Landets energisystem — en kort beskrivelse, egenskaper ved arbeid i forskjellige situasjoner

Landets energisystem er en kombinasjon av flere elementer – kraftverk, opp- og nedtrinnsfordelingsstasjoner, elektriske og varmenett.

Kraftverk produserer elektrisk og termisk (for CHP) energi. Elektrisk energi, generert av kraftverk, økes til den nødvendige spenningsverdien i booster-transformatorstasjoner og mates inn i nettverket, spesielt til de viktigste elektriske nettverkene, hvor den distribueres videre i samsvar med mengden energi som forbrukes av en viss region, en virksomhet innenfor kraftsystemet til et land eller en egen region.

Hvis vi snakker om landets energisystem, vikler ryggradsnett inn hele territoriet. Trunknettverk inkluderer 220, 330, 750 kV linjer, gjennom hvilke store strømmer strømmer - fra flere hundre MW til titalls GW.

Det neste trinnet er transformasjonen av høyspentstammenettverk for regionale, nodale transformatorstasjoner, transformatorstasjoner til store bedrifter med en spenning på 110 kV. Strøm flyter innenfor titalls MW gjennom 110 kV nett.

I 110 kV-stasjoner distribueres elektrisitet til mindre brukerstasjoner i befolkede områder og ulike virksomheter med spenninger på 6, 10, 35 kV. I tillegg reduseres nettspenningen til verdiene som kreves av brukeren. Hvis dette er bygder og små bedrifter, så senkes spenningen til 380/220 V. Det finnes også utstyr til store industribedrifter som er direkte drevet av høyspent 6 kV.

CHP (CHP) i tillegg til elektrisk energi, genererer de varme, som brukes til å varme opp bygninger og konstruksjoner. Den termiske energien som leveres av det termiske kraftverket distribueres til forbrukerne gjennom varmenett.

Kjennetegn ved kraftsystemet

Når man vurderer driften av kraftsystemet, må spesiell oppmerksomhet rettes mot prosessene for overføring av elektrisk kraft. Generering og overføring av elektrisk energi er en kompleks prosess som henger sammen.

I det elektriske kraftsystemet skjer generering, overføring og forbruk av energi for forbrukere kontinuerlig, i sanntid. Akkumulering av elektrisitet (akkumulering) i volumene til elektrisitetssystemet finner ikke sted, derfor overvåkes balansen mellom generert og forbrukt elektrisitet kontinuerlig i elektrisitetssystemet.

Det særegne ved elektriske kraftsystemer er den nesten øyeblikkelige overføringen av elektrisk energi fra kilder til forbrukere og umuligheten av å akkumulere den i betydelige mengder. Disse egenskapene bestemmer samtidigheten av prosessen med produksjon og forbruk av elektrisitet.

Ved produksjon og forbruk av elektrisk vekselstrøm tilsvarer likheten mellom generert og forbrukt elektrisitet til enhver tid likheten mellom generert og forbrukt aktiv og reaktiv kraft.

Derfor, når som helst i kraftsystemets stasjonære modus, må kraftverkene generere kraft lik forbrukernes kraft og dekke energitapene i kraftoverføringsnettet, dvs. balansen mellom generert og forbrukt kraft må observeres .

Begrepet reaktiv kraftbalanse er relatert til påvirkning reaktiv effekt, overført gjennom elementene i det elektriske nettverket, til spenningsmodus. Forstyrrelse av den reaktive effektbalansen fører til en endring i spenningsnivået i nettet.

Vanligvis er kraftsystemer som mangler aktiv effekt også mangelfulle i reaktiv effekt. Det er imidlertid mer effektivt å ikke overføre den manglende reaktive kraften fra nærliggende kraftsystemer, men å generere den i kompenserende enheter installert i dette kraftsystemet.

En av hovedindikatorene på tilstedeværelsen av balansen mellom produsert og forbrukt elektrisk energi er nettverksfrekvens… Frekvensen til det elektriske nettet i Russland, Hviterussland, Ukraina og i de fleste europeiske land er 50 Hz.Dersom frekvensen til landets kraftsystem er innenfor 50 Hz (toleranser ± 0,2 Hz), betyr det at energibalansen er overholdt.

Ved underskudd i den genererte elektrisiteten, spesielt dens aktive ingrediens, oppstår et kraftunderskudd, det vil si at energibalansen blir forstyrret. I dette tilfellet er det en reduksjon i frekvensen til det elektriske nettverket under den tillatte verdien. Jo større underskudd av elektrisitet i kraftsystemet, jo lavere frekvens.

