El sistema energètic del país — una breu descripció, les característiques del treball en diferents situacions
El sistema energètic del país és una combinació de diversos elements: centrals elèctriques, subestacions de distribució elevadores i reduïdes, xarxes elèctriques i de calor.
Les centrals elèctriques produeixen energia elèctrica i tèrmica (per a la cogeneració). energia elèctrica, generades per les centrals elèctriques, s'augmenta fins al valor de tensió requerit a les subestacions de reforç i s'introdueix a la xarxa, en particular a les xarxes elèctriques principals, on es distribueix encara més d'acord amb la quantitat d'energia consumida per una determinada regió, una empresa dins del sistema elèctric de un país o una regió separada.
Si parlem del sistema energètic del país, les xarxes troncals enreden tot el seu territori. Les xarxes troncals inclouen línies de 220, 330 i 750 kV, a través de les quals flueixen grans fluxos d'energia, des de diversos centenars de MW fins a desenes de GW.
La següent etapa és la transformació de xarxes troncals d'alta tensió per a subestacions regionals, nodals, subestacions de grans empreses amb una tensió de 110 kV. La potència flueix dins de desenes de flux de MW a través de xarxes de 110 kV.
A les subestacions de 110 kV, l'electricitat es distribueix a subestacions d'usuaris més petites en zones poblades i diverses empreses amb tensions de 6, 10, 35 kV. A més, la tensió de la xarxa es redueix als valors requerits per l'usuari. Si es tracta d'assentaments i petites empreses, la tensió es redueix a 380/220 V. També hi ha equipaments de grans empreses industrials que s'alimenten directament d'alta tensió de 6 kV.
CHP (CHP) a més de l'energia elèctrica, generen calor, que s'utilitza per escalfar edificis i estructures. L'energia tèrmica subministrada per la central tèrmica es distribueix als consumidors a través de xarxes de calor.
Característiques del sistema de potència
Quan es considera el funcionament del sistema elèctric, s'ha de prestar especial atenció als processos de transmissió d'energia elèctrica. La generació i transmissió d'energia elèctrica és un procés complex interrelacionat.
En el sistema d'energia elèctrica, la generació, transmissió i consum d'energia per part dels consumidors es produeix de forma continuada, en temps real. L'acumulació d'electricitat (acumulació) en els volums del sistema elèctric no es produeix, per tant, l'equilibri entre l'electricitat generada i consumida es controla constantment al sistema elèctric.
La peculiaritat dels sistemes d'energia elèctrica és la transferència gairebé instantània d'energia elèctrica de les fonts als consumidors i la impossibilitat d'acumular-la en quantitats importants. Aquestes propietats determinen la simultaneïtat del procés de producció i consum d'electricitat.
En la producció i el consum d'energia elèctrica de corrent altern, la igualtat d'electricitat generada i consumida en qualsevol instant del temps correspon a la igualtat de potència activa i reactiva generada i consumida.
Per tant, en qualsevol moment en el mode estacionari del sistema elèctric, les centrals elèctriques han de generar una potència igual a la potència dels consumidors i cobrir les pèrdues d'energia a la xarxa de transmissió d'energia, és a dir, s'ha d'observar l'equilibri de potència generada i consumida. .
El concepte d'equilibri de potència reactiva està relacionat amb la influència potència reactiva, transmesa a través dels elements de la xarxa elèctrica, al mode de tensió. La interrupció de l'equilibri de potència reactiva condueix a un canvi en el nivell de tensió a la xarxa.
Típicament, els sistemes d'alimentació que són deficients en potència activa també són deficients en potència reactiva. Tanmateix, és més eficient no transferir la potència reactiva que falta dels sistemes elèctrics veïns, sinó generar-la en dispositius compensadors instal·lats en aquest sistema d'alimentació.
Un dels principals indicadors de la presència de l'equilibri entre l'energia elèctrica produïda i consumida és freqüència de xarxa… La freqüència de la xarxa elèctrica a Rússia, Bielorússia, Ucraïna i a la majoria de països europeus és de 50 Hz.Si la freqüència del sistema elèctric del país es troba dins dels 50 Hz (toleràncies ± 0,2 Hz), vol dir que s'observa el balanç energètic.
En cas de dèficit de l'electricitat generada, en particular del seu principi actiu, es produeix un dèficit de potència, és a dir, es veu alterat el balanç energètic. En aquest cas, hi ha una disminució de la freqüència de la xarxa elèctrica per sota del valor permès. Com més gran és el dèficit d'electricitat en el sistema elèctric, menor és la freqüència.
