Енергийната система на страната — кратко описание, характеристики на работа в различни ситуации

Енергийната система на страната е комбинация от няколко елемента-електроцентрали, повишаващи и понижаващи разпределителни подстанции, електрически и топлинни мрежи.

Електроцентралите произвеждат електрическа и топлинна (за ТЕЦ) енергия. Електрическа енергия, генерирани от електроцентрали, се повишава до необходимата стойност на напрежението в усилващи подстанции и се подава в мрежата, по-специално в основните електрически мрежи, където допълнително се разпределя в съответствие с количеството енергия, консумирано от определен регион, предприятие в рамките на електроенергийна система на държава или отделен регион.

Ако говорим за енергийната система на страната, гръбначните мрежи заплитат цялата й територия. Магистралните мрежи включват линии 220, 330, 750 kV, през които протичат големи потоци от мощност — от няколкостотин MW до десетки GW.

Следващият етап е трансформацията на магистрални мрежи с високо напрежение за регионални, възлови подстанции, подстанции на големи предприятия с напрежение 110 kV. Мощността протича в рамките на десетки MW поток през 110 kV мрежи.

В подстанции 110 kV електричеството се разпределя към по -малки потребителски подстанции на населени места и различни предприятия с напрежения 6, 10, 35 kV. Освен това напрежението на електрическата мрежа се намалява до стойностите, изисквани от потребителя. Ако това са населени места и малки предприятия, тогава напрежението се понижава до 380/220 V. Има и оборудване на големи промишлени предприятия, което се захранва директно от високо напрежение 6 kV.

ТЕЦ (ТЕЦ) в допълнение към електрическата енергия, те генерират топлина, която се използва за отопление на сгради и конструкции. Топлинната енергия, доставена от ТЕЦ, се разпределя към потребителите чрез топлинни мрежи.

Характеристики на захранващата система

Когато се разглежда работата на електроенергийната система, трябва да се обърне специално внимание на процесите на предаване на електрическа енергия. Производството и предаването на електрическа енергия е сложен взаимосвързан процес.

В електроенергийната система генерирането, предаването и потреблението на енергия от потребителите се извършва непрекъснато, в реално време. Натрупването на електроенергия (акумулиране) в обемите на електроенергийната система не се извършва, поради което балансът между генерираната и консумираната електрическа енергия се следи постоянно в електроенергийната система.

Особеността на електроенергийните системи е почти мигновеното прехвърляне на електрическа енергия от източници към потребители и невъзможността да се акумулира в значителни количества. Тези свойства определят едновременността на процеса на производство и потребление на електроенергия.

При производството и потреблението на електрическа енергия на променлив ток, равенството на генерираната и консумираната електроенергия във всеки момент от време съответства на равенството на генерираната и консумираната активна и реактивна мощност.

Следователно във всеки момент от време в стационарен режим на електроенергийната система електроцентралите трябва да генерират мощност, равна на мощността на потребителите, и да покриват загубите на енергия в електропреносната мрежа, т.е.трябва да се спазва балансът на генерираните и консумираните мощности.

Концепцията за баланс на реактивната мощност е свързана с влиянието реактивна мощност, предавани през елементите на електрическата мрежа, към режим на напрежение. Нарушаването на баланса на реактивната мощност води до промяна в нивото на напрежение в мрежата.

Обикновено енергийните системи, които имат дефицит по отношение на активната мощност, също са в недостиг по отношение на реактивната мощност. По -ефективно е обаче да не се прехвърля липсващата реактивна мощност от съседни електроенергийни системи, а да се генерира в компенсиращи устройства, инсталирани в тази електроенергийна система.

Един от основните показатели за наличието на bбалансът между произведената и консумираната електрическа енергия е мрежова честота… Честотата на електрическата мрежа в Русия, Беларус, Украйна и в повечето европейски страни е 50 Hz. Ако честотата на електроенергийната система на страната е в рамките на 50 Hz (допуски ± 0,2 Hz), това означава, че се спазва енергийният баланс.

В случай на дефицит в генерираната електроенергия, по -специално активната й съставка, възниква дефицит на мощност, тоест енергийният баланс се нарушава. В този случай има намаляване на честотата на електрическата мрежа под допустимата стойност. Колкото по -голям е дефицитът на електроенергия в електроенергийната система, толкова по -ниска е честотата.

