Riigi energiasüsteem — lühikirjeldus, töö iseärasused erinevates olukordades

Riigi energiasüsteem on kombinatsioon mitmest elemendist - elektrijaamad, astmelised ja astmelised jaotusalajaamad, elektri- ja soojusvõrgud.

Elektrijaamad toodavad elektri- ja soojusenergiat (koostootmiseks). Elektrienergia, elektrijaamade poolt toodetud, tõstetakse võimendusalajaamades vajaliku pingeni ja suunatakse võrku, eelkõige põhilistesse elektrivõrkudesse, kus see jaotatakse edasi vastavalt elektrienergia süsteemis oleva ettevõtte teatud piirkonna tarbitavale energiahulgale. riik või eraldi piirkond.

Kui me räägime riigi energiasüsteemist, siis magistraalvõrgud mässivad kogu selle territooriumi. Magistraalvõrkudes on 220, 330, 750 kV liine, mille kaudu liiguvad suured võimsusvood – mitmesajast MW-st kuni kümnete GW-ni.

Järgmine etapp on kõrgepinge magistraalvõrkude ümberkujundamine piirkondlikele, sõlmalajaamadele, suurettevõtete alajaamadele pingega 110 kV. Võimsus voolab kümnete MW piires läbi 110 kV võrkude.

110 kV alajaamades jaotatakse elekter väiksematele asustatud alade kasutajaalajaamadele ja erinevatele ettevõtetele pingega 6, 10, 35 kV. Lisaks vähendatakse võrgupinget kasutaja nõutud väärtusteni. Kui need on asulad ja väikeettevõtted, siis alandatakse pinge 380/220 V-ni. Samuti on suurte tööstusettevõtete seadmeid, mis saavad otse toite kõrgepingega 6 kV.

CHP (CHP) lisaks elektrienergiale toodavad nad soojust, mida kasutatakse hoonete ja rajatiste kütmiseks. Soojuselektrijaama poolt tarnitav soojusenergia jaotatakse tarbijatele soojusvõrkude kaudu.

Elektrisüsteemi omadused

Elektrisüsteemi toimimise kaalumisel tuleb erilist tähelepanu pöörata elektrienergia edastamise protsessidele. Elektrienergia tootmine ja edastamine on keeruline, omavahel seotud protsess.

Elektrisüsteemis toimub tarbijate energia tootmine, edastamine ja tarbimine pidevalt, reaalajas. Elektrienergia akumuleerumine (akumulatsioon) elektrisüsteemi mahtudes ei toimu, mistõttu elektrisüsteemis jälgitakse pidevalt toodetud ja tarbitud elektri tasakaalu.

Elektrisüsteemide eripäraks on elektrienergia peaaegu hetkeline ülekandmine allikatest tarbijatele ja võimatus seda märkimisväärses koguses akumuleerida. Need omadused määravad kindlaks elektrienergia tootmis- ja tarbimise protsessi samaaegsuse.

Vahelduvvoolu elektrienergia tootmisel ja tarbimisel vastab toodetud ja tarbitud elektrienergia võrdsus igal ajahetkel toodetud ja tarbitud aktiiv- ja reaktiivvõimsuse võrdsusele.

Seetõttu peavad elektrijaamad elektrisüsteemi statsionaarses režiimis igal ajahetkel tootma tarbijate võimsusega võrdset võimsust ja katma energiakaod elektriülekandevõrgus, st järgima toodetava ja tarbitava võimsuse tasakaalu. .

Reaktiivvõimsusbilansi mõiste on seotud mõjutamisega reaktiivvõimsus, edastatakse elektrivõrgu elementide kaudu, pingerežiimile. Reaktiivvõimsuse tasakaalu katkemine toob kaasa võrgu pingetaseme muutumise.

Tavaliselt on aktiivvõimsuse puudujäägiga elektrisüsteemidel ka reaktiivvõimsuse puudujääk. Tõhusam on aga puuduvat reaktiivvõimsust mitte üle kanda naaberelektrisüsteemidest, vaid genereerida see sellesse elektrisüsteemi paigaldatud kompenseerimisseadmetes.

Toodetud ja tarbitud elektrienergia vahelise tasakaalu olemasolu üks peamisi näitajaid on võrgu sagedus… Elektrivõrgu sagedus Venemaal, Valgevenes, Ukrainas ja enamikus Euroopa riikides on 50 Hz.Kui riigi elektrisüsteemi sagedus jääb vahemikku 50 Hz (tolerantsid ± 0,2 Hz), tähendab see energiabilansi jälgimist.

Toodetava elektri, eelkõige selle toimeaine puudujäägi korral tekib võimsusdefitsiit ehk energiabilanss on häiritud. Sel juhul toimub elektrivõrgu sageduse langus alla lubatud väärtuse. Mida suurem on elektrienergia defitsiit elektrisüsteemis, seda madalam on sagedus.

