Sistemul energetic al țării — o scurtă descriere, caracteristicile muncii în diferite situații

Sistemul energetic al țării este o combinație de mai multe elemente - centrale electrice, substații de distribuție step-up și step-down, rețele electrice și termice.

Centralele electrice produc energie electrică și termică (pentru CHP). Energie electrica, generate de centralele electrice, este crescută la valoarea necesară a tensiunii în stațiile de supraalimentare și alimentată în rețea, în special în rețelele electrice principale, unde este distribuită în continuare în funcție de cantitatea de energie consumată de o anumită regiune, o întreprindere din sistemul energetic al o țară sau o regiune separată.

Dacă vorbim despre sistemul energetic al țării, rețelele de coloană vertebrală încurcă întregul ei teritoriu. Rețelele trunchi includ linii de 220, 330, 750 kV, prin care circulă fluxuri mari de putere — de la câteva sute de MW la zeci de GW.

Următoarea etapă este transformarea rețelelor trunchi de înaltă tensiune pentru substații regionale, nodale, substații ale întreprinderilor mari cu o tensiune de 110 kV. Puterea curge cu zeci de MW prin rețele de 110 kV.

În stațiile de 110 kV, electricitatea este distribuită către substații mai mici utilizatori din zonele populate și diverse întreprinderi cu tensiuni de 6, 10, 35 kV. În plus, tensiunea rețelei este redusă la valorile cerute de utilizator. Dacă acestea sunt așezări și întreprinderi mici, atunci tensiunea este coborâtă la 380/220 V. Există și echipamente ale întreprinderilor industriale mari care sunt alimentate direct de înaltă tensiune 6 kV.

CHP (CHP) pe lângă energia electrică, generează căldură, care este folosită pentru încălzirea clădirilor și structurilor. Energia termică furnizată de centrala termică este distribuită consumatorilor prin rețele de căldură.

Caracteristicile sistemului de alimentare

Atunci când se ia în considerare funcționarea sistemului de alimentare, o atenție deosebită trebuie acordată proceselor de transmitere a energiei electrice. Generarea și transmiterea energiei electrice este un proces complex, interdependent.

În sistemul de energie electrică, generarea, transportul și consumul de energie de către consumatori au loc continuu, în timp real. Acumularea (acumularea) de energie electrică în volumele sistemului electric nu are loc, prin urmare echilibrul dintre energia electrică generată și cea consumată este monitorizat constant în sistemul electric.

Particularitatea sistemelor de energie electrică este transferul aproape instantaneu de energie electrică de la surse la consumatori și imposibilitatea acumulării acesteia în cantități semnificative. Aceste proprietăți determină simultaneitatea procesului de producere și consum de energie electrică.

În producerea și consumul de energie electrică de curent alternativ, egalitatea energiei electrice generate și consumate în orice moment de timp corespunde egalității puterii active și reactive generate și consumate.

Prin urmare, în orice moment de timp în regimul staționar al sistemului electric, centralele trebuie să genereze putere egală cu puterea consumatorilor și să acopere pierderile de energie din rețeaua de transport a energiei, adică trebuie respectat echilibrul puterii generate și consumate. .

Conceptul de echilibru al puterii reactive este legat de influență putere reactiva, transmis prin elementele rețelei electrice, la modul de tensiune. Întreruperea echilibrului puterii reactive duce la o modificare a nivelului de tensiune în rețea.

De obicei, sistemele de alimentare care sunt deficitare în putere activă sunt, de asemenea, deficitare în puterea reactivă. Cu toate acestea, este mai eficient să nu transferați puterea reactivă lipsă de la sistemele energetice învecinate, ci să o generați în dispozitivele de compensare instalate în acest sistem de alimentare.

Unul dintre principalii indicatori ai prezenței echilibrului între energia electrică produsă și consumată este frecvența rețelei… Frecvența rețelei electrice în Rusia, Belarus, Ucraina și în majoritatea țărilor europene este de 50 Hz.Dacă frecvența sistemului energetic al țării este în 50 Hz (toleranțe ± 0,2 Hz), înseamnă că se respectă bilanțul energetic.

În cazul unui deficit al energiei electrice generate, în special al ingredientului său activ, apare un deficit de energie, adică echilibrul energetic este perturbat. În acest caz, există o scădere a frecvenței rețelei electrice sub valoarea admisă. Cu cât este mai mare deficitul de energie electrică în sistemul electric, cu atât frecvența este mai mică.

Procesul de rupere a echilibrului energetic este cel mai periculos pentru sistemul energetic, iar dacă nu este oprit în stadiul inițial, atunci se va produce prăbușirea completă a sistemului energetic.