El procés de trencar l'equilibri energètic és el més perillós per al sistema energètic, i si no s'atura en l'etapa inicial, es produirà el col·lapse complet del sistema energètic.
Per evitar l'enfonsament del sistema elèctric en absència de potència a les subestacions de distribució, s'utilitza l'automatització d'emergència: descàrrega automàtica de freqüència (AChR) i automatització de l'eliminació del mode asíncron (ALAR).
AChR apaga automàticament una part determinada de la càrrega dels consumidors, la qual cosa redueix el dèficit energètic del sistema elèctric. ALAR és un sistema automàtic sofisticat que detecta i elimina automàticament els modes asíncrons a les xarxes elèctriques. En cas d'escassetat d'energia al sistema elèctric, ALAR treballa conjuntament amb AFC.
En totes les seccions del sistema elèctric, són possibles diverses situacions d'emergència: danys a diversos equips en estacions i subestacions, danys en cables i línies elèctriques aèries, interrupció del funcionament normal dels dispositius de protecció i automatització de relés, etc. usuaris d'acord amb els seus categoria de fiabilitat energètica.
Característiques de regulació de tensió
La tensió del sistema elèctric es regula de manera que es garanteixin valors de tensió normals a totes les zones. La regulació de la tensió de l'usuari final es fa segons els valors de tensió mitjans obtinguts de les subestacions més grans.
Com a regla general, aquest ajust es realitza una vegada, després la tensió s'ajusta als grans nodes: subestacions regionals, ja que no és pràctic ajustar constantment la tensió de cada subestació de consum a causa del seu gran nombre.
La regulació de la tensió a les subestacions es realitza amb l'ajuda de canviadors de preses fora de circuit i interruptors de càrrega integrats en transformadors de potència i autotransformadors. La regulació mitjançant interruptors fora de circuit s'efectua amb el transformador desconnectat de la xarxa (commutació sense excitació). Dispositius de commutació en càrrega permeten la regulació de la tensió de càrrega, és a dir, sense necessitat de desconnectar primer el transformador (autotransformador).
La regulació de la tensió mitjançant l'interruptor en càrrega dels transformadors de potència es pot dur a terme tant de manera automàtica com manual.A més, en funció de l'estat tècnic dels transformadors (autotransformadors), per tal d'allargar la vida útil dels interruptors de càrrega, es pot Es pren la decisió de regular la tensió exclusivament en mode manual, amb eliminació prèvia de la càrrega del transformador.Al mateix temps, es conserva la capacitat de canviar les aixetes del canviador de preses en càrrega i, en cas de necessitat d'una regulació ràpida de la tensió, aquesta operació es pot realitzar sense treure prèviament la càrrega del transformador.
Pèrdues de potència i energia
La transmissió d'energia elèctrica va acompanyada inevitablement de potència i pèrdues d'energia en transformadors i línies. Aquestes pèrdues s'han de cobrir amb un augment corresponent de la capacitat de subministrament elèctric, que comporta un augment de la inversió de capital per a la construcció del sistema elèctric.
A més, les pèrdues de potència i energia provoquen un consum addicional de combustible a les centrals elèctriques, el cost de l'electricitat, augmentant així el cost de l'electricitat. Per tant, en el disseny cal esforçar-se per reduir aquestes pèrdues en tots els elements de la xarxa de transmissió d'energia.
Vegeu també: Potència i pèrdues d'energia en circuits elèctrics i Mesures per reduir les pèrdues a les xarxes elèctriques
Funcionament paral·lel de sistemes de potència
Els sistemes elèctrics de països o seccions separades del sistema elèctric dins d'un país es poden connectar entre si i en el seu conjunt constitueixen un sistema elèctric interconnectat.
Si dos sistemes energètics tenen els mateixos paràmetres, poden funcionar en paral·lel (sincrònicament). La possibilitat de funcionament sincrònic de dos sistemes d'alimentació permet augmentar significativament la seva fiabilitat, ja que en cas d'un gran dèficit de potència en un dels sistemes d'alimentació, aquest dèficit es pot cobrir amb un altre sistema d'alimentació.En connectar els sistemes elèctrics de diversos països, és possible exportar o importar electricitat entre aquests països.
Però si dos sistemes d'alimentació tenen algunes diferències en els paràmetres elèctrics, en particular la freqüència de la xarxa elèctrica, llavors si cal combinar aquests sistemes d'alimentació, la seva connexió directa amb el funcionament en paral·lel és inacceptable.
En aquest cas, surten de la situació utilitzant línies de corrent continu per transferir electricitat entre sistemes elèctrics, cosa que permet combinar sistemes elèctrics no sincronitzats caracteritzats per diferents freqüències de xarxa.