Prosessen med å bryte energibalansen er den farligste for energisystemet, og hvis den ikke stoppes i det innledende stadiet, vil en fullstendig kollaps av energisystemet skje.

For å forhindre kollaps av kraftsystemet i mangel av strøm i distribusjonsstasjoner, brukes nødautomatisering - automatisk frekvenslossing (AChR) og automatisering av eliminering av asynkron modus (ALAR).

AChR slår automatisk av en viss del av belastningen til forbrukerne, noe som reduserer energiunderskuddet i kraftsystemet. ALAR er et sofistikert automatisk system som automatisk oppdager og fjerner asynkrone moduser i elektriske nettverk. Ved strømmangel i kraftsystemet samarbeider ALAR med AFC.

I alle deler av kraftsystemet er ulike nødsituasjoner mulige: skade på forskjellig utstyr på stasjoner og transformatorstasjoner, skade på kabel og luftledninger, forstyrrelse av normal drift av relébeskyttelse og automatiseringsenheter, etc. brukere i samsvar med deres strømpålitelighetskategori.

Spenningsreguleringsegenskaper

Spenningen i kraftsystemet er regulert på en slik måte at det sikres normale spenningsverdier i alle områder. Sluttbrukerspenningsregulering gjøres i henhold til gjennomsnittlige spenningsverdier oppnådd fra større transformatorstasjoner.

Som regel utføres en slik justering en gang, deretter justeres spenningen ved store noder - regionale understasjoner, siden det er upraktisk å konstant justere spenningen til hver forbrukerstasjon på grunn av deres store antall.

Spenningsregulering i transformatorstasjoner utføres ved hjelp av strømbrytere og lastbrytere innebygd i krafttransformatorer og autotransformatorer. Regulering ved hjelp av strømbrytere utføres med transformatoren koblet fra strømnettet (kobling uten magnetisering). On-load switching enheter tillate regulering av lastspenningen, dvs. uten å først koble fra transformatoren (autotransformatoren).

Spenningsregulering ved hjelp av pålastbryteren til krafttransformatorer kan utføres både automatisk og manuelt. Avhengig av den tekniske tilstanden til transformatorene (autotransformatorene), kan den for å forlenge levetiden til pålastbryterne Det tas en beslutning om å regulere spenningen utelukkende i manuell modus, med foreløpig lastfjerning fra transformatoren.Samtidig bevares muligheten til å bytte kranene til pålastningsbryteren, og ved behov for rask spenningsregulering kan denne operasjonen utføres uten først å fjerne belastningen fra transformatoren.

Tap av kraft og energi

Overføringen av elektrisk energi er uunngåelig ledsaget av kraft- og energitap i transformatorer og linjer. Disse tapene må dekkes ved en tilsvarende økning i kraftforsyningskapasiteten, noe som fører til en økning i kapitalinvesteringer for bygging av kraftsystemet.

I tillegg forårsaker kraft- og energitap ekstra drivstofforbruk i kraftverk, kostnadene for elektrisitet, og øker dermed kostnadene for elektrisitet. Derfor er det i utformingen nødvendig å strebe etter å redusere disse tapene i alle deler av kraftoverføringsnettet.

Se også: Strøm- og energitap i elektriske kretser og Tiltak for å redusere tap i elektriske nett

Parallell drift av kraftsystemer

Elektrisitetssystemene til land eller separate deler av elektrisitetssystemet i et land kan kobles til hverandre og utgjør som helhet et sammenkoblet elektrisitetssystem.

Hvis to energisystemer har samme parametere, kan de arbeide parallelt (synkront). Muligheten for synkron drift av to kraftsystemer gjør det mulig å øke deres pålitelighet betydelig, fordi ved et stort effektunderskudd i et av kraftsystemene kan dette underskuddet dekkes av et annet kraftsystem.Ved å koble sammen strømsystemene til flere land er det mulig å eksportere eller importere strøm mellom disse landene.

Men hvis to kraftsystemer har noen forskjeller i elektriske parametere, spesielt frekvensen til strømnettet, så hvis det er nødvendig å kombinere disse kraftsystemene, er deres direkte forbindelse med parallell drift uakseptabelt.

I dette tilfellet kommer de ut av situasjonen ved å bruke likestrømslinjer for å overføre elektrisitet mellom kraftsystemer, noe som gjør det mulig å kombinere usynkroniserte kraftsystemer preget av ulike nettfrekvenser.