Maan energiajärjestelmä - lyhyt kuvaus, työn ominaisuudet eri tilanteissa

Maan energiajärjestelmä on yhdistelmä useista elementeistä - voimalaitoksista, nosto- ja alas-jakeluasemista, sähkö- ja lämpöverkoista.

Voimalaitokset tuottavat sähkö- ja lämpöenergiaa (CHP:tä varten). Sähköenergia, voimalaitosten tuottamia, nostetaan tehosähköasemilla vaadittuun jännitearvoon ja syötetään verkkoon, erityisesti pääsähköverkkoihin, missä se jaetaan edelleen tietyn alueen, sähköjärjestelmään kuuluvan yrityksen, kuluttaman energian määrän mukaan. maa tai erillinen alue.

Jos puhumme maan energiajärjestelmästä, runkoverkot sotkeutuvat koko maan alueelle. Runkoverkkoihin kuuluu 220, 330, 750 kV johtoja, joiden kautta virtaa suuria tehovirtoja – useista sadasta MW kymmeniin GW.

Seuraava vaihe on suurjänniterunkoverkkojen muuntaminen alueellisiin, solmumuuntamoihin, suuryritysten sähköasemiin, joiden jännite on 110 kV. Teho virtaa kymmenien MW:n sisällä 110 kV verkkojen kautta.

110 kV sähköasemilla sähköä jaetaan pienempiin asutusalueiden ja eri yritysten käyttäjien sähköasemille jännitteillä 6, 10, 35 kV. Lisäksi verkkojännite alennetaan käyttäjän tarvitsemiin arvoihin. Jos nämä ovat paikkakuntia ja pieniä yrityksiä, jännite lasketaan 380/220 V:iin. On myös suurten teollisuusyritysten laitteita, jotka saavat virtansa suoraan korkeasta 6 kV jännitteestä.

CHP (CHP) Ne tuottavat sähköenergian lisäksi lämpöä, jota käytetään rakennusten ja rakenteiden lämmittämiseen. Lämpövoimalaitoksen toimittama lämpöenergia jaetaan kuluttajille lämpöverkkojen kautta.

Sähköjärjestelmän ominaisuudet

Sähköjärjestelmän toimintaa harkittaessa on kiinnitettävä erityistä huomiota sähkövoiman siirtoprosesseihin. Sähköenergian tuotanto ja siirto on monimutkainen toisiinsa liittyvä prosessi.

Sähköjärjestelmässä kuluttajien energian tuotanto, siirto ja kulutus tapahtuu jatkuvasti, reaaliajassa. Sähkön kertymistä (akkumulaatiota) sähköjärjestelmän volyymeihin ei tapahdu, joten sähköjärjestelmässä seurataan jatkuvasti tuotetun ja kulutetun sähkön tasapainoa.

Sähkövoimajärjestelmien erikoisuus on sähköenergian lähes hetkellinen siirtyminen lähteistä kuluttajille ja mahdottomuus kerätä sitä merkittäviä määriä. Nämä ominaisuudet määräävät sähkön tuotanto- ja kulutusprosessin samanaikaisuuden.

Vaihtovirtasähköenergian tuotannossa ja kulutuksessa tuotetun ja kulutetun sähkön yhtäläisyys kulloinkin vastaa tuotetun ja kulutetun pätö- ja loistehon yhtäläisyyttä.

Siksi voimalaitosten on milloin tahansa sähköjärjestelmän kiinteässä tilassa tuotettava tehoa, joka vastaa kuluttajien tehoa ja katettava sähkönsiirtoverkon energiahäviöt, eli tuotetun ja kulutetun tehon tasapainoa on noudatettava. .

Loistehotasapainon käsite liittyy vaikuttamiseen loisteho, siirretään sähköverkon elementtien kautta jännitetilaan. Loistehotasapainon häiriö johtaa verkon jännitetason muutokseen.

Tyypillisesti tehojärjestelmissä, joissa pätöteho on puutteellinen, on myös loistehovajaus. On kuitenkin tehokkaampaa olla siirtämättä puuttuvaa loistehoa viereisistä voimajärjestelmistä, vaan tuottaa se tähän sähköjärjestelmään asennetuissa kompensointilaitteissa.

Yksi tärkeimmistä indikaattoreista tuotetun ja kulutetun sähköenergian välisen tasapainon olemassaolosta on verkon taajuus… Sähköverkon taajuus Venäjällä, Valko-Venäjällä, Ukrainassa ja useimmissa Euroopan maissa on 50 Hz.Jos maan sähköjärjestelmän taajuus on 50 Hz:n sisällä (toleranssit ± 0,2 Hz), se tarkoittaa, että energiatasapainoa noudatetaan.

Tuotetun sähkön, erityisesti sen vaikuttavan aineen, alijäämän sattuessa syntyy tehovaje, eli energiatase häiriintyy. Tässä tapauksessa sähköverkon taajuus laskee alle sallitun arvon. Mitä suurempi sähkövaje sähköjärjestelmässä, sitä pienempi taajuus.

Energiatasapainon rikkomisprosessi on vaarallisin energiajärjestelmälle, ja jos sitä ei pysäytetä alkuvaiheessa, tapahtuu energiajärjestelmän täydellinen romahdus.