Процесът на нарушаване на енергийния баланс е най -опасен за енергийната система и ако не бъде спрян в началния етап, тогава ще настъпи пълният срив на енергийната система.

За да се предотврати сривът на електроенергийната система при липса на електроенергия в разпределителните подстанции, се използва аварийна автоматизация — автоматично разтоварване на честотата (AChR) и автоматизиране на премахването на асинхронен режим (ALAR).

AChR автоматично изключва определена част от товара на потребителите, което намалява дефицита на енергия в електроенергийната система. ALAR е сложна автоматична система, която автоматично открива и премахва асинхронните режими в електрическите мрежи. В случай на недостиг на електроенергия в електроенергийната система, ALAR работи съвместно с AFC.

Във всички секции на електроенергийната система са възможни различни аварийни ситуации: повреда на различно оборудване на станции и подстанции, повреда на кабелни и въздушни електропроводи, нарушаване на нормалната работа на устройствата за релейна защита и автоматизация и др. потребителите в съответствие с техните категория надеждност на захранването.

Характеристики на регулиране на напрежението

Напрежението в електроенергийната система се регулира по такъв начин, че да осигурява нормални стойности на напрежението във всички области. Регулирането на напрежението на крайния потребител се извършва в съответствие със средните стойности на напрежението, получени от по-големи подстанции.

По правило такава настройка се извършва веднъж, след това напрежението се регулира на големи възли — регионални подстанции, тъй като е непрактично постоянно да се регулира напрежението на всяка потребителска подстанция поради големия им брой.

Регулирането на напрежението в подстанциите се осъществява с помощта на превключватели на превключватели извън веригата и превключватели на натоварване, вградени в силови трансформатори и автотрансформатори. Регулирането чрез превключватели на изключени вериги се извършва с изключен трансформатор от мрежата (превключване без възбуждане). Устройства за превключване при натоварване позволяват регулиране на напрежението при натоварване, тоест без да е необходимо първо да се изключва трансформатора (автотрансформатор).

Регулирането на напрежението с помощта на превключвателя на натоварване на силовите трансформатори може да се извършва както автоматично, така и ръчно.Също така, в зависимост от техническото състояние на трансформаторите (автотрансформатори), за да се удължи експлоатационният живот на превключвателите на натоварване, може да се вземе решение за регулиране на напрежението изключително в ръчен режим, с предварително отстраняване на натоварване от трансформатора. В същото време се запазва възможността за превключване на крановете на превключвателя на превключвателя под товар, а в случай на необходимост от бързо регулиране на напрежението, тази операция може да се извърши без първо да се премахне натоварването от трансформатора.

Загуби на енергия и енергия

Предаването на електрическа енергия неизбежно е придружено от загуби на мощност и енергия в трансформатори и линии. Тези загуби трябва да бъдат покрити от съответно увеличение на капацитета на електрозахранването, което води до увеличаване на капиталовите инвестиции за изграждането на електроенергийната система.

В допълнение, мощността и загубите на енергия причиняват допълнителен разход на гориво в електроцентралите, цената на електроенергията, като по този начин увеличава цената на електроенергията. Следователно при проектирането е необходимо да се стремим да намалим тези загуби във всички елементи на електропреносната мрежа.

Вижте също: Загуба на енергия и енергия в електрически вериги и Мерки за намаляване на загубите в електрическите мрежи

Паралелна работа на електроенергийните системи

Електрическите системи на държави или отделни участъци от електроенергийната система в рамките на една държава могат да бъдат свързани помежду си и като цяло представляват взаимосвързана електроенергийна система.

Ако две енергийни системи имат еднакви параметри, те могат да работят паралелно (синхронно). Възможността за синхронна работа на две електроенергийни системи дава възможност за значително повишаване на надеждността им, тъй като в случай на голям дефицит на мощност в една от електроенергийните системи, този дефицит може да бъде покрит от друга електроенергийна система. При свързване на електроенергийните системи на няколко държави е възможно да се изнася или внася електрическа енергия между тези страни.

Но ако две енергийни системи имат някои разлики в електрическите параметри, по -специално честотата на електрическата мрежа, тогава ако е необходимо да се комбинират тези електроенергийни системи, тяхната пряка връзка с паралелна работа е неприемлива.

В този случай те излизат от ситуацията, като използват линии за постоянен ток за пренос на електроенергия между електроенергийните системи, което прави възможно комбинирането на несинхронизирани електроенергийни системи, характеризиращи се с различни честоти на електрическата мрежа.