этого показатели силы тока остаются примерно одинаковыми.

Условия эксплуатации тоже позволяют выделить несколько разновидностей устройств:

• Бытовые или осветительные.
• Для использования в сельском хозяйстве.
• Промышленные электрические.

Приспособления могут быть рассчитаны на сети мощностью от 220 до 380 В.

Назначение фидера влияет на то, какой будет последовательность функционирования. Фидерные линии — часть электрических распределительных сетей. Электрическая схема здания бывает разной, в зависимости от принятых решений на этапе проектирования и строительства. Разные потребители трансформаторного типа подключаются к шинам подачи для реализации различных нагрузок.

От автоматического выключателя выходят проводники распределительных питающих линий. В процессе участвуют подземные кабели, которые называются ещё выходными. Для электрики фидер — часть системы, участвующей в передаче энергии от первичных устройств ко вторичным. При переходе к подстанции напряжение сети может уменьшаться, в зависимости от текущих эксплуатационных условий, в том числе — по электроснабжению.

Практическое применение

Электромонтёры на подстанции используют этот термин в таких случаях:

1. Аварийное выключение высоковольтного выключателя (масляного или вакуумного), отключающего питание первичных обмоток всех понижающих трансформаторов. При передаче смены или описании ситуации электрики говорят, что сработала защита фидера №…
2. Повреждение кабеля, идущего от фидера к трансформатору. В этом случае говорят, что повреждение на линии фидера №…

В этих ситуациях фидер — это часть вводной электросхемы подстанции.

Фидером или фидерной линией называют также линию, идущую от одной подстанции к следующей, а так же распределительный узел. Поэтому термины «фидер», «ЛЭП» и «магистраль» являются взаимозаменяемыми.

Этим термином пользуются не только практикующие электрики. Его применяют так же проектировщики систем электроснабжения. В этом случае фидер — это кабель или воздушная линия, соединяющая два распредузла или распределительное устройство и понижающий трансформатор или другое устройство.

Справка! Линии, отходящие от рапредузла, называются ответвлениями. Они, в свою очередь, являются фидером для следующего узла или потребителя.

И всё-таки, что такое фидер в электрике? Это линия, идущая от одного распредустройства к следующему по цепи или от разъединителя к потребителю.

Она может быть воздушной, кабельной или системой, но для того, чтобы называться фидером линия должна подавать питание от одного аппарата к другому. Цепи, которые служат для включения трансформаторов или секций шин в параллельную работу фидерными линиями не называют.

В качестве примера можно привести систему электроснабжения проводного электротранспорта. Это потребители большой мощности, подключённые к собственной понижающей подстанции.

В данном случае термин «фидер» применяется по отношению к кабельной или воздушной линии, соединяющей трансформатор и контактные провода или, в метро, шины. Соединительные цепи кроме кабелей включают в себя выключатели, разъединители, защитные реле и другую сигнальную аппаратуру.

Фидеры в электротранспорте

Следовательно, качество фидеров и второстепенных линий, которые являются как бы его разветвлениями, — это суть определяющий фактор потерь электроэнергии при увеличении ее потока в этой электросети. Для предохранения фидеров от перегрузки, а также для отключения при выполнении тех или иных работ применяются схемы защиты с использованием коммутаторов. Их параметры зависят в первую очередь от рабочего напряжения. Например, на тяговых подстанциях с напряжением 3,3 кВ каждый выключатель снабжается основной и резервной защитой от коротких замыканий.

Коммутаторами для этих фидеров обычно являются поляризованные выключатели, отличающиеся высокой скоростью работы. Они управляются от схем, которые выполняют функции максимальной токовой импульсной защиты и стандартной токовой защиты. Эти виды защиты делаются основными при коротких замыканиях. Для увеличения надежности применяется резервная защита. Для нормальной работы необходима правильная настройка схем, которые не должны срабатывать от максимальных нагрузок. Для этого используется коэффициент запаса, равный по величине 1,15. Ток срабатывания выключателей фидеров равен произведению величины номинального тока на этот коэффициент.

