Landets energisystem — en kort beskrivelse, egenskaber ved arbejde i forskellige situationer

Landets energisystem er en kombination af flere elementer - kraftværker, step-up og step-down distributionsstationer, el- og varmenet.

Kraftværker producerer elektrisk og termisk (til kraftvarme) energi. Elektrisk energi, genereret af kraftværker, øges til den krævede spændingsværdi i booster-transformatorstationer og føres ind i netværket, især til de vigtigste elektriske netværk, hvor det videre fordeles i overensstemmelse med mængden af ​​energi, der forbruges af en bestemt region, en virksomhed inden for elsystemet et land eller en separat region.

Hvis vi taler om landets energisystem, indvikler rygradsnetværk hele dets territorium. Trunk-netværk omfatter 220, 330, 750 kV-linjer, gennem hvilke store strømme strømmer - fra flere hundrede MW til titusinder af GW.

Den næste fase er omdannelsen af ​​højspændingsstammenetværk til regionale, knudepunktsstationer, understationer af store virksomheder med en spænding på 110 kV. Strøm strømmer inden for ti MW gennem 110 kV net.

I 110 kV transformerstationer distribueres elektricitet til mindre brugerstationer i befolkede områder og forskellige virksomheder med spændinger på 6, 10, 35 kV. Derudover er netspændingen reduceret til de værdier, der kræves af brugeren. Hvis det er bygder og små virksomheder, så sænkes spændingen til 380/220 V. Der er også udstyr fra store industrivirksomheder, der er direkte drevet af højspænding 6 kV.

CHP (CHP) udover elektrisk energi genererer de varme, som bruges til at opvarme bygninger og konstruktioner. Den termiske energi, der leveres af det termiske kraftværk, distribueres til forbrugerne gennem varmenet.

Elsystemets egenskaber

Når man overvejer driften af ​​elsystemet, skal der lægges særlig vægt på processerne for transmission af elektrisk kraft. Generering og transmission af elektrisk energi er en kompleks indbyrdes sammenhængende proces.

I det elektriske elsystem foregår forbrugernes produktion, transmission og forbrug af energi kontinuerligt i realtid. Akkumulering af el (akkumulation) i elsystemets mængder finder ikke sted, derfor overvåges balancen mellem produceret og forbrugt el konstant i elsystemet.

Det særlige ved elektriske kraftsystemer er den næsten øjeblikkelige overførsel af elektrisk energi fra kilder til forbrugere og umuligheden af ​​at akkumulere den i betydelige mængder. Disse egenskaber bestemmer samtidigheden af ​​processen med produktion og forbrug af elektricitet.

Ved produktion og forbrug af elektrisk vekselstrøm svarer ligheden mellem genereret og forbrugt elektricitet på ethvert tidspunkt til ligheden mellem genereret og forbrugt aktiv og reaktiv effekt.

Derfor skal kraftværkerne på et hvilket som helst tidspunkt i kraftsystemets stationære tilstand generere strøm svarende til forbrugernes effekt og dække energitabene i krafttransmissionsnettet, dvs. balancen mellem genereret og forbrugt effekt skal overholdes .

Begrebet reaktiv magtbalance er relateret til indflydelse reaktiv effekt, transmitteret gennem elementerne i det elektriske netværk, til spændingstilstanden. Afbrydelse af den reaktive effektbalance fører til en ændring i spændingsniveauet i netværket.

Typisk er strømsystemer, der mangler aktiv effekt, også mangelfulde i reaktiv effekt. Det er dog mere effektivt ikke at overføre den manglende reaktive effekt fra tilstødende strømsystemer, men at generere den i kompenserende enheder installeret i dette strømsystem.

En af hovedindikatorerne for tilstedeværelsen af ​​balancen mellem den producerede og forbrugte elektriske energi er netværksfrekvens… Frekvensen af ​​elnettet i Rusland, Hviderusland, Ukraine og i de fleste europæiske lande er 50 Hz.Hvis frekvensen af ​​landets elsystem ligger inden for 50 Hz (tolerancer ± 0,2 Hz), betyder det, at energibalancen er overholdt.

I tilfælde af et underskud i den producerede elektricitet, især dens aktive ingrediens, opstår der et strømunderskud, det vil sige, at energibalancen bliver forstyrret. I dette tilfælde er der et fald i frekvensen af ​​det elektriske netværk under den tilladte værdi. Jo større underskud af elektricitet i elsystemet, jo lavere frekvens.

