1.2. Энергетическая система и организация ее эксплуатации

Энергетическая система (энергосистема') представляет собой совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, а также установок потребителей электрической энергии и теплоты, связанных общностью режима производства, распределения и потребления электрической энергии и теплоты. Совместная работа электростанций выгодна экономически и технически, поэтому в настоящее время в энергосистемы объединены почти все электростанции страны, кроме небольших электростанций местного значения, расположенных в отдаленных районах.

К электрической части энергосистемы помимо генераторов электростанций относят воздушные и кабельные линии электропередачи, повышающие и понижающие подстанции и установки потребителей электрической энергии. Повышающие подстанции сооружаются на электростанциях и служат для преобразования (трансформации) выработанной генераторами электроэнергии в энергию более высокого напряжения. Это необходимо для снижения потерь в проводах линий электропередачи. От мощных, удаленных от центров потребления на сотни и тысячи километров электростанций электроэнергия передается по воздушным линиям 330—750 кВ и выше. Воздушные и кабельные линии ПО—220 кВ в основном используются в качестве внутрисистемных связей. Они соединяют между собой пони* жающие подстанции, электростанции и образуют, как правило, замкнутые контуры, повышающие надежность ра« боты энергосистемы и позволяющие передавать электроэнергию в необходимом направлении. В городах прокладываются кабельные линии 110—220 кВ «глубокого ввода», передающие электроэнергию к месту ее потребления (промышленные предприятия, кварталы городской застройки и т. д.), что освобождает от необходимости прокладывать большое число линий 6—10 кВ.

Воздушные и кабельные линии 35 кВ и ниже относятся к распределительным (местным) электросетям, обслуживающим небольшие районы сельской местности и города. Эти сети в основном работают по схеме радиального питания.

Понижающие подстанции предназначены для преобразования получаемой ими электроэнергии в энергию более низкого напряжения и распределения ее между потребителями на напряжении присоединенной к подстанции распределительной сети. Кроме того, крупные понижающие подстанции часто являются узлами связи сетей различных напряжений энергосистемы. Для таких подстанций характерен комбинированный режим работы, при котором наряду с питанием потребителей и распределительных сетейчерез трансформаторы проходят обменные потоки мощности между сетями высшего и среднего напряжения.

В ряде случаев распределительные кабельные сети 6— 10 кВ питаются непосредственно от шин генераторного напряжения ТЭЦ, так как последние сооружаются вблизи приемников электрической энергии и теплоты. Трансформаторы связи ТЭЦ с энергосистемой обычно работают в реверсивном режиме, передавая в сеть 110—220 кВ избыток генерируемой мощности и, наоборот, принимая мощность от сети энергосистемы при ее дефиците на шинах 6— 10 кВ ТЭЦ.

На электростанциях, повышающих и понижающих подстанциях сооружаются распределительные устройства (РУ), предназначенные для приема и распределения электроэнергии. К сборным шинам РУ через коммутационные аппараты присоединяются генераторы, трансформаторы, воздушные и кабельные линии и другое оборудование; РУ различных классов напряжения имеют между собой трансформаторные связи.

Эксплуатация энергосистемы организуется в двух направлениях: технической эксплуатации оборудования и сооружений и оперативного управления работой энергосистемы в целом.

Под технической эксплуатацией понимается процесс правильного использования электрической части станции и сетей для производства, передачи и распределения электрической энергии. Прямое участие в этом принимает ремонтный и эксплуатационный персонал предприятий, а также бригады ремонтных заводов, центральных производственных служб, лабораторий и т. д.

Под оперативным управлением понимается процесс непрерывного руководства согласованной и наиболее экономичной работой электрических станций и сетей, объединенных в энергосистему.

Энергосистема как основное звено электроэнергетики управляется энергоуправлением (ЭУ). Электрические станции, сетевые, ремонтные и другие предприятия, входящие в состав энергосистемы, являются ее производственными подразделениями.

Персонал ЭУ и всех его производственных предприятий обязан обеспечивать выполнение требований бесперебойности, надежности, экономичности, поддержания нормального качества отпускаемой энергии: частоты и напряжения электрического тока, давления и температуры пара и горячей воды; защиты окружающей среды и людей от вредных влияний производства.

Бесперебойность — это наиболее полное удовлетворение потребителей в электрической и тепловой энергии. Нарушение бесперебойности электроснабжения может произойти вследствие недостаточного резерва мощности в энергосистеме; дефицита энергии, т. е. невозможности по тем или иным причинам выработать на электростанциях нужное количество электроэнергии; различных аварийных ситуаций, например отключения питающей линии и т. д.

Надежность — это способность энергосистемы обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией и теплотой при всех режимах работы энергосистемы. Надежность обеспечивается безаварийной работой персонала, своевременным ремонтом оборудования, правильным ведением режима работы оборудования, достаточно высокими темпами развития энергосистемы и т. д.

Экономичность — это эффективное использование всех производственных возможностей энергосистемы и доведение суммарных ежегодных расходов на производство и реализацию электрической энергии и теплоты до оптимального значения. При этом наименьшими должны быть и потери электроэнергии в оборудовании, и размер возможного ущерба у потребителей.

Поддержание нормального качества электроэнергии означает обеспечение на вводах у потребителей частоты и напряжения, установленных нормами. При понижении частоты электрического тока уменьшается частота вращения электродвигателей, снижается производительность машин, уменьшается выпуск продукции. На электростанциях снижается производительность механизмов и установок собственных нужд (дутьевых вентиляторов, дымососов, питательных электронасосов и пр.), что может привести к нарушению баланса активной мощности и даже полному прекращению выработки электроэнергии. Во избежание указанных последствий правила технической эксплуатации устанавливают, что частота электрического тока в энергосистеме должна непрерывно поддерживаться на уровне 50 Гц с отклонениями ±0,1 Гц.

При понижении напряжения падает светоотдача ламп накаливания, увеличивается скольжение и уменьшается вращающий момент асинхронных двигателей, являющихся двигателями массового применения. Отрицательно сказывается на работе электрических установок и повышение напряжения сверх номинального значения, так как приемники электроэнергии рассчитаны и выполняются для работы при номинальном напряжении. Только при этом условии они обладают требуемыми техническими характеристиками и хорошими экономическими показателями.

Для обеспечения нормального напряжения у потребителей его уровни на шинах станций и узловых подстанций энергосистемы поддерживаются в соответствии с задаваемыми графиками.

Необходимым условием нормального функционирования энергосистемы является также обеспечение безопасности эксплуатационного и ремонтного персонала, в том числе ядерной и радиационной безопасности при эксплуатации АЭС.