Šalies energetikos sistema – trumpas aprašymas, darbo įvairiose situacijose charakteristikos

Šalies energetikos sistema yra kelių elementų – elektrinių, laiptelių ir laiptelių paskirstymo pastočių, elektros ir šilumos tinklų – derinys.

Elektrinės gamina elektros ir šiluminę (CHP) energiją. Elektros energija, generuoja elektrinės, padidinama iki reikiamos įtampos vertės stiprintuvose ir tiekiama į tinklą, ypač į magistralinius elektros tinklus, kur toliau paskirstoma pagal energijos kiekį, kurį suvartoja tam tikras regionas, įmonė elektros energijos tiekimo sistemoje. šalis arba atskiras regionas.

Jei kalbėtume apie šalies energetikos sistemą, magistraliniai tinklai supina visą jos teritoriją. Magistraliniuose tinkluose yra 220, 330, 750 kV linijos, kuriomis teka dideli galios srautai – nuo ​​kelių šimtų MW iki dešimčių GW.

Kitas etapas – regioninių, mazginių pastočių, didelių įmonių pastočių, kurių įtampa 110 kV, aukštos įtampos magistralinių tinklų pertvarka. 110 kV tinkluose galia teka dešimčių MW ribose.

110 kV pastotėse elektra paskirstoma mažesnėms vartotojų pastotėms apgyvendintose vietose ir įvairioms įmonėms, kurių įtampa yra 6, 10, 35 kV. Be to, tinklo įtampa sumažinama iki vartotojo reikalaujamų verčių. Jei tai gyvenvietės ir mažos įmonės, tai įtampa nuleidžiama iki 380/220 V. Taip pat yra didelių pramonės įmonių įrenginių, kurie tiesiogiai maitinami aukšta 6 kV įtampa.

CHP (CHP) be elektros energijos, jie gamina šilumą, kuri naudojama pastatams ir statiniams šildyti. Šiluminės elektrinės tiekiama šiluminė energija vartotojams paskirstoma šilumos tinklais.

Energijos sistemos charakteristikos

Svarstant elektros energijos sistemos veikimą, ypatingas dėmesys turi būti skiriamas elektros energijos perdavimo procesams. Elektros energijos gamyba ir perdavimas yra sudėtingas tarpusavyje susijęs procesas.

Elektros energijos sistemoje vartotojai gamina, perduoda ir vartoja energiją nuolat, realiu laiku. Elektros energijos kaupimas (akumuliacija) elektros sistemos apimtyse nevyksta, todėl elektros sistemoje nuolat stebimas balansas tarp pagamintos ir suvartotos elektros energijos.

Elektros energijos sistemų ypatumas yra beveik momentinis elektros energijos perdavimas iš šaltinių vartotojams ir neįmanoma sukaupti jos dideliais kiekiais. Šios savybės lemia elektros gamybos ir vartojimo proceso vienalaikiškumą.

Gaminant ir vartojant kintamosios srovės elektros energiją, pagamintos ir suvartotos elektros energijos lygybė bet kuriuo laiko momentu atitinka generuojamos ir suvartojamos aktyviosios ir reaktyviosios galios lygybę.

Todėl bet kuriuo elektros energijos sistemos stacionaraus režimo laiko momentu elektrinės turi generuoti galią, lygią vartotojų galiai, ir padengti energijos nuostolius elektros perdavimo tinkle, t.y. turi būti laikomasi pagaminamos ir suvartojamos galios balanso. .

Reaktyviosios galios balanso samprata yra susijusi su įtaka reaktyvioji galia, perduodamas per elektros tinklo elementus, į įtampos režimą. Reaktyviosios galios balanso sutrikimas lemia įtampos lygio pasikeitimą tinkle.

Paprastai energijos sistemose, kurioms trūksta aktyviosios galios, trūksta ir reaktyviosios galios. Tačiau efektyviau trūkstamą reaktyviąją galią ne perkelti iš kaimyninių elektros sistemų, o generuoti šioje elektros sistemoje įrengtuose kompensaciniuose įrenginiuose.

Vienas iš pagrindinių pagamintos ir suvartojamos elektros energijos pusiausvyros buvimo rodiklių yra tinklo dažnis… Elektros tinklo dažnis Rusijoje, Baltarusijoje, Ukrainoje ir daugumoje Europos šalių yra 50 Hz.Jei šalies elektros sistemos dažnis yra 50 Hz ribose (leistinos nuokrypos ± 0,2 Hz), tai reiškia, kad energijos balansas yra laikomasi.

Trūkstant pagamintos elektros energijos, ypač jos veikliosios medžiagos, susidaro galios deficitas, tai yra, sutrinka energijos balansas. Tokiu atveju elektros tinklo dažnis sumažėja žemiau leistinos vertės. Kuo didesnis elektros energijos trūkumas elektros sistemoje, tuo mažesnis dažnis.

Energijos balanso laužymo procesas yra pavojingiausias energetikos sistemai, o jei jis nebus sustabdytas pradiniame etape, įvyks visiškas energetinės sistemos žlugimas.

