Energetski sustav zemlje — kratak opis, karakteristike rada u različitim situacijama

Energetski sustav zemlje kombinacija je nekoliko elemenata - elektrana, postup i step-down distribucijskih podstanica, električne i toplinske mreže.

Elektrane proizvode električnu i toplinsku (za kogeneraciju) energiju. Električna energija, koje generiraju elektrane, povećava se na potrebnu vrijednost napona u podstanicama za povišenje tlaka i dovodi u mrežu, posebice u glavne električne mreže, gdje se dalje distribuira sukladno količini energije koju troši određena regija, poduzeće u EES-u državu ili posebnu regiju.

Ako govorimo o energetskom sustavu zemlje, okosnice mreže zapliću cijeli njezin teritorij. Magistralne mreže uključuju vodove 220, 330, 750 kV, kroz koje teku veliki tokovi snage — od nekoliko stotina MW do desetaka GW.

Sljedeća faza je transformacija visokonaponskih magistralnih mreža za regionalne, čvorne trafostanice, trafostanice velikih poduzeća s naponom od 110 kV. Tokovi snage unutar desetaka MW prolaze kroz mreže od 110 kV.

U trafostanicama 110 kV električna energija se distribuira manjim trafostanicama korisnika u naseljenim mjestima i raznim poduzećima napona 6, 10, 35 kV. Osim toga, mrežni napon se smanjuje na vrijednosti koje zahtijeva korisnik. Ako su to naselja i mala poduzeća, tada se napon spušta na 380/220 V. Tu je i oprema velikih industrijskih poduzeća koja se izravno napajaju visokim naponom od 6 kV.

CHP (CHP) osim električne energije stvaraju toplinu koja se koristi za zagrijavanje zgrada i objekata. Toplinska energija isporučena iz termoelektrane distribuira se potrošačima toplinskim mrežama.

Karakteristike elektroenergetskog sustava

Pri razmatranju rada elektroenergetskog sustava posebnu pozornost treba posvetiti procesima prijenosa električne energije. Proizvodnja i prijenos električne energije složeni su međusobno povezani procesi.

U elektroenergetskom sustavu proizvodnja, prijenos i potrošnja energije kod potrošača odvija se kontinuirano, u realnom vremenu. Ne događa se akumulacija električne energije (akumulacija) u volumenima elektroenergetskog sustava, stoga se u elektroenergetskom sustavu stalno prati ravnoteža između proizvedene i potrošene električne energije.

Posebnost elektroenergetskih sustava je gotovo trenutni prijenos električne energije od izvora do potrošača i nemogućnost njezine akumulacije u značajnijim količinama. Ova svojstva određuju istovremenost procesa proizvodnje i potrošnje električne energije.

U proizvodnji i potrošnji električne energije izmjenične struje jednakost proizvedene i potrošene električne energije u svakom trenutku odgovara jednakosti proizvedene i potrošene djelatne i jalove snage.

Dakle, u svakom trenutku u stacionarnom režimu rada EES-a elektrane moraju proizvoditi snagu jednaku snazi ​​potrošača i pokrivati ​​gubitke energije u prijenosnoj mreži, odnosno mora se poštovati ravnoteža proizvedene i potrošene snage. .

Pojam bilance jalove snage povezan je s utjecajem reaktivna snaga, prenosi se kroz elemente električne mreže, na naponski način. Poremećaj bilance jalove snage dovodi do promjene naponske razine u mreži.

Tipično, elektroenergetski sustavi koji imaju manjak aktivne snage također imaju manjak i jalove snage. Međutim, učinkovitije je nedostajuću jalovu snagu ne prenositi iz susjednih elektroenergetskih sustava, već je generirati u kompenzacijskim uređajima ugrađenim u ovom elektroenergetskom sustavu.

Jedan od glavnih pokazatelja prisutnosti ravnoteže između proizvedene i potrošene električne energije je frekvencija mreže… Frekvencija električne mreže u Rusiji, Bjelorusiji, Ukrajini i većini europskih zemalja je 50 Hz.Ako je frekvencija elektroenergetskog sustava zemlje unutar 50 Hz (dopuštena odstupanja ± 0,2 Hz), to znači da je energetska bilanca poštovana.

U slučaju manjka proizvedene električne energije, posebice njezine djelatne tvari, dolazi do deficita snage, odnosno do poremećaja energetske ravnoteže. U tom slučaju dolazi do smanjenja frekvencije električne mreže ispod dopuštene vrijednosti. Što je manjak električne energije u elektroenergetskom sustavu veći, frekvencija je niža.

Proces narušavanja energetske ravnoteže najopasniji je za energetski sustav, a ako se ne zaustavi u početnoj fazi, dolazi do potpunog kolapsa energetskog sustava.

