Hogyan működik az elektromos hálózat

Elektromos hálózat – az elektromos energia átvitelére és elosztására szolgáló elektromos berendezések összessége, amely egy adott területen működő alállomásokból, elosztóberendezésekből, vezetékekből, légvezetékekből és kábeles távvezetékekből áll. Más definíció is lehetséges: a kerület, település, villamos energia fogyasztó területén elhelyezkedő alállomások és elosztó berendezések és az ezeket összekötő elektromos vezetékek halmaza.

Az oroszországi erőművek a szövetségi villamosenergia-rendszerben egyesülnek, amely minden felhasználó elektromos áramforrása. A villamos energia átvitele és elosztása az egész országot átszelő légvezetékek segítségével történik. A villamosenergia-átvitel során fellépő veszteségek csökkentése érdekében nagyon magas feszültségeket - több tíz és (gyakrabban) több száz kilovolt - alkalmaznak a villamos vezetékekben.

Költséghatékonysága miatt az energiaátvitel során az orosz mérnök, M.O. A Dolivo-Dobrovolsky egy háromfázisú váltakozó áramú rendszer, amelyben az elektromosságot négy vezetéken keresztül továbbítják.Három ilyen vezetéket vonalnak vagy fázisnak, a negyediket nullának vagy egyszerűen nullának nevezik.

Villamosenergia-fogyasztók az elektromos rendszer feszültségénél alacsonyabb feszültségre tervezték. A feszültség csökkentése két lépcsőben történik. Először a villamosenergia-rendszer részét képező leléptető alállomáson 6-10 kV-ra (kilovoltra) csökkentik a feszültséget. A feszültség további csökkentése időpontban történik transzformátor alállomások… A megszokott szabványos „transzformátorfülkék” szétszórva helyezkednek el a gyárakban és a lakónegyedekben. A transzformátor alállomás után a feszültség 220-380 V-ra csökken.

A háromfázisú váltakozó áramú rendszer vezetékei közötti feszültséget vonali feszültségnek nevezzük. Névlegesen R.m.s. hálózati feszültség értéke Oroszországban 380 V (volt). A nulla és bármely vezeték közötti feszültséget fázisnak nevezzük. Háromszor kisebb, mint a lineáris gyökér. Névleges értéke Oroszországban 220 V.

Az energiarendszer energiaforrása az erőművekbe telepített háromfázisú generátorok. A generátor minden tekercse egy hálózati feszültséget indukál. A tekercsek szimmetrikusan helyezkednek el a generátor kerülete körül. Ennek megfelelően a vonali feszültségek egymáshoz képest fáziseltolásosak. Ez a fáziseltolódás 120 fokon állandó.

Háromfázisú váltakozó áramú rendszer

A transzformátor alállomás után a feszültséget kapcsolótáblákon vagy (vállalkozásokban) elosztópontokon keresztül juttatják a fogyasztókhoz.

Egyes fogyasztókat (elektromos motorok, ipari berendezések, nagy számítógépek és nagy teljesítményű kommunikációs berendezések) háromfázisú elektromos hálózathoz való közvetlen csatlakozásra tervezték.Négy vezeték csatlakozik hozzájuk (a védőföldelést nem számítva).

Az alacsony fogyasztású fogyasztókat (személyi számítógépek, háztartási gépek, irodai berendezések stb.) egyfázisú elektromos hálózathoz tervezték. Két vezeték csatlakozik hozzájuk (a védőföldelést nem számítva). A legtöbb esetben az egyik ilyen vezeték lineáris, a másik pedig semleges. A szabvány szerint a köztük lévő feszültség 220 V.

A fenti effektív feszültségértékek nem merítik ki teljesen az elektromos hálózat paramétereit. Változó elektromosság gyakorisága is jellemzi. A névleges szabványos frekvencia Oroszországban 50 Hz (Hertz).

Az elektromos hálózat feszültségének és frekvenciájának tényleges értékei természetesen eltérhetnek a névleges értékektől.

Az új villamosenergia-fogyasztók folyamatosan csatlakoznak a hálózathoz (növekszik a hálózat áramerőssége vagy terhelése), vagy egyes fogyasztók lekapcsolódnak (ebből adódóan csökken a hálózat áramerőssége vagy terhelése). A terhelés növekedésével a hálózati feszültség csökken, a terhelés csökkenésével pedig a hálózati feszültség nő.

A terhelésváltozás feszültségre gyakorolt ​​hatásának csökkentése érdekében a lecsökkentő alállomásokon automata van feszültségszabályozó rendszer… Úgy tervezték, hogy állandó (bizonyos határokon belül és bizonyos pontossággal) feszültséget tartson fenn, amikor a hálózat terhelése megváltozik. A szabályozás a nagy teljesítményű lecsökkentő transzformátorok tekercseinek ismételt átkapcsolásával történik.

AC frekvencia az erőművek generátorainak forgási sebessége határozza meg.A terhelés növekedésével a frekvencia enyhén csökken, az erőművi vezérlőrendszer megnöveli a munkaközeg áramlási sebességét a turbinán keresztül, és a generátor fordulatszáma helyreáll.

Természetesen egyetlen szabályozási rendszer (feszültség vagy frekvencia) sem tud tökéletesen működni, és minden esetben az elektromos hálózat használójának el kell fogadnia a hálózat jellemzőinek bizonyos eltéréseit a névleges értékektől.

Oroszországban szabványosították az elektromos energia minőségére vonatkozó követelményeket. A GOST 23875-88 meghatározásokat ad áramminőségi mutatók, és a GOST 13109-87 meghatározza ezeknek a mutatóknak az értékeit. Ez a szabvány meghatározza a mutatók értékeit a villamosenergia-fogyasztók csatlakozási pontjain. A fogyasztó számára ez azt jelenti, hogy megkövetelheti az áramszolgáltatótól, hogy a megállapított normákat ne valahol a villamosenergia-rendszerben, hanem közvetlenül a konnektorban tartsák be.

Az áramminőség legfontosabb mutatói a névleges értéktől való feszültségeltérés, a nem szinuszos feszültségtényező, az 50 Hz-től való frekvenciaeltérés.

A szabvány szerint minden nap az esetek legalább 95%-ában a fázisfeszültségnek 209-231 V tartományban kell lennie (5%-os eltérés), a frekvenciának 49,8-50,2 Hz-en belül kell lennie, és a nem-feszültség együtthatója. A szinuszosság nem haladhatja meg az 5%-ot.

Az idő fennmaradó 5 százalékában minden nap a feszültség 198 és 242 V között változhat (10%-os eltérés), a frekvencia 49,6 és 50,4 Hz között, a nem szinuszos tényező pedig legfeljebb 10 % lehet.A frekvencia erőteljesebb változtatása is megengedett: 49,5 Hz-ről 51 Hz-re, de az ilyen változtatások teljes időtartama nem haladhatja meg az évi 90 órát.

Az áramkimaradás olyan helyzet, amikor az áramminőségi mutatók rövid időre meghaladják a meghatározott határértékeket. A frekvencia 5 Hz-cel eltérhet a névleges értéktől. A feszültség nullára csökkenhet. A minőségi mutatókat a jövőben vissza kell állítani.

A. A. Lopukhin Szünetmentes tápegységek titkok nélkül