Фидеры тяговой сети — это наиболее сложная разновидность этих элементов электросетей. Поскольку они расположены соответственно контактным проводам, перемещающийся электровоз или электричка нагружает их один за другим. При этом у ЭПС может быть множество различных нагрузочных режимов, связанных с загруженностью подвижного состава и рельефом местности. К этому добавляются отключения некоторых фидеров в связи с ремонтом или профилактикой. Точность работы защиты фидеров, питающих контактную сеть, имеет важнейшее значение для движения ЭПС.
Основные элементы тяговой подстанции: 1-фидер; 2-контактная сеть; 3-рельсовая сеть; 4-отсасывающая линия

Провод этой сети тонкий и не переносит больших токовых нагрузок. Например, ток силой в 2 кА пережигает его за десятые доли секунды. По этой причине спасти контактную сеть способна только быстродействующая защита со временем отключения фидеров менее 0,14 сек. При этом используются либо вакуумные, либо масляные выключатели. Защита делается из двух ступеней. В ней функционирует телеблокировка и ускоренная токовая отсечка. Конструктивно защита выполнена как отдельное устройство (в сокращении УЭЗФМ), защищающее фидеры, и устанавливается на тяговых подстанциях 25 кВ (его структурную схему смотрите на изображении далее).
Описание работы этой схемы занимает большой объем и, скорее всего, интересно только узкому кругу читателей. По этой причине оно опущено.

Как отображается фидерная линия на схеме

В качестве примера можно рассмотреть часть схемы высоковольтной подстанции, состоящую из трансформатора 154/6кВ Т1 и понижающих трансформаторных подстанций ТП1-ТП3, состоящих из секций шин и не указанных на схеме трансформаторов 6/0,4кВ. Это поможет понять, что такое фидер в электрике.

На данной схеме фидером являются все цепи, присоединённые к ячейке Ф1. Это участки схемы электроснабжения, обозначенные буквами «А» и «В».

Допускается так же считать фидером только цепи, питающие подстанции ТП1-ТП3. На схеме этот участок имеет обозначение «В» и является сетью фидера Ф1.

При необходимости произвести отключение данного участка, то для этого отключается соответствующий выключатель в ячейке. Например, для отключения фидера «В» необходимо отключить выключатель в ячейке Ф1. Если говорят, что повреждён фидер, то при этом подразумевается авария на всём участке «В».

Использование этого термина позволяет указать на участок цепи, но при этом не указывает на место повреждения. Это может быть одна из кабельных линий, разъединитель или выключатель, находящиеся на одной линии.

Для того чтобы избежать путаницы, понятием «фидер» пользуются только в разговорах, а в документах применяются буквенно-цифровая маркировка элементов электросхем.

Как идентифицировать фидерную линию

При наличии фидеров, питаемых от разных систем напряжения, каждый незаземлённый проводник должен быть установлен по фазе или линии на всей её длине: от точки подключения до точки сращивания. Идентификация не заземлённых проводников системы переменного тока может осуществляться с помощью цветовой маркировки, маркировки ленты или других утвержденных средств. Красный цвет разрешается использовать для не заземлённого проводника положительной полярности, а черный цвет — для проводника отрицательной полярности.

За исключением систем повышенной мощности и изолированных систем электропитания, для идентификации не заземлённых проводников переменного тока используют оранжевый цвет. Он разграничивает верхнюю часть четырёх-проводной системы, соединенной треугольником, где заземлена средняя точка однофазной обмотки, от остальной части сети. Если в тех же помещениях присутствует система высокого напряжения (более 220 В), то для маркировки обычных фидерных проводников следует использовать коричневый, оранжевый и жёлтый цвет (смотреть рисунок 4). Маркировочные ленты или другие средства идентификации фидера используются также для различения участков с разными напряжениями.

Рисунок 4. Маркировка проводников фидера с различной полярностью и допустимыми температурами нагрева

Цепи ко всем устройствам, которые требуют электропитания, запускаются от предохранителей или автоматических выключателей. В фидерных цепях используются более толстые кабели, которые проходят от главной входной панели к меньшим распределительным панелям — щитам, являющимися центрами нагрузки. Эти щиты расположены в удаленных частях дома или в хозяйственных постройках, они также используются для перераспределения энергии, например, в гаражах или паркингах.

Как понять сообщения электриков

Мало кто из работников электросетей разговаривает «человеческим языком». Их сообщения надо переводить со специального диалекта на общий». И не каждый из них может внятно рассказать, что именно он вам сообщил, не используя сложные или непонятные слова. Несколько распространенных выражений попытаемся объяснить.