Processen med at bryde energibalancen er den farligste for energisystemet, og hvis den ikke stoppes i den indledende fase, vil det fuldstændige sammenbrud af energisystemet ske.

For at forhindre sammenbrud af elsystemet i mangel af strøm i distributionsstationerne, anvendes nødautomatisering — automatisk frekvensaflæsning (AChR) og automatisering af eliminering af asynkron tilstand (ALAR).

AChR slukker automatisk for en vis del af forbrugernes belastning, hvilket reducerer energiunderskuddet i elsystemet. ALAR er et sofistikeret automatisk system, der automatisk detekterer og fjerner asynkrone tilstande i elektriske netværk. Ved strømmangel i elsystemet arbejder ALAR sammen med AFC.

I alle sektioner af elsystemet er forskellige nødsituationer mulige: beskadigelse af forskelligt udstyr på stationer og transformerstationer, skader på kabler og luftledninger, afbrydelse af den normale drift af relæbeskyttelse og automatiseringsanordninger mv. brugere i overensstemmelse med deres strømpålidelighedskategori.

Spændingsreguleringskarakteristika

Spændingen i elsystemet er reguleret på en sådan måde, at der sikres normale spændingsværdier i alle områder. Slutbrugerspændingsregulering udføres i henhold til gennemsnitlige spændingsværdier opnået fra større transformerstationer.

Som regel udføres en sådan justering én gang, derefter justeres spændingen ved store knudepunkter - regionale understationer, da det er upraktisk konstant at justere spændingen på hver forbrugerunderstation på grund af deres store antal.

Spændingsregulering i transformerstationer udføres ved hjælp af trinkoblere og belastningsafbrydere indbygget i krafttransformatorer og autotransformatorer. Regulering ved hjælp af strømafbrydere udføres med transformeren afbrudt fra lysnettet (omkobling uden magnetisering). On-load switch enheder tillade regulering af belastningsspændingen, dvs. uden først at skulle afbryde transformeren (autotransformeren).

Spændingsregulering ved hjælp af strømtransformatorernes on-load-afbryder kan udføres både automatisk og manuelt. Ligeledes, afhængigt af transformatorernes (autotransformatorers) tekniske tilstand, kan det for at forlænge on-load-afbrydernes levetid. Der træffes beslutning om udelukkende at regulere spændingen i manuel tilstand med foreløbig belastningsfjernelse fra transformeren.Samtidig bevares muligheden for at skifte trinkoblerens haner, og i tilfælde af behov for hurtig spændingsregulering kan denne operation udføres uden først at fjerne belastningen fra transformeren.

Tab af kraft og energi

Overførslen af ​​elektrisk energi er uundgåeligt ledsaget af strøm- og energitab i transformere og ledninger. Disse tab skal dækkes af en tilsvarende forøgelse af elforsyningskapaciteten, hvilket medfører en forøgelse af anlægsinvesteringerne til anlæg af elsystemet.

Derudover forårsager strøm- og energitab yderligere brændstofforbrug i kraftværker, omkostningerne til elektricitet, og derved øger prisen på elektricitet. Derfor er det i designet nødvendigt at stræbe efter at reducere disse tab i alle dele af krafttransmissionsnettet.

Se også: Strøm- og energitab i elektriske kredsløb og Foranstaltninger til at reducere tab i elektriske netværk

Parallel drift af elsystemer

Landes elsystemer eller separate dele af elsystemet i et land kan være forbundet med hinanden og udgøre som helhed et sammenkoblet elsystem.

Hvis to energisystemer har samme parametre, kan de arbejde parallelt (synkront). Muligheden for synkron drift af to strømsystemer gør det muligt at øge deres pålidelighed betydeligt, fordi i tilfælde af et stort strømunderskud i et af strømsystemerne, kan dette underskud dækkes af et andet strømsystem.Ved at forbinde flere landes elsystemer er det muligt at eksportere eller importere elektricitet mellem disse lande.

Men hvis to strømsystemer har nogle forskelle i elektriske parametre, især frekvensen af ​​elnettet, så hvis det er nødvendigt at kombinere disse strømsystemer, er deres direkte forbindelse med parallel drift uacceptabel.

I dette tilfælde kommer de ud af situationen ved at bruge jævnstrømsledninger til at overføre elektricitet mellem elsystemer, hvilket gør det muligt at kombinere usynkroniserede strømsystemer karakteriseret ved forskellige netfrekvenser.