Раздел I. Электрическая система

В нашей стране снабжение потребителей электроэнергией осуществляется преимущественно от электрических сетей, объединяющих несколько электростанций.

Необходимость такого объединения вызвана тем, что электрические станции, находящиеся даже на территории одной области, работают с неодинаковой нагрузкой, т. е. одни электростанции могут быть перегружены, а в то же время другие могут работать в основном с недогрузкой. Разница в степени загрузки электростанций становится более ощутимой при значительном отдалении районов потребления электроэнергии друг от друга в направлении с востока на запад, что объясняется разновременностью утренних и вечерних максимумов нагрузки.

Чтобы обеспечить надежность электроснабжения потребителей и возможно полнее использовать мощности электростанций, работающих в разных режимах, их объединяют в электроэнергетические системы.

Другими словами, энергетическая система – это совокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования тепловой и электрической энергии. Схематично энергетическая система представлена на рис. 1.1.

Представление о системе производства, передачи и распределения электрической энергии дает схема электроснабжения потребителей. Электрическая энергия, вырабатываемая на электрической станции генераторами, передается при напряжении более высоком, чем генераторное по линии электропередачи высокого напряжения на подстанцию промышленного предприятия. Для изменения напряжения в энергетической системе применяются трансформаторы.

Со сборных шин подстанции электроэнергия распределяется по различным электроприемникам: электродвигателям, источникам света, нагревательным приборам и т.д.

Производство электрической энергии и ее потребление — процессы непрерывные и единые во времени. Электрическую энергию нельзя накапливать в больших количествах, не передавая потребителям, т.е. в каждый момент времени ее выработка должна соответствовать потреблению. Отдельные электростанции не могут обеспечить бесперебойную подачу электроэнергии потребителям, поэтому по мере развития энергетики их объединяют в системы, в которых они работают параллельно на общую нагрузку.

Объединение электростанций в энергосистемы имеет большое значение для обеспечения согласованной работы станций различных типов, особенно тепловых и гидростанций.

Мощность гидроагрегатов ГЭС в период паводка и в зимнее время различна, поэтому весной основную нагрузку в энергосистеме несут гидростанции, на тепловых же станциях в это время часть агрегатов основного назначения останавливают, что обеспечивает экономию топлива и проведение плановых ремонтных работ. В зимнее время роли тепловых и гидростанций меняются.

Таким образом, появляется возможность создания экономически мы годных режимов работы разных типов электростанций. Создание энергосистем повышает надежность электроснабжения и улучшает качество электроэнергии, обеспечивает постоянство напряжения и частоты вырабатываемого тока, поскольку колебания потребления воспринимаются одновременно многими электрическими станциями.

Энергетическая система (энергосистема) представляет собой совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процессов производства и распределения электрической и тепловой энергии.

Электрическая или электроэнергетическая система представляет собой часть энергетической системы. Из нее исключаются тепловые сети и тепловые потребители.

Электрическая система состоит из

• генераторов,

• распределительных устройств,

• электрических сетей (подстанций и линий электропередачи различных напряжений)

• электроприемников.

В состав электросистем входят также:

• производственные предприятия и мастерские,

• лаборатории и подъемно-транспортные средства, необходимые для выполнения работ, связанных с эксплуатацией всех элементов этих систем.

Электрическая система представляет собой сложный объект. Сложность обусловлена рядом специфических особенностей:

·постоянное совпадение по времени процесса выработки, передачи и потребления электроэнергии;

непрерывность процесса выработки, передачи и потребления электроэнергии и необходимость в связи с этим непрерывного контроля за этим процессом. Процесс передачи электроэнергии по цепи “генератор – электроприемник” возможен лишь при надежной электрической и магнитной связи на всем протяжении этой цепи;

повышенная опасность электрического тока для окружающей среды и обслуживающего персонала;

быстрое протекание процессов, связанных с отказом различных элементов основной технологической цепочки;

многообразие функциональных систем и устройств, которые осуществляют технологию производства электроэнергии; управление, регулирование и контроль. Необходимость их постоянного и четкого взаимодействия;

·удаленность энергетических объектов друг от друга;

зависимость режимов работы электрических систем от различных случайных факторов (погодные условия, режим работы энергосистемы, потребителей);

значительный объем работ по ремонтно-эксплуатационному обслуживанию большого количества разнотипного оборудования.

 

На электрических схемах электрическая система представляется следующим образом (см. рис. 1.2).

 

Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии. Она состоит из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередач.

Линия электропередач (ЛЭП) – это электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии.

Так как передача электроэнергии экономически выгодна только по ЛЭП высокого напряжения, то энергия, которая вырабатывается на ЭС, преобразуется в энергию высокого напряжения при помощи трансформаторов ЭС. Подстанции, на которых производится эта трансформация называются повышающими (питающими). На другом конце электропередачи строится понизительная (приемная) подстанция. Второе название условное, т.к. понизительная подстанция может быть одновременно и питающей).

Электроустановки, прием и распределение электроэнергии в которых выполняется на одном уровне напряжения, т.е. без трансформации, называются распределительными или переключательными пунктами.

Энергосистемы, расположенные в различных экономических районах, связываются между собой линиями электропередач высокого напряжения. Это обеспечивает взаимный обмен мощностями и дает следующие преимущества:

снижение суммарного максимума;

уменьшение суммарного резерва мощности (12 – 20% от суммарной мощности);

повышается надежность и качество энергоснабжения;

повышается экономичность использования энергоресурсов;

улучшается использование мощности ЭС (можно строить мощные агрегаты);

облегчается работа систем при сезонных изменениях нагрузки, при ремонтах и авариях.

Но в объединенных системах усложняется релейная защита, автоматика и управление режимами.

Эксплуатация энергосистемы осуществляется инженерами, техниками, мастерами и рабочими соответствующих квалификаций.

Оперативное управление энергосистемой (электросистемой) обеспечивают диспетчеры, обслуживают оборудование электростанций и подстанций — дежурным персонал, а линии электропередачи — линейный персонал.