Sähköjärjestelmän romahtamisen estämiseksi jakeluasemien sähkön puuttuessa käytetään hätäautomaatiota — automaattinen taajuuspurku (AChR) ja asynkronisen tilan eliminoinnin automatisointi (ALAR).

AChR katkaisee automaattisesti tietyn osan kuluttajien kuormituksesta, mikä vähentää sähköjärjestelmän energiavajetta. ALAR on kehittynyt automaattinen järjestelmä, joka tunnistaa ja poistaa automaattisesti asynkroniset tilat sähköverkoissa. Jos sähköjärjestelmässä on tehopula, ALAR toimii yhdessä AFC:n kanssa.

Sähköjärjestelmän kaikilla osilla erilaiset hätätilanteet ovat mahdollisia: asemien ja sähköasemien erilaisten laitteiden vauriot, kaapeli- ja ilmajohtojen vauriot, releen suoja- ja automaatiolaitteiden normaalin toiminnan häiriöt jne. käyttäjille heidän omien sanojensa mukaisesti tehon luotettavuusluokka.

Jännitteensäätöominaisuudet

Sähköjärjestelmän jännitettä säädetään siten, että kaikilla alueilla varmistetaan normaalit jännitearvot. Loppukäyttäjän jännitteensäätö tapahtuu suuremmilta sähköasemilta saatujen keskimääräisten jännitearvojen mukaan.

Yleensä tällainen säätö suoritetaan kerran, sitten jännite säädetään suurissa solmuissa - alueellisissa sähköasemissa, koska on epäkäytännöllistä säätää jatkuvasti kunkin kuluttaja-sähköaseman jännitettä niiden suuren määrän vuoksi.

Sähköasemien jännitteensäätö tapahtuu tehomuuntajiin ja automaattimuuntajiin sisäänrakennettujen piirin ulkopuolisten käämikytkimien ja kuormakytkimien avulla. Ohjaus piirikytkimillä tapahtuu muuntajan ollessa irrotettuna verkkovirrasta (kytkentä ilman viritystä). On-load-kytkinlaitteet mahdollistaa kuormitusjännitteen säätelyn, eli ilman, että muuntajaa (automuuntaja) tarvitsee ensin irrottaa.

Jännitteensäätö tehomuuntajien on-load-kytkimellä voidaan suorittaa sekä automaattisesti että manuaalisesti.Myös muuntajien teknisestä kunnosta riippuen (automuuntajat) voidaan pidentää kytkinten käyttöikää. olla päätetty säätää jännitettä yksinomaan manuaalisessa tilassa, alustava kuorma irrottamalla muuntajasta.Samalla säilyy mahdollisuus kytkeä käämikytkimen hanat, ja nopean jännitteen säädön tarpeessa tämä toimenpide voidaan suorittaa ilman, että kuormaa ensin irrotetaan muuntajasta.

Tehon ja energian menetyksiä

Sähköenergian siirtoon liittyy väistämättä teho- ja energiahäviöitä muuntajissa ja linjoissa. Nämä häviöt on katettava vastaavalla tehonsyöttökapasiteetin lisäyksellä, mikä johtaa pääomasijoitusten kasvuun voimajärjestelmän rakentamiseen.

Lisäksi teho- ja energiahäviöt aiheuttavat voimalaitosten polttoaineen lisäkulutusta, sähkön hintaa, mikä lisää sähkön hintaa. Siksi suunnittelussa on välttämätöntä pyrkiä vähentämään näitä häviöitä kaikissa voimansiirtoverkon elementeissä.

Katso myös: Teho- ja energiahäviö sähköpiireissä ja Toimenpiteet sähköverkkojen häviöiden vähentämiseksi

Sähköjärjestelmien rinnakkaistoiminta

Maiden sähköjärjestelmät tai yksittäiset sähköjärjestelmän osat maan sisällä voivat olla yhteydessä toisiinsa ja muodostaa kokonaisuutena yhteenliitetyn sähköjärjestelmän.

Jos kahdella energiajärjestelmällä on samat parametrit, ne voivat toimia rinnakkain (synkronisesti). Kahden sähköjärjestelmän synkronisen toiminnan mahdollisuus mahdollistaa niiden luotettavuuden lisäämisen merkittävästi, koska jos jossakin sähköjärjestelmässä on suuri tehovaje, tämä alijäämä voidaan kattaa toisella sähköjärjestelmällä.Yhdistämällä useiden maiden sähköjärjestelmät on mahdollista viedä tai tuoda sähköä näiden maiden välillä.

Mutta jos kahdella sähköjärjestelmällä on joitain eroja sähköisissä parametreissa, erityisesti sähköverkon taajuudessa, niin jos nämä voimajärjestelmät on yhdistettävä, niiden suoraa yhteyttä rinnakkaiseen toimintaan ei voida hyväksyä.

Tässä tapauksessa he selviävät tilanteesta tasavirtajohtojen avulla siirtämään sähköä sähköjärjestelmien välillä, mikä mahdollistaa eri verkkotaajuuksilla luontaisten synkronoimattomien sähköjärjestelmien yhdistämisen.