Kako bi se spriječio kolaps elektroenergetskog sustava u nedostatku struje u distribucijskim podstanicama, koristi se hitna automatizacija — automatsko frekvencijsko rasterećenje (AChR) i automatizacija eliminacije asinkronog načina rada (ALAR).

AChR automatski isključuje određeni dio opterećenja potrošača čime se smanjuje energetski deficit u elektroenergetskom sustavu. ALAR je sofisticirani automatski sustav koji automatski detektira i uklanja asinkrone načine rada u električnim mrežama. U slučaju nestanka struje u elektroenergetskom sustavu, ALAR radi zajedno s AFC-om.

U svim dijelovima elektroenergetskog sustava moguće su različite izvanredne situacije: oštećenja različite opreme u stanicama i trafostanicama, oštećenja kabelskih i nadzemnih vodova, poremećaj normalnog rada uređaja relejne zaštite i automatike itd. korisnicima u skladu s njihovim kategorija pouzdanosti napajanja.

Karakteristike regulacije napona

Napon u elektroenergetskom sustavu reguliran je na način da se osiguraju normalne vrijednosti napona u svim područjima. Regulacija napona krajnjeg korisnika vrši se prema prosječnim vrijednostima napona dobivenim iz većih trafostanica.

U pravilu se takvo podešavanje provodi jednom, zatim se napon podešava na velikim čvorovima - regionalnim trafostanicama, jer je nepraktično stalno podešavati napon svake potrošačke trafostanice zbog njihovog velikog broja.

Regulacija napona u trafostanicama provodi se uz pomoć prekidača za isključivanje strujnog kruga i prekidača opterećenja ugrađenih u energetske transformatore i autotransformatore. Regulacija pomoću sklopki za isključenje provodi se s transformatorom isključenim iz mreže (prekidanje bez pobude). Preklopni uređaji pod opterećenjem omogućuju regulaciju napona opterećenja, tj. bez potrebe prethodnog odvajanja transformatora (autotransformatora).

Regulacija napona pomoću sklopke pod opterećenjem energetskih transformatora može se vršiti automatski i ručno.Također, ovisno o tehničkom stanju transformatora (autotransformatora), radi produljenja vijeka trajanja sklopki pod opterećenjem, može biti donesena odluka da se napon regulira isključivo u ručnom načinu rada, uz prethodno uklanjanje opterećenja s transformatora.Istodobno je sačuvana mogućnost prebacivanja slavina izmjenjivača pod opterećenjem, au slučaju potrebe za brzom regulacijom napona, ova se operacija može izvesti bez prethodnog uklanjanja opterećenja s transformatora.

Gubici snage i energije

Prijenos električne energije neizbježno je praćen gubicima snage i energije u transformatorima i vodovima. Ti se gubici moraju pokriti odgovarajućim povećanjem kapaciteta napajanja, što dovodi do povećanja kapitalnih ulaganja u izgradnju elektroenergetskog sustava.

Osim toga, gubici snage i energije uzrokuju dodatnu potrošnju goriva u elektranama, trošak električne energije, čime se povećava trošak električne energije. Stoga je pri projektiranju potrebno težiti smanjenju ovih gubitaka u svim elementima prijenosne mreže.

Vidi također: Gubici snage i energije u električnim krugovima i Mjere za smanjenje gubitaka u električnim mrežama

Paralelni rad elektroenergetskih sustava

Elektroenergetski sustavi država ili zasebni dijelovi elektroenergetskog sustava unutar jedne države mogu biti međusobno povezani i kao cjelina činiti međusobno povezani elektroenergetski sustav.

Ako dva energetska sustava imaju iste parametre, mogu raditi paralelno (sinkrono). Mogućnost sinkronog rada dvaju elektroenergetskih sustava omogućuje značajno povećanje njihove pouzdanosti, jer u slučaju velikog manjka snage u jednom od elektroenergetskih sustava, taj manjak može pokriti drugi elektroenergetski sustav.Povezivanjem elektroenergetskih sustava više zemalja, moguć je izvoz ili uvoz električne energije između tih zemalja.

Ali ako dva elektroenergetska sustava imaju neke razlike u električnim parametrima, posebno frekvenciji elektroenergetske mreže, onda ako je potrebno kombinirati ove elektroenergetske sustave, njihova izravna veza s paralelnim radom je neprihvatljiva.

U tom slučaju izlaze iz situacije korištenjem istosmjernih vodova za prijenos električne energije između elektroenergetskih sustava, što omogućuje kombiniranje nesinkroniziranih elektroenergetskih sustava koje karakteriziraju različite mrežne frekvencije.