Az ország energiarendszere – rövid leírás, a munkavégzés jellemzői különböző helyzetekben

Az ország energiarendszere több elem - erőművek, emelő- és lépcsőzetes elosztó alállomások, elektromos és hőhálózatok - kombinációja.

Az erőművek elektromos és hőenergiát termelnek (CHP-hez). Elektromos energia, erőművek termelikA nyomásfokozó alállomásokon a szükséges feszültségértékre emelik, és a hálózatba, különösen a fő elektromos hálózatokba táplálják, ahol tovább osztják egy adott régió, az energiarendszeren belüli vállalkozás által fogyasztott energia mennyiségének megfelelően. egy ország vagy egy külön régió.

Ha az ország energiarendszeréről beszélünk, a gerinchálózatok behálózzák az egész területet. A trönkhálózatok 220, 330, 750 kV-os vezetékeket tartalmaznak, amelyeken nagy teljesítmény áramlik át – több száz MW-tól több tíz GW-ig.

A következő lépés a regionális, csomóponti alállomások, nagyvállalatok 110 kV-os feszültségű alállomásainak nagyfeszültségű törzshálózatainak átalakítása. A 110 kV-os hálózatokon több tíz MW-on belül áramlik a teljesítmény.

A 110 kV-os alállomásokon a villamos energiát a lakott területek kisebb felhasználói alállomásaihoz, illetve különböző vállalkozásokhoz osztják el 6, 10, 35 kV feszültséggel. Ezenkívül a hálózati feszültség a felhasználó által igényelt értékekre csökken. Ha településekről és kisvállalkozásokról van szó, akkor a feszültséget 380/220 V-ra csökkentik. Vannak olyan nagy ipari vállalkozások berendezései is, amelyek közvetlenül 6 kV-os nagyfeszültségűek.

CHP (CHP) az elektromos energián kívül hőt termelnek, amelyet épületek, építmények fűtésére használnak fel. A hőerőmű által szolgáltatott hőenergia hőhálózatokon keresztül jut el a fogyasztókhoz.

A villamosenergia-rendszer jellemzői

A villamosenergia-rendszer működésének mérlegelésekor különös figyelmet kell fordítani a villamos energia átviteli folyamataira. Az elektromos energia előállítása és átvitele összetett, egymással összefüggő folyamat.

A villamosenergia-rendszerben a fogyasztók energiatermelése, átvitele és fogyasztása folyamatosan, valós időben történik. A villamos energia felhalmozódása (akkumuláció) a villamosenergia-rendszer térfogataiban nem történik meg, ezért a villamosenergia-rendszerben folyamatosan ellenőrzik a megtermelt és elfogyasztott villamos energia egyensúlyát.

A villamosenergia-rendszerek sajátossága az elektromos energia szinte azonnali átadása a forrásokból a fogyasztókhoz, és a jelentős mennyiségben történő felhalmozás lehetetlensége. Ezek a tulajdonságok határozzák meg a villamosenergia-termelés és -fogyasztás folyamatának egyidejűségét.

A váltakozó áramú villamos energia előállítása és fogyasztása során a megtermelt és az elfogyasztott villamos energia minden pillanatban való egyenlősége megfelel a megtermelt és elfogyasztott aktív és meddő teljesítmény egyenlőségének.

Ezért a villamosenergia-rendszer álló üzemmódjában az erőműveknek minden pillanatban a fogyasztók teljesítményével megegyező teljesítményt kell termelniük, és fedezniük kell az energiaátviteli hálózatban keletkező energiaveszteségeket, azaz be kell tartani a megtermelt és elfogyasztott teljesítmény egyensúlyát. .

A meddőteljesítmény mérleg fogalma a befolyásoláshoz kapcsolódik meddő teljesítmény, amelyet az elektromos hálózat elemein keresztül továbbítanak a feszültség üzemmódba. A meddőteljesítmény egyensúlyának megszakadása a hálózat feszültségszintjének megváltozásához vezet.

Jellemzően az aktív teljesítmény hiányos energiaellátó rendszerek meddőteljesítményben is hiányosak. Hatékonyabb azonban a hiányzó meddőteljesítményt nem a szomszédos villamosenergia-rendszerekből átvinni, hanem ebbe az áramrendszerbe telepített kompenzáló berendezésekben előállítani.

A megtermelt és elfogyasztott elektromos energia egyensúlyának meglétének egyik fő mutatója az hálózati frekvencia… Az elektromos hálózat frekvenciája Oroszországban, Fehéroroszországban, Ukrajnában és a legtöbb európai országban 50 Hz.Ha az ország villamosenergia-rendszerének frekvenciája 50 Hz-en belül van (tűrések ± 0,2 Hz), az azt jelenti, hogy az energiaegyensúlyt betartják.

A megtermelt villamos energia, különösen annak hatóanyaga hiánya esetén teljesítményhiány lép fel, vagyis az energiamérleg megbomlik. Ebben az esetben az elektromos hálózat frekvenciája a megengedett érték alá csökken. Minél nagyobb a villamosenergia-hiány a villamosenergia-rendszerben, annál alacsonyabb a frekvencia.

