Как работи електрическата мрежа

Електрическа мрежа — съвкупност от електрически инсталации за предаване и разпределение на електрическа енергия, състояща се от подстанции, разпределителни устройства, проводници, въздушни и кабелни електропроводи, работещи в определена зона. Възможно е друго определение: набор от подстанции и разпределителни устройства и свързващи ги електрически линии, разположени на територията на областта, населено място, потребител електричество.

Електроцентралите в Русия са обединени във федералната електроенергийна система, която е източник на електрическа енергия за всички нейни потребители. Предаването и разпределението на електроенергия се осъществява с помощта на въздушни електропроводи, които преминават през цялата страна. За да се намалят загубите по време на пренос на електроенергия, в електропроводи се използва много високо напрежение — десетки и (по -често) стотици киловолта.

Поради своята рентабилност, при прехвърляне на енергия изобретението, изобретено от руския инженер М.О. Dolivo-Dobrovolsky е трифазна система с променлив ток, в която електричеството се предава с помощта на четири проводника. Три от тези проводници се наричат ​​линия или фаза, а четвъртият се нарича неутрален или просто неутрален.

Потребители на електроенергия са проектирани за по -ниско напрежение от напрежението в електроенергийната система. Напрежението се намалява на два етапа. Първо, на понижаващата подстанция, която е част от електроенергийната система, напрежението се понижава до 6-10 kV (киловолта). По -нататъшното понижаване на напрежението се извършва при трансформаторни подстанции… Познатите им стандартни „трансформаторски кабини“ са разпръснати из заводите и жилищните райони. След трансформаторната подстанция напрежението пада до 220-380 V.

Напрежението между линейните проводници на трифазна AC система се нарича линейно напрежение. Номинално r.m.s. стойност на мрежовото напрежение в Русия е равен на 380 V (волта). Напрежението между неутралния и който и да е от линейните проводници се нарича фаза. Той е три пъти по -малък от линейния корен. Номиналната му стойност в Русия е 220 V.

Източникът на енергия за електроенергийната система са трифазни алтернатори, монтирани в електроцентрали. Всяка от намотките на генератора индуцира линейно напрежение. Намотките са симетрично разположени по обиколката на генератора. Съответно линейните напрежения са фазово изместени едно спрямо друго. Това фазово изместване е постоянно при 120 градуса.

Трифазна AC система

След трансформаторната подстанция напрежението се подава към потребителите чрез разпределителни табла или (в предприятията) разпределителни пунктове.

Някои потребители (електрически двигатели, промишлено оборудване, мейнфрейми и мощно комуникационно оборудване) са предназначени за директно свързване към трифазна електрическа мрежа. Към тях са свързани четири проводника (без да се брои защитното заземяване).

Потребителите с ниска мощност (персонални компютри, домакински уреди, офис оборудване и др.) Са проектирани за еднофазна електрическа мрежа. Към тях са свързани два проводника (без да се брои защитното заземяване). В по -голямата част от случаите един от тези проводници е линеен, а другият е неутрален. Според стандарта напрежението между тях е 220 V.

Горепосочените средноквадратични стойности на напрежението не изчерпват напълно параметрите на електрическата мрежа. Променлива електричество също се характеризира с честота. Номиналната стандартна честота в Русия е 50 Hz (Hertz).

Действителните стойности на напрежението и честотата на електрическата мрежа могат, разбира се, да се различават от номиналните стойности.

Нови потребители на електроенергия са постоянно свързани към мрежата (токът или натоварването в мрежата се увеличава) или някои потребители са изключени (в резултат на това токът или натоварването на мрежата намаляват). С увеличаване на натоварването напрежението в мрежата пада, а с намаляване на натоварването напрежението в мрежата се увеличава.

За да се намали ефектът от промяната на натоварването върху напрежението, в понижаващи се подстанции има автоматично система за регулиране на напрежението… Той е проектиран да поддържа постоянно (в определени граници и с определена точност) напрежение при промяна на натоварването в мрежата. Регулирането се осъществява чрез повторно превключване на намотките на мощни понижаващи трансформатори.

AC честота зададени от скоростта на въртене на генераторите в електроцентрали. С увеличаването на натоварването честотата има тенденция леко да намалява, системата за управление на електроцентралата увеличава дебита на работния флуид през турбината и скоростта на генератора се възстановява.

Разбира се, никоя система за регулиране (напрежение или честота) не може да работи перфектно и във всеки случай потребителят на електрическата мрежа трябва да се примири с някои отклонения на характеристиките на мрежата от номиналните стойности.

В Русия изискванията за качество на електрическата енергия са стандартизирани. ГОСТ 23875-88 дава определения показатели за качество на електроенергията, и ГОСТ 13109-87 установява стойностите на тези показатели. Този стандарт установява стойностите на показателите в точките на свързване на потребителите на електроенергия. За потребителя това означава, че той може да изисква от електрозахранващата организация установените норми да не се спазват някъде в електроенергийната система, а директно в неговия контакт.

Най-важните показатели за качеството на електроенергията са отклонение на напрежението от номиналната стойност, несинусоидален фактор на напрежението, отклонение на честотата от 50 Hz.

Според стандарта, най-малко 95% от времето на всеки ден, фазовото напрежение трябва да бъде в диапазона 209-231 V (отклонение 5%), честотата трябва да бъде в рамките на 49,8-50,2 Hz, а коефициентът на несинусоидалност не трябва да надвишава 5%.

Останалите 5 процента или по-малко от времето на всеки ден, напрежението може да варира от 198 до 242 V (отклонение 10%), честотата от 49,6 до 50,4 Hz, а коефициентът на несинусоидалност трябва да бъде не повече от 10%. Допускат се и по -силни промени в честотата: от 49,5 Hz до 51 Hz, но общата продължителност на такива промени не трябва да надвишава 90 часа годишно.

Прекъсванията на захранването са ситуации, когато показателите за качество на електроенергията за кратко време надхвърлят установените граници. Честотата може да се отклони с 5 Hz от номиналната стойност. Напрежението може да падне до нула. В бъдеще трябва да се възстановят показателите за качество.

А. А. Лопухин Непрекъсваеми захранвания без тайни