Siekiant išvengti elektros energijos sistemos žlugimo, kai skirstymo pastotėse nėra elektros, naudojama avarinė automatika — automatinis dažnio iškrovimas (AChR) ir asinchroninio režimo pašalinimo automatizavimas (ALAR).

AChR automatiškai išjungia tam tikrą vartotojų apkrovos dalį, o tai sumažina energijos deficitą elektros sistemoje. ALAR yra sudėtinga automatinė sistema, kuri automatiškai aptinka ir pašalina asinchroninius režimus elektros tinkluose. Esant energijos trūkumui elektros sistemoje, ALAR veikia kartu su AFC.

Visuose elektros sistemos ruožuose galimos įvairios avarinės situacijos: įvairių stočių ir pastočių įrenginių pažeidimai, kabelinių ir oro linijų pažeidimai, relinės apsaugos ir automatikos įrenginių normalios veiklos sutrikimas ir kt. vartotojai pagal savo galios patikimumo kategorija.

Įtampos reguliavimo charakteristikos

Įtampa elektros sistemoje reguliuojama taip, kad visose srityse būtų užtikrintos normalios įtampos vertės. Galutinio vartotojo įtampos reguliavimas atliekamas pagal vidutines įtampos vertes, gaunamas iš didesnių pastočių.

Paprastai toks reguliavimas atliekamas vieną kartą, tada įtampa reguliuojama dideliuose mazguose - regioninėse pastotėse, nes dėl didelio jų skaičiaus nepraktiška nuolat reguliuoti kiekvienos vartotojų pastotės įtampą.

Įtampos reguliavimas pastotėse atliekamas naudojant išjungtus atšakų keitiklius ir apkrovos jungiklius, įmontuotus į galios transformatorius ir autotransformatorius. Reguliavimas išjungtais jungikliais atliekamas transformatoriui atjungus nuo elektros tinklo (perjungimas be žadinimo). Apkrovos perjungimo įrenginiai leisti reguliuoti apkrovos įtampą, t. y. prieš tai nereikia atjungti transformatoriaus (autotransformatoriaus).

Įtampos reguliavimas naudojant galios transformatorių apkrovos jungiklį gali būti atliekamas tiek automatiškai, tiek rankiniu būdu.Taip pat, priklausomai nuo transformatorių (autotransformatorių) techninės būklės, siekiant pailginti apkrovos jungiklių tarnavimo laiką, galima priimamas sprendimas įtampą reguliuoti tik rankiniu režimu, iš anksto nuimant apkrovą iš transformatoriaus.Tuo pačiu išsaugoma galimybė perjungti apkrovos atšakų keitiklio čiaupus, o esant poreikiui greitai reguliuoti įtampą, šią operaciją galima atlikti prieš tai nepaimant apkrovos nuo transformatoriaus.

Galios ir energijos praradimas

Elektros energijos perdavimą neišvengiamai lydi galios ir energijos nuostoliai transformatoriuose ir linijose. Šie nuostoliai turi būti padengti atitinkamai padidinus elektros energijos tiekimo pajėgumus, dėl kurių didėja kapitalo investicijos elektros sistemos statybai.

Be to, elektros energijos ir energijos nuostoliai sukelia papildomas kuro sąnaudas elektrinėse, elektros sąnaudas, tuo didindamas elektros kainą. Todėl projektuojant būtina siekti, kad šie nuostoliai būtų sumažinti visuose elektros perdavimo tinklo elementuose.

Taip pat žiūrėkite: Galios ir energijos nuostoliai elektros grandinėse ir Priemonės, mažinančios nuostolius elektros tinkluose

Lygiagretus elektros sistemų veikimas

Šalių elektros sistemos arba atskiros elektros sistemos atkarpos šalyje gali būti sujungtos viena su kita ir kaip visuma sudaryti tarpusavyje sujungtą elektros sistemą.

Jei dvi energijos sistemos turi vienodus parametrus, jos gali veikti lygiagrečiai (sinchroniškai). Dviejų elektros energijos sistemų sinchroninio veikimo galimybė leidžia žymiai padidinti jų patikimumą, nes esant dideliam galios deficitui vienoje iš elektros sistemų, šį deficitą galima padengti kita elektros sistema.Sujungus kelių šalių elektros sistemas, tarp šių šalių galima eksportuoti arba importuoti elektros energiją.

Bet jei dvi elektros energijos sistemos turi tam tikrų elektrinių parametrų skirtumų, ypač elektros tinklo dažnio, tada, jei reikia sujungti šias elektros sistemas, jų tiesioginis ryšys su lygiagrečiu veikimu yra nepriimtinas.

Tokiu atveju jie išeina iš padėties naudodami nuolatinės srovės linijas elektros perdavimui tarp elektros sistemų, o tai leidžia sujungti nesinchronizuotas elektros sistemas, pasižyminčias skirtingais tinklo dažniais.