Az energiaegyensúly felbomlásának folyamata a legveszélyesebb az energiarendszerre nézve, és ha nem állítják le a kezdeti szakaszban, akkor az energiarendszer teljes összeomlása következik be.

Az elosztó alállomások áramellátásának hiányában az energiarendszer összeomlásának megakadályozása érdekében vészhelyzeti automatizálást alkalmaznak - automatikus frekvencia lerakodás (AChR) és az aszinkron üzemmód kiküszöbölésének automatizálása (ALAR).

Az AChR automatikusan kikapcsolja a fogyasztók terhelésének egy részét, ami csökkenti az energiaellátó rendszer energiahiányát. Az ALAR egy kifinomult automata rendszer, amely automatikusan észleli és eltávolítja az aszinkron üzemmódokat az elektromos hálózatokban. Áramhiány esetén az ALAR az AFC-vel együtt működik.

A villamosenergia-rendszer minden szakaszában különféle vészhelyzetek lehetségesek: az állomások és alállomások különféle berendezéseinek károsodása, kábel- és légvezetékek károsodása, a relévédelmi és automatizálási eszközök normál működésének megzavarása stb. a felhasználók a sajátjukkal összhangban teljesítmény megbízhatósági kategória.

Feszültségszabályozás jellemzői

Az elektromos rendszer feszültségét úgy szabályozzák, hogy minden területen biztosítsák a normál feszültségértékeket. A végfelhasználói feszültségszabályozás a nagyobb alállomásoktól kapott átlagos feszültségértékek szerint történik.

Általában az ilyen beállítást egyszer hajtják végre, majd a feszültséget nagy csomópontokon - regionális alállomásokon - állítják be, mivel nem praktikus az egyes fogyasztói alállomások feszültségének állandó beállítása nagy számuk miatt.

Az alállomások feszültségszabályozása a teljesítménytranszformátorokba és autotranszformátorokba épített, áramkörön kívüli fokozatkapcsolókkal és terheléskapcsolókkal történik. Az áramkörön kívüli kapcsolókkal történő szabályozás úgy történik, hogy a transzformátor le van választva a hálózatról (gerjesztés nélküli kapcsolás). Terhelés alatti kapcsolókészülékek lehetővé teszi a terhelési feszültség szabályozását, azaz anélkül, hogy először le kellene választani a transzformátort (autotranszformátort).

A feszültségszabályozás a teljesítménytranszformátorok terheléskapcsolójával automatikusan és manuálisan is végrehajtható, továbbá a transzformátorok (autotranszformátorok) műszaki állapotától függően a terheléskapcsolók élettartamának meghosszabbítása érdekében úgy döntenek, hogy a feszültséget kizárólag kézi üzemmódban szabályozzák, a transzformátor előzetes terhelés eltávolításával.Ugyanakkor megmarad a terhelés alatti fokozatkapcsoló csapjainak átkapcsolási lehetősége, és gyors feszültségszabályozás szükségessége esetén ez a művelet a transzformátor terhelésének előzetes eltávolítása nélkül is végrehajtható.

Erő- és energiavesztés

Az elektromos energia átvitele elkerülhetetlenül áram- és energiaveszteséggel jár a transzformátorokban és vezetékekben. Ezeket a veszteségeket az energiaellátó kapacitás megfelelő növelésével kell fedezni, ami az energiarendszer kiépítéséhez szükséges tőkebefektetés növekedéséhez vezet.

Emellett az energia- és energiaveszteségek további tüzelőanyag-fogyasztást, villamosenergia-költséget okoznak az erőművekben, ezáltal növelik az áram költségét. Ezért a tervezés során törekedni kell ezen veszteségek csökkentésére az erőátviteli hálózat minden elemében.

Lásd még: Teljesítmény- és energiaveszteség elektromos áramkörökben és Intézkedések az elektromos hálózatok veszteségének csökkentésére

Energiaellátó rendszerek párhuzamos működése

Az országok villamosenergia-rendszerei vagy a villamosenergia-rendszer egy országon belüli különálló szakaszai összekapcsolhatók egymással, és összességében összefüggő villamosenergia-rendszert alkotnak.

Ha két energiarendszer azonos paraméterekkel rendelkezik, akkor párhuzamosan (szinkronban) működhetnek. A két villamosenergia-rendszer szinkron működésének lehetősége lehetővé teszi azok megbízhatóságának jelentős növelését, mert az egyik villamosenergia-rendszerben nagy teljesítményhiány esetén ezt a hiányt egy másik villamosenergia-rendszer fedezheti.Több ország villamosenergia-rendszerének összekapcsolásával lehetőség nyílik ezen országok közötti villamosenergia-exportra vagy -importra.

De ha két energiaellátó rendszernek van némi különbsége az elektromos paraméterekben, különösen az elektromos hálózat frekvenciájában, akkor ha ezeket az energiarendszereket kombinálni kell, akkor a párhuzamos működéssel való közvetlen kapcsolatuk elfogadhatatlan.

Ebben az esetben úgy szállnak ki a helyzetből, hogy egyenáramú vezetékeket használnak a villamos energia átvitelére a villamosenergia-rendszerek között, ami lehetővé teszi a különböző hálózati frekvenciákkal jellemezhető, nem szinkronizált energiarendszerek kombinálását.