Valsts energosistēma — īss apraksts, darba raksturojums dažādās situācijās

Valsts energosistēma ir vairāku elementu – elektrostaciju, pakāpju un pakāpju sadales apakšstaciju, elektrisko un siltumtīklu – apvienojums.

Elektrostacijas ražo elektrisko un siltumenerģiju (koģenerācijai). Elektriskā enerģija, ko ražo elektrostacijas, tiek palielināts līdz vajadzīgajai sprieguma vērtībai pastiprinātāja apakšstacijās un ievadīts tīklā, jo īpaši galvenajos elektrotīklos, kur tālāk tiek sadalīts atbilstoši patērētās enerģijas daudzumam noteiktā reģionā, uzņēmuma energosistēmā. valsti vai atsevišķu reģionu.

Ja runājam par valsts energosistēmu, mugurkaula tīkli sapinās visu tās teritoriju. Maģistrālie tīkli ietver 220, 330, 750 kV līnijas, pa kurām plūst lielas jaudas plūsmas — no vairākiem simtiem MW līdz desmitiem GW.

Nākamais posms ir augstsprieguma maģistrālo tīklu pārveidošana reģionālajām, mezglu apakšstacijām, lielo uzņēmumu apakšstacijām ar spriegumu 110 kV. Jauda plūst desmitiem MW caur 110 kV tīkliem.

110 kV apakšstacijās elektroenerģiju sadala mazāku lietotāju apakšstacijām apdzīvotās vietās un dažādiem uzņēmumiem ar spriegumu 6, 10, 35 kV. Turklāt tīkla spriegums tiek samazināts līdz lietotāja nepieciešamajām vērtībām. Ja tās ir apdzīvotas vietas un mazie uzņēmumi, tad spriegums tiek pazemināts līdz 380/220 V. Ir arī lielu rūpniecības uzņēmumu iekārtas, kas tiek tieši darbinātas no 6 kV augstsprieguma.

CHP (CHP) papildus elektroenerģijai tie rada siltumu, ko izmanto ēku un būvju apsildīšanai. Termoelektrostacijas piegādātā siltumenerģija patērētājiem tiek izplatīta pa siltumtīkliem.

Energosistēmas raksturojums

Apsverot energosistēmas darbību, īpaša uzmanība jāpievērš elektroenerģijas pārvades procesiem. Elektroenerģijas ražošana un pārvade ir sarežģīts, savstarpēji saistīts process.

Elektroenerģijas sistēmā patērētāju enerģijas ražošana, pārvade un patēriņš notiek nepārtraukti, reālā laikā. Elektroenerģijas uzkrāšana (akumulācija) elektroenerģijas sistēmas apjomos nenotiek, tāpēc elektroenerģijas sistēmā pastāvīgi tiek uzraudzīts līdzsvars starp saražoto un patērēto elektroenerģiju.

Elektroenerģijas sistēmu īpatnība ir gandrīz momentāna elektroenerģijas pārnešana no avotiem uz patērētājiem un neiespējamība to uzkrāt ievērojamos daudzumos. Šīs īpašības nosaka elektroenerģijas ražošanas un patēriņa procesa vienlaicīgumu.

Maiņstrāvas elektroenerģijas ražošanā un patēriņā saražotās un patērētās elektroenerģijas vienādība jebkurā laika momentā atbilst saražotās un patērētās aktīvās un reaktīvās jaudas vienlīdzībai.

Līdz ar to jebkurā laika momentā energosistēmas stacionārajā režīmā elektrostacijām jārada jauda, ​​kas vienāda ar patērētāju jaudu un jāsedz enerģijas zudumi elektropārvades tīklā, t.i., jāievēro saražotās un patērētās jaudas līdzsvars. .

Reaktīvās jaudas bilances jēdziens ir saistīts ar ietekmi reaktīvā jauda, kas tiek pārraidīts caur elektrotīkla elementiem, uz sprieguma režīmu. Reaktīvās jaudas bilances traucējumi izraisa izmaiņas sprieguma līmenī tīklā.

Parasti energosistēmām, kurām trūkst aktīvās jaudas, trūkst arī reaktīvās jaudas. Taču efektīvāk trūkstošo reaktīvo jaudu ir nevis pārnest no kaimiņu energosistēmām, bet gan ģenerēt šajā energosistēmā uzstādītajās kompensācijas ierīcēs.

Viens no galvenajiem saražotās un patērētās elektroenerģijas līdzsvara esamības rādītājiem ir tīkla frekvence… Elektrotīkla frekvence Krievijā, Baltkrievijā, Ukrainā un lielākajā daļā Eiropas valstu ir 50 Hz.Ja valsts energosistēmas frekvence ir 50 Hz robežās (pielaides ± 0,2 Hz), tas nozīmē, ka tiek ievērots enerģijas bilance.

Ja rodas saražotās elektroenerģijas, jo īpaši tās aktīvās sastāvdaļas, deficīts, rodas jaudas deficīts, tas ir, tiek traucēts enerģijas bilance. Šajā gadījumā notiek elektrotīkla frekvences samazināšanās zem pieļaujamās vērtības. Jo lielāks elektroenerģijas deficīts energosistēmā, jo zemāka frekvence.

