Kako radi električna mreža

Električna mreža — skup električnih instalacija za prijenos i distribuciju električne energije koji se sastoji od trafostanica, razdjelnih uređaja, žica, nadzemnih i kabelskih vodova koji djeluju na određenom području. Moguća je i druga definicija: skup trafostanica i distribucijskih uređaja i električnih vodova koji ih povezuju, koji se nalaze na području okruga, naselja, potrošača električne energije.

Elektrane u Rusiji ujedinjene su u federalni elektroenergetski sustav koji je izvor električne energije za sve svoje korisnike. Prijenos i distribucija električne energije odvija se uz pomoć nadzemnih elektroenergetskih vodova koji prolaze kroz cijelu državu. Kako bi se smanjili gubici tijekom prijenosa električne energije, u dalekovodima se koriste vrlo visoki naponi — deseci i (češće) stotine kilovolti.

Zbog svoje isplativosti, pri prijenosu energije, izum ruskog inženjera M.O. Dolivo-Dobrovolsky je trofazni sustav izmjenične struje u kojem se električna energija prenosi pomoću četiri žice.Tri od ovih žica nazivaju se linija ili faza, a četvrta se naziva neutralna ili jednostavno neutralna.

Potrošači električne energije projektirani su za niži napon od napona u elektroenergetskom sustavu. Napon se smanjuje u dva stupnja. Najprije se u trafostanici za spuštanje, koja je dio elektroenergetskog sustava, napon snižava na 6-10 kV (kilovolti). Daljnje sniženje napona odvija se pri trafostanice… Njihove poznate standardne “transformatorske kabine” razasute su po tvornicama i stambenim područjima. Nakon trafostanice napon pada na 220-380 V.

Napon između vodova trofaznog izmjeničnog sustava naziva se linijski napon. Nominalno r.m.s. vrijednost mrežnog napona u Rusiji je jednak 380 V (volti). Napon između neutralnog i bilo kojeg linijskog vodiča naziva se faza. Tri puta je manji od linearnog korijena. Njegova nominalna vrijednost u Rusiji je 220 V.

Izvor energije za elektroenergetski sustav su trofazni alternatori ugrađeni u elektrane. Svaki od namota generatora inducira linijski napon. Zavojnice su simetrično smještene po obodu generatora. U skladu s tim, linijski naponi su međusobno fazno pomaknuti. Ovaj fazni pomak je konstantan na 120 stupnjeva.

Trofazni AC sustav

Nakon trafostanice napon se do potrošača dovodi preko razvodnih ormana ili (u poduzećima) razvodnih mjesta.

Neki potrošači (elektromotori, industrijska oprema, glavna računala i snažna komunikacijska oprema) predviđeni su za izravni priključak na trofaznu električnu mrežu.Na njih su spojene četiri žice (ne računajući zaštitno uzemljenje).

Potrošači male snage (osobna računala, kućanski aparati, uredska oprema itd.) Predviđeni su za jednofaznu električnu mrežu. Na njih su spojene dvije žice (ne računajući zaštitno uzemljenje). U većini slučajeva, jedna od ovih žica je linearna, a druga neutralna. Prema standardu, napon između njih je 220 V.

Gornje efektivne vrijednosti napona ne iscrpljuju u potpunosti parametre električne mreže. Varijabilna struja također karakterizira učestalost. Nazivna standardna frekvencija u Rusiji je 50 Hz (Hertz).

Stvarne vrijednosti napona i frekvencije električne mreže mogu se, naravno, razlikovati od nominalnih vrijednosti.

Novi potrošači električne energije trajno se priključuju na mrežu (povećava se struja ili opterećenje mreže) ili se neki potrošači isključuju (zbog toga se smanjuje struja ili opterećenje mreže). Povećanjem opterećenja napon mreže pada, a smanjenjem opterećenja raste napon mreže.

Kako bi se smanjio učinak promjene opterećenja na napon, u trafostanicama s niskim stupnjem postoji automatski sustav regulacije napona… Dizajniran je za održavanje konstantnog (unutar određenih granica i s određenom točnošću) napona pri promjeni opterećenja u mreži. Regulacija se provodi ponovljenim prebacivanjem namota snažnih transformatora.

AC frekvencija postavljena brzinom vrtnje generatora u elektranama.Kako se opterećenje povećava, frekvencija ima tendenciju blagog smanjenja, sustav upravljanja elektranom povećava protok radnog fluida kroz turbinu, a brzina generatora se vraća.

Naravno, nijedan sustav regulacije (napona ili frekvencije) ne može funkcionirati savršeno, au svakom slučaju korisnik električne mreže mora prihvatiti neka odstupanja karakteristika mreže od nominalnih vrijednosti.

U Rusiji su zahtjevi za kvalitetu električne energije standardizirani. GOST 23875-88 daje definicije pokazatelji kvalitete električne energije, a GOST 13109-87 utvrđuje vrijednosti ovih pokazatelja. Ova norma utvrđuje vrijednosti pokazatelja na priključnim točkama potrošača električne energije. Za potrošača to znači da od elektroopskrbne organizacije može zahtijevati da se utvrđene norme ne poštuju negdje u elektroenergetskom sustavu, već izravno u njegovoj utičnici.

Najvažniji pokazatelji kvalitete električne energije su odstupanje napona od nazivne vrijednosti, nesinusoidalni faktor napona, odstupanje frekvencije od 50 Hz.

Prema standardu, najmanje 95% vremena svakog dana, fazni napon bi trebao biti u rasponu od 209-231 V (odstupanje 5%), frekvencija bi trebala biti unutar 49,8-50,2 Hz, a koeficijent ne- sinusoidalnost ne smije biti veća od 5%.

Preostalih 5 posto ili manje vremena svaki dan napon može varirati od 198 do 242 V (odstupanje 10%), frekvencija od 49,6 do 50,4 Hz, a nesinusoidalni faktor ne smije biti veći od 10%.Dopuštene su i jače promjene frekvencije: od 49,5 Hz do 51 Hz, ali ukupno trajanje takvih promjena ne smije biti duže od 90 sati godišnje.

Prekidi u opskrbi električnom energijom su situacije kada pokazatelji kvalitete električne energije kratkotrajno prelaze utvrđene granice. Frekvencija može odstupati za 5 Hz od nazivne vrijednosti. Napon može pasti na nulu. U budućnosti bi trebalo vratiti pokazatelje kvalitete.

A. A. Lopukhin Neprekidni izvori napajanja bez tajni