Energetski sistem države — kratek opis, značilnosti dela v različnih situacijah

Energetski sistem države je kombinacija več elementov - elektrarn, razdelilnih razdelilnih postaj, električnih in toplotnih omrežij.

Elektrarne proizvajajo električno in toplotno (za SPTE) energijo. električna energija, ki jih proizvajajo elektrarne, se poveča na zahtevano vrednost napetosti v podpornih postajah in se napaja v omrežje, predvsem v glavna električna omrežja, kjer se naprej distribuira v skladu s količino energije, ki jo porabi določena regija, podjetje v EES. državo ali ločeno regijo.

Če govorimo o energetskem sistemu države, hrbtenična omrežja prepletajo njeno celotno ozemlje. Magistralna omrežja vključujejo daljnovode 220, 330, 750 kV, po katerih tečejo veliki tokovi električne energije - od nekaj sto MW do več deset GW.

Naslednja faza je preoblikovanje visokonapetostnih magistralnih omrežij za regionalne, vozliščne postaje, postaje velikih podjetij z napetostjo 110 kV. Pretoki električne energije v desetinah MW tečejo skozi omrežja 110 kV.

V RTP 110 kV se električna energija distribuira do RTP manjših uporabnikov v naseljenih območjih in različnih podjetjih z napetostmi 6, 10, 35 kV. Poleg tega se omrežna napetost zmanjša na vrednosti, ki jih zahteva uporabnik. Če gre za naselja in majhna podjetja, se napetost zniža na 380/220 V. Obstaja tudi oprema velikih industrijskih podjetij, ki se neposredno napaja z visoko napetostjo 6 kV.

SPTE (SPTE) poleg električne energije proizvajajo toploto, ki se uporablja za ogrevanje stavb in objektov. Toplotna energija, ki jo dobavlja termoelektrarna, se odjemalcem distribuira po toplotnih omrežjih.

Značilnosti elektroenergetskega sistema

Pri obravnavi delovanja elektroenergetskega sistema je treba posebno pozornost nameniti procesom prenosa električne energije. Proizvodnja in prenos električne energije je kompleksen med seboj povezan proces.

V elektroenergetskem sistemu proizvodnja, prenos in poraba energije pri porabnikih poteka kontinuirano, v realnem času. Akumulacija električne energije (akumulacija) v prostorninah elektroenergetskega sistema ne poteka, zato se v elektroenergetskem sistemu stalno spremlja ravnotežje med proizvedeno in porabljeno električno energijo.

Posebnost elektroenergetskih sistemov je skoraj takojšen prenos električne energije od virov do porabnikov in nezmožnost njenega kopičenja v večjih količinah. Te lastnosti določajo sočasnost procesa proizvodnje in porabe električne energije.

Pri proizvodnji in porabi električne energije izmeničnega toka enakost proizvedene in porabljene električne energije v vsakem trenutku ustreza enakosti proizvedene in porabljene delovne in jalove moči.

Zato morajo elektrarne v vsakem trenutku v stacionarnem režimu elektroenergetskega sistema proizvesti moč, ki je enaka moči odjemalcev in pokriti izgube energije v prenosnem omrežju, tj. upoštevati je treba ravnovesje proizvedene in porabljene moči. .

Koncept bilance jalove moči je povezan z vplivom reaktivna moč, ki se prenašajo skozi elemente električnega omrežja, v napetostni način. Motnje ravnovesja jalove moči vodijo do spremembe nivoja napetosti v omrežju.

Običajno elektroenergetski sistemi, ki jim primanjkuje delovne moči, primanjkuje tudi jalove moči. Manjkajočo jalovo moč pa je učinkoviteje ne prenašati iz sosednjih elektroenergetskih sistemov, temveč jo ustvarjati v kompenzacijskih napravah, nameščenih v tem elektroenergetskem sistemu.

Eden glavnih kazalcev prisotnosti ravnotežja med proizvedeno in porabljeno električno energijo je omrežno frekvenco… Frekvenca električnega omrežja v Rusiji, Belorusiji, Ukrajini in v večini evropskih držav je 50 Hz.Če je frekvenca elektroenergetskega sistema države znotraj 50 Hz (tolerance ± 0,2 Hz), to pomeni, da je energetska bilanca upoštevana.

V primeru primanjkljaja proizvedene električne energije, predvsem njene učinkovine, nastane primanjkljaj moči, to je porušeno energijsko ravnovesje. V tem primeru pride do zmanjšanja frekvence električnega omrežja pod dovoljeno vrednost. Večji kot je primanjkljaj električne energije v elektroenergetskem sistemu, nižja je frekvenca.

Za energetski sistem je najbolj nevaren proces rušenja energijskega ravnovesja, in če ga ne ustavimo v začetni fazi, pride do popolnega kolapsa energetskega sistema.