Enerģijas bilances pārraušanas process ir visbīstamākais energosistēmai, un, ja tas netiek apturēts sākuma stadijā, tad notiks pilnīgs energosistēmas sabrukums.

Lai novērstu energosistēmas sabrukumu, ja sadales apakšstacijās nav strāvas, tiek izmantota avārijas automatizācija — automātiska frekvences izkraušana (AChR) un asinhronā režīma likvidēšanas automatizācija (ALAR).

AChR automātiski izslēdz noteiktu daļu no patērētāju slodzes, kas samazina enerģijas deficītu energosistēmā. ALAR ir sarežģīta automātiska sistēma, kas automātiski nosaka un noņem asinhronos režīmus elektrotīklos. Ja energosistēmā trūkst jaudas, ALAR darbojas kopā ar AFC.

Visos energosistēmas posmos iespējamas dažādas avārijas situācijas: dažādu iekārtu bojājumi stacijās un apakšstacijās, kabeļu un gaisvadu elektrolīniju bojājumi, relejaizsardzības un automātikas ierīču normālas darbības traucējumi u.c. lietotājiem saskaņā ar viņu jaudas uzticamības kategorija.

Sprieguma regulēšanas raksturlielumi

Spriegums energosistēmā tiek regulēts tā, lai nodrošinātu normālas sprieguma vērtības visās jomās. Lietotāja sprieguma regulēšana tiek veikta atbilstoši vidējām sprieguma vērtībām, kas iegūtas no lielākām apakšstacijām.

Parasti šāda regulēšana tiek veikta vienreiz, pēc tam spriegums tiek regulēts lielos mezglos - reģionālajās apakšstacijās, jo ir nepraktiski pastāvīgi pielāgot katras patērētāju apakšstacijas spriegumu to lielā skaita dēļ.

Sprieguma regulēšana apakšstacijās tiek veikta, izmantojot jaudas transformatoros un autotransformatoros iebūvētus ārpus ķēdes krānu slēdžus un slodzes slēdžus. Regulēšana ar izslēgtiem slēdžiem tiek veikta, transformatoram atvienojot no elektrotīkla (pārslēgšana bez ierosmes). Slodzes pārslēgšanas ierīces ļauj regulēt slodzes spriegumu, t.i., bez nepieciešamības vispirms atvienot transformatoru (autotransformatoru).

Sprieguma regulēšanu, izmantojot jaudas transformatoru slodzes slēdzi, var veikt gan automātiski, gan manuāli.Tāpat atkarībā no transformatoru (autotransformatoru) tehniskā stāvokļa, lai pagarinātu slodzes slēdžu kalpošanas laiku, var tiek pieņemts lēmums regulēt spriegumu tikai manuālā režīmā, iepriekš noņemot slodzi no transformatora.Tajā pašā laikā tiek saglabāta iespēja pārslēgt slodzes slēdža krānus, un, ja ir nepieciešama ātra sprieguma regulēšana, šo darbību var veikt, iepriekš nenoņemot slodzi no transformatora.

Jaudas un enerģijas zudumi

Elektriskās enerģijas pārvadi neizbēgami pavada jaudas un enerģijas zudumi transformatoros un līnijās. Šie zaudējumi ir jāsedz ar atbilstošu elektroapgādes jaudas pieaugumu, kas rada kapitālieguldījumu pieaugumu energosistēmas izbūvei.

Turklāt jaudas un enerģijas zudumi rada papildu degvielas patēriņu elektrostacijās, elektroenerģijas izmaksas, tādējādi palielinot elektroenerģijas izmaksas. Tāpēc projektēšanā ir jācenšas samazināt šos zudumus visos elektropārvades tīkla elementos.

Skatīt arī: Jaudas un enerģijas zudumi elektriskajās ķēdēs un Pasākumi zudumu samazināšanai elektrotīklos

Energosistēmu paralēla darbība

Valstu elektroenerģijas sistēmas vai atsevišķas elektroenerģijas sistēmas sadaļas valstī var būt savienotas viena ar otru un kopumā veido savstarpēji savienotu elektroenerģijas sistēmu.

Ja divām energosistēmām ir vienādi parametri, tās var darboties paralēli (sinhroni). Divu energosistēmu sinhronas darbības iespēja ļauj būtiski palielināt to uzticamību, jo liela jaudas deficīta gadījumā vienā no energosistēmām šo deficītu var segt ar citu energosistēmu.Savienojot vairāku valstu elektroenerģijas sistēmas, starp šīm valstīm iespējams eksportēt vai importēt elektroenerģiju.

Bet, ja divām energosistēmām ir zināmas atšķirības elektriskajos parametros, jo īpaši elektrotīkla frekvencē, tad, ja ir nepieciešams šīs energosistēmas apvienot, to tiešais savienojums ar paralēlo darbību nav pieļaujams.

Šajā gadījumā viņi izkļūst no situācijas, izmantojot līdzstrāvas līnijas, lai pārsūtītu elektroenerģiju starp energosistēmām, kas ļauj apvienot nesinhronizētas energosistēmas, kuras raksturo dažādas tīkla frekvences.