Kako deluje električno omrežje
Električno omrežje - sklop električnih naprav za prenos in distribucijo električne energije, ki ga sestavljajo transformatorske postaje, razdelilne naprave, žice, nadzemni in kabelski daljnovodi, ki delujejo na določenem območju. Možna je tudi druga definicija: sklop razdelilnih postaj in naprav ter električnih vodov, ki jih povezujejo, ki se nahajajo na ozemlju okrožja, naselja, porabnika električne energije.
Elektrarne v Rusiji so združene v zvezni elektroenergetski sistem, ki je vir električne energije za vse njene uporabnike. Prenos in distribucija električne energije se izvaja s pomočjo nadzemnih daljnovodov, ki prečkajo celotno državo. Da bi zmanjšali izgube pri prenosu električne energije, se v daljnovodih uporabljajo zelo visoke napetosti - desetine in (pogosteje) stotine kilovoltov.
Zaradi svoje stroškovne učinkovitosti je pri prenosu energije izum ruskega inženirja M.O. Dolivo-Dobrovolsky je trifazni sistem izmeničnega toka, v katerem se električna energija prenaša s štirimi žicami.Tri od teh žic se imenujejo linija ali faza, četrta pa se imenuje nevtralna ali preprosto nevtralna.
Porabniki električne energije so zasnovani za nižjo napetost od napetosti v elektroenergetskem sistemu. Napetost se zmanjša v dveh stopnjah. Najprej se na padajoči transformatorski postaji, ki je del elektroenergetskega sistema, napetost zniža na 6-10 kV (kilovoltov). Nadaljnje znižanje napetosti poteka pri transformatorske postaje… Njihove znane standardne »transformatorske kabine« so razpršene po tovarnah in stanovanjskih območjih. Po transformatorski postaji napetost pade na 220-380 V.
Napetost med vodniki trifaznega izmeničnega toka se imenuje omrežna napetost. Nominalno r.m.s. vrednost omrežne napetosti v Rusiji je enako 380 V (voltov). Napetost med nevtralnim in katerim koli linijskim vodnikom se imenuje faza. Je trikrat manjši od linearnega korena. Njegova nominalna vrednost v Rusiji je 220 V.
Vir energije za elektroenergetski sistem so trifazni alternatorji, nameščeni v elektrarnah. Vsako od navitij generatorja inducira omrežno napetost. Tuljave so simetrično nameščene po obodu generatorja. V skladu s tem so omrežne napetosti med seboj fazno zamaknjene. Ta fazni zamik je konstanten pri 120 stopinjah.
Trifazni AC sistem
Po transformatorski postaji se napetost do porabnikov napaja preko stikalnih plošč ali (v podjetjih) razdelilnih mest.
Nekateri porabniki (elektromotorji, industrijska oprema, veliki računalniki in zmogljiva komunikacijska oprema) so predvideni za neposredno priključitev na trifazno električno omrežje.Nanje so priključene štiri žice (brez zaščitne ozemljitve).
Porabniki nizke moči (osebni računalniki, gospodinjski aparati, pisarniška oprema itd.) so zasnovani za enofazno električno omrežje. Na njih sta povezani dve žici (brez zaščitnega ozemljitve). V večini primerov je ena od teh žic linearna, druga pa nevtralna. Po standardu je napetost med njima 220 V.
Zgornje efektivne vrednosti napetosti ne izčrpajo popolnoma parametrov električnega omrežja. Spremenljivka elektrika značilna tudi pogostost. Nazivna standardna frekvenca v Rusiji je 50 Hz (Hertz).
Dejanske vrednosti napetosti in frekvence električnega omrežja se seveda lahko razlikujejo od nominalnih vrednosti.
Novi porabniki električne energije se trajno priključijo na omrežje (poveča se tok oz. obremenitev omrežja) ali pa se nekateri porabniki odklopijo (posledično se zmanjša tok oz. obremenitev omrežja). Z večanjem obremenitve omrežna napetost pada, z zmanjševanjem obremenitve pa narašča omrežna napetost.
Da bi zmanjšali učinek spremembe obremenitve na napetost, je v razdelilnih postajah avtomatsko sistem regulacije napetosti… Namenjen je vzdrževanju konstantne (v določenih mejah in z določeno natančnostjo) napetosti, ko se obremenitev v omrežju spremeni. Regulacija se izvaja z večkratnim preklapljanjem navitij močnih padajočih transformatorjev.
AC frekvenca določena s hitrostjo vrtenja generatorjev v elektrarnah.Ko se obremenitev poveča, se frekvenca rahlo zmanjša, krmilni sistem elektrarne poveča pretok delovne tekočine skozi turbino in hitrost generatorja se obnovi.
Seveda noben sistem regulacije (napetosti ali frekvence) ne more delovati brezhibno, v vsakem primeru pa mora uporabnik električnega omrežja sprejeti nekatera odstopanja karakteristik omrežja od nominalnih vrednosti.
V Rusiji so zahteve za kakovost električne energije standardizirane. GOST 23875-88 daje definicije indikatorji kakovosti električne energije, in GOST 13109-87 določa vrednosti teh kazalnikov. Ta standard določa vrednosti indikatorjev na priključnih točkah porabnikov električne energije. Za odjemalca to pomeni, da lahko od elektrooskrbne organizacije zahteva, da se uveljavljeni normativi ne spoštujejo nekje v elektroenergetskem sistemu, temveč neposredno v njegovem odjemnem mestu.
Najpomembnejši kazalniki kakovosti električne energije so odstopanje napetosti od nazivne vrednosti, faktor nesinusne napetosti, odstopanje frekvence od 50 Hz.
V skladu s standardom mora biti vsaj 95% časa vsak dan fazna napetost v območju 209-231 V (odstopanje 5%), frekvenca mora biti v območju 49,8-50,2 Hz, koeficient ne- sinusoidalnost ne sme presegati 5%.
Preostalih 5 odstotkov ali manj časa vsak dan se lahko napetost spreminja od 198 do 242 V (odstopanje 10 %), frekvenca od 49,6 do 50,4 Hz, nesinusni faktor pa ne sme biti večji od 10 %.Dovoljene so tudi močnejše spremembe frekvence: od 49,5 Hz do 51 Hz, vendar skupno trajanje teh sprememb ne sme presegati 90 ur na leto.
Izpadi električne energije so situacije, ko indikatorji kakovosti električne energije za kratek čas presežejo določene meje. Frekvenca lahko odstopa za 5 Hz od nazivne vrednosti. Napetost lahko pade na nič. Kazalnike kakovosti je treba v prihodnosti obnoviti.
A. A. Lopukhin Neprekinjeni napajalniki brez skrivnosti