Da bi preprečili zlom elektroenergetskega sistema v odsotnosti električne energije v razdelilnih postajah, se uporablja zasilna avtomatizacija — samodejno frekvenčno razkladanje (AChR) in avtomatizacija izločanja asinhronega načina (ALAR).

AChR samodejno izklopi določen del obremenitve porabnikov, s čimer zmanjša energetski primanjkljaj v EES. ALAR je sofisticiran avtomatski sistem, ki samodejno zazna in odstrani asinhrone načine v električnih omrežjih. V primeru pomanjkanja električne energije v elektroenergetskem sistemu ALAR deluje skupaj z AFC.

Na vseh odsekih elektroenergetskega sistema so možne različne izredne razmere: poškodbe različne opreme na postajah in transformatorskih postajah, poškodbe kabelskih in nadzemnih daljnovodov, motnje normalnega delovanja naprav za relejno zaščito in avtomatizacijo itd. uporabnike v skladu z njihovimi kategorija zanesljivosti napajanja.

Značilnosti regulacije napetosti

Napetost v elektroenergetskem sistemu je regulirana tako, da zagotavlja normalne vrednosti napetosti na vseh področjih. Regulacija napetosti končnega uporabnika se izvaja glede na povprečne vrednosti napetosti, pridobljene iz večjih transformatorskih postaj.

Takšna prilagoditev se praviloma izvede enkrat, nato pa se napetost prilagodi na velikih vozliščih - regionalnih transformatorskih postajah, saj je nepraktično stalno prilagajati napetost vsake potrošniške postaje zaradi njihovega velikega števila.

Regulacija napetosti v transformatorskih postajah se izvaja s pomočjo izklopnih stikal in tovornih stikal, vgrajenih v močnostne transformatorje in avtotransformatorje. Regulacija s pomočjo izklopnih stikal se izvaja pri izklopljenem transformatorju iz omrežja (preklapljanje brez vzbujanja). Stikalne naprave pod obremenitvijo omogočajo regulacijo bremenske napetosti, to je brez potrebe po predhodnem odklopu transformatorja (avtotransformatorja).

Regulacija napetosti s stikalom ob obremenitvi močnostnih transformatorjev se lahko izvaja avtomatsko in ročno.Tudi glede na tehnično stanje transformatorjev (avtotransformatorjev) lahko za podaljšanje življenjske dobe stikal ob obremenitvi Če se odločite za regulacijo napetosti izključno v ročnem načinu, s predhodno odstranitvijo obremenitve iz transformatorja.Hkrati je ohranjena zmožnost preklopa odcepov regulatorja napetosti, v primeru potrebe po hitri regulaciji napetosti pa se ta operacija lahko izvede brez predhodne odstranitve obremenitve s transformatorja.

Izgube moči in energije

Prenos električne energije neizogibno spremljajo izgube moči in energije v transformatorjih in vodih. Te izgube je treba pokriti z ustreznim povečanjem napajalne zmogljivosti, kar vodi v povečanje investicijskih vlaganj v izgradnjo elektroenergetskega sistema.

Poleg tega izgube moči in energije povzročajo dodatno porabo goriva v elektrarnah, strošek električne energije, s čimer se povečajo stroški električne energije. Zato je treba pri projektiranju stremeti k zmanjšanju teh izgub v vseh elementih prenosnega elektroenergetskega omrežja.

Poglej tudi: Izguba moči in energije v električnih tokokrogih in Ukrepi za zmanjšanje izgub v električnih omrežjih

Vzporedno delovanje elektroenergetskih sistemov

Elektroenergetski sistemi držav ali posamezni odseki elektroenergetskega sistema znotraj države so lahko med seboj povezani in kot celota tvorijo medsebojno povezan elektroenergetski sistem.

Če imata dva energetska sistema enake parametre, lahko delujeta vzporedno (sinhrono). Možnost sinhronega delovanja dveh elektroenergetskih sistemov omogoča bistveno povečanje njune zanesljivosti, saj lahko v primeru velikega primanjkljaja v enem od elektroenergetskih sistemov ta primanjkljaj pokrije drug elektroenergetski sistem.S povezovanjem elektroenergetskih sistemov več držav je omogočen izvoz ali uvoz električne energije med temi državami.

Če pa imata dva elektroenergetska sistema nekaj razlik v električnih parametrih, zlasti frekvenci električnega omrežja, potem, če je treba te elektroenergetske sisteme združiti, je njihova neposredna povezava z vzporednim delovanjem nesprejemljiva.

V tem primeru se rešijo iz situacije z uporabo enosmernih vodov za prenos električne energije med elektroenergetskimi sistemi, kar omogoča združevanje nesinhroniziranih elektroenergetskih sistemov, za katere so značilne različne omrežne frekvence.