Energiatasakaalu lõhkumise protsess on energiasüsteemile kõige ohtlikum ja kui seda algstaadiumis ei peatata, siis toimub energiasüsteemi täielik kokkuvarisemine.

Elektrisüsteemi kokkuvarisemise vältimiseks jaotusalajaamades voolu puudumisel kasutatakse avariiautomaatikat — automaatne sagedusega mahalaadimine (AChR) ja asünkroonse režiimi elimineerimise automatiseerimine (ALAR).

AChR lülitab teatud osa tarbijate koormusest automaatselt välja, mis vähendab energiadefitsiiti elektrisüsteemis. ALAR on keerukas automaatne süsteem, mis tuvastab ja eemaldab automaatselt asünkroonsed režiimid elektrivõrkudes. Elektrisüsteemi voolupuuduse korral töötab ALAR koos AFC-ga.

Kõigis elektrisüsteemi osades on võimalikud erinevad avariiolukorrad: jaamade ja alajaamade erinevate seadmete kahjustused, kaabli- ja õhuliinide kahjustused, releekaitse- ja automaatikaseadmete normaalse töö häired jne. kasutajad vastavalt oma võimsuse töökindluse kategooria.

Pinge reguleerimise omadused

Pinge elektrisüsteemis on reguleeritud nii, et oleks tagatud normaalsed pingeväärtused kõikides piirkondades. Lõppkasutaja pinge reguleerimine toimub suurematest alajaamadest saadavate keskmiste pingeväärtuste järgi.

Reeglina viiakse selline reguleerimine läbi üks kord, seejärel reguleeritakse pinget suurtes sõlmedes - piirkondlikes alajaamades, kuna iga tarbija alajaama pinge pidev reguleerimine on nende suure arvu tõttu ebapraktiline.

Pinge reguleerimine alajaamades toimub jõutrafodesse ja autotransformaatoritesse sisseehitatud vooluahela väliste astmelülitite ja koormuslülitite abil. Reguleerimine vooluvõrgust väljas olevate lülitite abil toimub siis, kui trafo on vooluvõrgust lahti ühendatud (lülitus ilma ergutuseta). Koormuslülitusseadmed võimaldab reguleerida koormuse pinget, st ilma et oleks vaja eelnevalt trafot (autotrafot) lahti ühendada.

Pinge reguleerimine jõutrafode koormuslüliti abil on teostatav nii automaatselt kui ka käsitsi, samuti saab sõltuvalt trafode (autotransformaatorite) tehnilisest seisukorrast koormuslülitite tööea pikendamiseks Otsustatakse pinget reguleerida eranditult käsitsi režiimis, trafolt eelnevalt koormuse eemaldamisega.Samal ajal säilib koormusastmelüliti kraanide ümberlülitamise võimalus ja pinge kiire reguleerimise vajaduse korral saab seda toimingut teha ilma eelnevalt trafolt koormust eemaldamata.

Võimsuse ja energia kaotus

Elektrienergia edastamisega kaasnevad paratamatult võimsus- ja energiakadud trafodes ja liinides. Need kaod tuleb katta vastava toitevõimsuse suurenemisega, mis toob kaasa kapitaliinvesteeringute suurenemise elektrisüsteemi ehitamiseks.

Lisaks põhjustavad võimsus- ja energiakaod elektrijaamades täiendavat kütusekulu, elektrikulu, suurendades seeläbi elektrikulu. Seetõttu on projekteerimisel vaja püüda vähendada neid kadusid kõigis jõuülekandevõrgu elementides.

Vaata ka: Võimsus ja energiakadu elektriahelates ja Meetmed elektrivõrkude kadude vähendamiseks

Elektrisüsteemide paralleelne töö

Riikide elektrisüsteemid või riigisisesed elektrisüsteemi eraldiseisvad osad võivad olla omavahel ühendatud ja tervikuna moodustavad omavahel ühendatud elektrisüsteemi.

Kui kahel energiasüsteemil on samad parameetrid, saavad nad töötada paralleelselt (sünkroonselt). Kahe elektrisüsteemi sünkroonse töötamise võimalus võimaldab oluliselt tõsta nende töökindlust, sest ühe elektrisüsteemi suure võimsusdefitsiidi korral saab selle puudujäägi katta teise elektrisüsteemiga.Ühendades mitme riigi elektrisüsteemid, on võimalik nende riikide vahel elektrit eksportida või importida.

Kuid kui kahel elektrisüsteemil on elektriliste parameetrite, eriti elektrivõrgu sageduse, erinevused, siis kui neid elektrisüsteeme on vaja kombineerida, on nende otsene seos paralleelse tööga vastuvõetamatu.

Sel juhul tulevad nad olukorrast välja kasutades alalisvooluliine elektrienergia ülekandmiseks elektrisüsteemide vahel, mis võimaldab kombineerida sünkroniseerimata elektrisüsteeme, mida iseloomustavad erinevad võrgusagedused.