Pentru a preveni prăbușirea sistemului de alimentare în absența puterii în stațiile de distribuție, se utilizează automatizarea de urgență - descărcare automată a frecvenței (AChR) și automatizarea eliminării modului asincron (ALAR).

AChR oprește automat o anumită parte din sarcina consumatorilor, ceea ce reduce deficitul de energie din sistemul de alimentare. ALAR este un sistem automat sofisticat care detectează și elimină automat modurile asincrone din rețelele electrice. În caz de lipsă de curent în sistemul de alimentare, ALAR lucrează împreună cu AFC.

În toate secțiunile sistemului de alimentare sunt posibile diverse situații de urgență: deteriorarea diferitelor echipamente la stații și substații, deteriorarea cablurilor și a liniilor electrice aeriene, întreruperea funcționării normale a dispozitivelor de protecție și automatizare cu relee etc. utilizatorii în conformitate cu lor categoria de fiabilitate a puterii.

Caracteristici de reglare a tensiunii

Tensiunea din sistemul de alimentare este reglată astfel încât să se asigure valori normale ale tensiunii în toate zonele. Reglarea tensiunii la utilizatorul final se face în funcție de valorile medii ale tensiunii obținute de la substații mai mari.

De regulă, o astfel de ajustare se efectuează o singură dată, apoi tensiunea este ajustată la noduri mari - substații regionale, deoarece este imposibil să ajustați constant tensiunea fiecărei stații de consum din cauza numărului lor mare.

Reglarea tensiunii în substații se realizează cu ajutorul comutatoarelor de priză în afara circuitului și întrerupătoarelor de sarcină încorporate în transformatoare de putere și autotransformatoare. Reglarea prin intermediul întrerupătoarelor de întrerupere se realizează cu transformatorul deconectat de la rețea (comutație fără excitație). Dispozitive de comutare la sarcină permite reglarea tensiunii de sarcină, adică fără a fi nevoie să deconectați mai întâi transformatorul (autotransformatorul).

Reglarea tensiunii cu ajutorul comutatorului sub sarcină al transformatoarelor de putere poate fi efectuată atât automat, cât și manual.De asemenea, în funcție de starea tehnică a transformatoarelor (autotransformatoare), pentru a prelungi durata de viață a comutatoarelor sub sarcină, se poate se ia decizia de a regla tensiunea exclusiv în regim manual, cu scoaterea prealabilă a sarcinii din transformator.În același timp, se păstrează capacitatea de a comuta robinetele comutatorului de reglaj sub sarcină, iar în cazul în care este nevoie de o reglare rapidă a tensiunii, această operație poate fi efectuată fără a scoate mai întâi sarcina din transformator.

Pierderi de putere și energie

Transmisia energiei electrice este inevitabil însoțită de pierderi de putere și energie în transformatoare și linii. Aceste pierderi trebuie acoperite printr-o creștere corespunzătoare a capacității de alimentare cu energie, ceea ce duce la o creștere a investițiilor de capital pentru construcția sistemului de energie electrică.

În plus, pierderile de putere și energie provoacă un consum suplimentar de combustibil în centralele electrice, costul energiei electrice, crescând astfel costul energiei electrice. Prin urmare, în proiectare este necesar să se depună eforturi pentru a reduce aceste pierderi în toate elementele rețelei de transport de energie.

Vezi si: Putere și pierderi de energie în circuitele electrice și Măsuri de reducere a pierderilor în rețelele electrice

Funcționarea în paralel a sistemelor de alimentare

Sistemele electrice ale țărilor sau secțiunile separate ale sistemului electric dintr-o țară pot fi conectate între ele și, în ansamblu, constituie un sistem electric interconectat.

Dacă două sisteme energetice au aceiași parametri, pot funcționa în paralel (sincron). Posibilitatea funcționării sincrone a două sisteme de alimentare face posibilă creșterea semnificativă a fiabilității acestora, deoarece în cazul unui deficit mare de putere într-unul dintre sistemele de alimentare, acest deficit poate fi acoperit de un alt sistem de alimentare.Prin conectarea sistemelor electrice din mai multe țări, este posibilă exportul sau importul de energie electrică între aceste țări.

Dar dacă două sisteme de alimentare au unele diferențe în parametrii electrici, în special frecvența rețelei electrice, atunci dacă este necesară combinarea acestor sisteme de alimentare, conectarea lor directă cu funcționarea în paralel este inacceptabilă.

În acest caz, ei ies din situație folosind linii de curent continuu pentru a transfera energie electrică între sistemele de alimentare, ceea ce face posibilă combinarea sistemelor de energie nesincronizate caracterizate prin frecvențe diferite ale rețelei.