В распределительной сети фидера может быть много разных устройств. Это высоковольтные рубильники (правильное название «коммутационные аппараты»), разрядники, измерительные трансформаторы тока и напряжения, изоляторы, шины. К шинам подключаются кабельные или воздушные линии. И это все может быть названо словом «фидер» для общего определения поврежденного участка. Потом, по мере определения повреждения, участок конкретизируется. Но вначале говорят «отключился четвертый фидер» или «поврежден четвертый фидер». Когда причину отключения выяснили, и это кабель или одно устройств на ТП, могут уточнить, что повреждение «в сети фидера» или «фидерной сети» и далее уточняют, что именно неисправно — фидерный кабель, фидерный автомат или выключатель, другое устройство. Но обычным «смертным» такую информацию не сообщают.

Такие трансформаторные подстанции встречаются часто. Обычно это они обозначаются ТП-1, ТП-2 и т.д. на схемах. Если рассматривать их, то электрический фидер частично располагается внутри (разные устройства), часть — это воздушная линия до следующего щита

Когда говорят «Отключился электрический фидер», обычно это означает, что без электропитания оказался определенный район. В некоторых схемах можно нагрузку (потребителей) переключит на другие фидера (участки), чтобы потребители не оставались без электропитания на время устранения повреждения. Но такие схемы разрабатываются обычно для предприятий, организаций и других значимых объектов. Частные дома в этот список не входят.

Если вы владелец дома и вам сообщили, что поврежден ваш фидер, скорее всего, вам сказали, что проблемы с кабелем, который идет от щита на столбе до вводного рубильника. То есть вам надо менять кабель или смотреть места соединения. Может окислились клеммы, может контакт на рубильнике.

Как определить нагрузку на фидер

В новых домах прокладываются преимущественно трёхфазные линии, рассчитанные на напряжение 220-240 В переменного тока. При этом все схемы в доме, которые проходят от главной входной панели или от других небольших панелей к различным точкам использования, являются осветительными цепями, использующими только две основные шины.

Предохранители или прерыватели рассчитывают на токовую нагрузку 15 или 25 А.

15-амперные ответвления идут к потолочным светильникам и настенным розеткам в помещениях, где устанавливаются менее энергоемкие устройства, а 20-амперные цепи подводят к розеткам на кухне или в столовой, где используются более мощные приборы.

Считается, что 15-амперная схема может обрабатывать в общей сложности 1800 Вт, в то время как 20-амперная схема выдерживает до 2400 Вт. Эти пределы установлены для цепей с полной нагрузкой, на практике же мощность ограничивается до 1440 Вт и 1920 Вт соответственно.

Для определения нагрузки на цепь суммируют индивидуальную мощность для всех подключённых потребителей. При расчете нагрузки в каждой ответвленной цепи учитывают устройства с приводом от двигателя, которые потребляют больший ток момент запуска.

Что показали исследования

В результате был получен норматив отчетных потерь электроэнергии. Для его оценки использовались как электрическая мощность, так и процентное отображение. Данные о потерях во всех фидерах были просуммированы и легли в основу построения графиков, представленных далее. В этих графиках отображено:

• преобладание потерь электроэнергии холостого хода трансформаторов над нагрузочными потерями;
• уменьшение доли технических потерь с ростом пропускной характеристики фидера на фоне незначительного изменения потерь холостого хода трансформаторов;
• норматив потерь возрастает, если на холостом ходу в трансформаторах в силу их конструктивных особенностей существуют существенные потери холостого хода, приводящие к увеличению суммарных технических потерь.

Изучение потоков электроэнергии через фидеры позволяет построить показанные выше графики и сделать такие выводы:

• С увеличением потока электроэнергии через фидер (его головной участок) увеличиваются нагрузочные потери, как и общая нагрузка сети. При этом норматив потерь электроэнергии своей большей частью складывается из суммарных технических ее потерь.
• Изменение норматива в основном зависит от потерь в проводах и кабелях, а не от нагрузочных потерь в трансформаторах.

Альтернативные термины

Как уже упоминалось выше, термин «фидер» используется давно. Но поскольку это слово английского происхождения, оно не всегда и не везде широко используется. Хотя существует много различной документации с обозначениями «фидер» или «фидерная ячейка», так же широко используется слово «линия» вместо английской терминологии. Этому способствует распространение термина «фидер» и в радиотехнике в различных антенных устройствах. Поэтому термин «отходящая линия» понятен как чисто электротехническое название. Но пока на эту тему нет никакой нормативной документации. Оба слова имеют равноправное значение.

Поэтому можно называть соответствующий участок электрической схемы, расположенный между шинами подстанции на входе и выходе системы электроснабжения, и фидером, и отходящей линией. А в нашей обыденной жизни фидером, по сути, является каждый электрический шнур, присоединяемый к розетке электросети 220 В.