Электрические параметры электроэнергетических систем

Общие сведения

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Электриче­ство уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяй­ства и в быт людей. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления и пре­образования.

В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:

по производству электроэнергии - электрические станции;

по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии -электрические сети и подстанции;

по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах - приемники электроэнергии.

Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различ­ные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атом­ная и др.) с помощью электрических машин, называемых генерато­рами, преобразуются в электрическую энергию.

В зависимости от используемого вида первичной энергии все су­ществующие электрические станции разделяются на следующие ос­новные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные и др.

Приемником электроэнергии (электроприемником, токоприемни­ком) называется электрическая часть производственной установки, получающая электроэнергию от источника и преобразующая ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энер­гию электростатического и электромагнитного поля.

По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются в зависимости от вида энергии, в который дан­ный приемник преобразует электрическую энергию: электродвига­тели приводов машин и механизмов; электротермические установки; электрохимические установки; установки электроосвещения; установки электростатического и электромагнитного поля, элект­рофильтры; устройства искровой обработки, устройства контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультра­звука и т.д.). Электроприемники характеризуются номинальными параметрами: напряжением, током, мощностью и др.

Совокупность электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электри­ческих сетей к общему пункту электропитания, называется элект­ропотребителем.

Совокупность электрических станций, линий электропередачи, подстанций, тепловых сетей и приемников, объединенных общим и непрерывным процессом выработки, преобразования, распреде­ления тепловой и электрической энергии, называется энергетичес­кой системой.

Единая энергетическая система (ЕЭС) объединяет энергетичес­кие системы отдельных районов, соединяя их линиями электропе­редачи (ЛЭП).

Часть энергетической системы, состоящая из генераторов, рас­пределительных устройств, повышающих и понижающих подстан­ций, линий электрической сети и приемников электроэнергии, на­зывают электроэнергетической системой.

Электрической сетью называется совокупность электроустано­вок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанций и распределительных устройств, соединенных линия­ми электропередачи, и работающая на определенной территории.

Электрическая сеть объекта электроснабжения, называемая сис­темой электроснабжения объекта, является продолжением элект­рической системы. Система электроснабжения объекта объединяет понижающие и преобразовательные подстанции, распределитель­ные пункты, электроприемники и ЛЭП.

Прием, преобразование и распределение электроэнергии проис­ходят на подстанции - электроустановке, состоящей из трансфор­маторов или иных преобразователей электроэнергии, распредели­тельных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств.

Распределение поступающей электроэнергии без ее преобразо­вания или трансформации выполняется на распределительных под­станциях (РП).

Электрические сети подразделяют по следующим признакам.

1. Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до1 кВ - низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ - высоковольтными, или высокого напряжения (ВН).

2. Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока. Электрические сети выполняются в основном по системе трехфаз­ного переменного тока, что является наиболее целесообразным, по­скольку при этом может производиться трансформация электроэнергии. При большом числе од­нофазных приемников от трех­фазных сетей осуществляются од­нофазные ответвления. Принятая частота переменного тока в ЕЭС России равна 50 Гц.

Рис. 1.1. Условные обозначе­ния элементов электрической системы

3. Назначение. По харак­теру потребителей и от назначе­ния территории, на которой они находятся, различают: сети в го­родах, сети промышленных пред­приятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности. Кроме того, имеются рай­онные сети, предназначенные для соединения, крупных электричес­ких станций и подстанций на напряжении выше 35 кВ; сети межсистемных связей, предназначенные для соединения крупных электроэнергетических систем на напряжении 330, 500 и 750 кВ. Кро­ме того, применяют понятия: питающие и распределительные сети.

Рис. 1.2. Схема электрической системы

4. Конструктивное выполнение сетей. Линии мо­гут быть воздушными, кабельными и токопроводами. Подстанции могут быть открытыми и закрытыми.

Для графического изображения электроэнергетических систем, а также отдельных элемен- тов и связи между элементами используют об­щепринятые условные обозначения. На рис. 1.1 показаны условные обозначения основных элементов электроэнергетической системы.

Примерная схема относительно простой электроэнергетической системы приведена на рис. 1.2. Здесь электрическая энергия, выра­батываемая на двух электростанциях различных типов: тепловой электростанции (ГЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), - подводит­ся к потребителям, удаленным друг от друга. Для того чтобы пере­дать электроэнергию на расстояние, ее предварительно преобразо­вывают, повышая напряжение трансформаторами. У мест потреб­ления электроэнергии напряжение понижают до нужной величины. Из схемы можно понять, что электроэнергия передается по воздуш­ным линиям. Схема, приведенная на рис. 1.2, представлена в одно­линейном изображении. В действительности элементы системы, ра­ботающие на переменном токе, имеют трехфазное исполнение. Од­нако для выявления структуры системы и анализа ее работы нет необходимости в ее трехфазном изображении, вполне достаточно воспользоваться ее однолинейным изображением.

При анализе работы сети различают параметры элементов сети и параметры ее режимов. Параметрами элементов электрической сети являются сопротивления к проводимости, коэффициенты трансфор­мации. К параметрам сети также относят электродвижущую силу (э.д.с.) источников и задающие токи (мощности) нагрузок. К параметрам ре­жима относятся: значения частоты, токов в ветвях, напряжений в уз­лах, фазовых углов, полной, активной и реактивной мощностей элек­тропередачи, а также значения, характеризующие несимметрию трехфазной системы напряжений или токов и несинусоидальность из­менения напряжения и токов в течение периода основной частоты.

Под режимом сети понимается ее электрическое состояние.

Рассмотрим возможные режимы работы электрических систем.

При работе в нормальном установившемся режиме значения основных параметров (частоты и напряжения) равны но­минальным или находятся в пределах допустимых отклонений от них, значения токов не превышают допустимых по условиям нагревания величин. Нагрузки изменяются медленно, что обеспечивает возмож­ность плавного регулирования работы электростанций и сетей и удер­жание основных параметров в пределах допустимых норм. Отметим, что нормальным считается режим и при включении и отключении мощных линия или трансформаторов, а также для предельных (ударных) нагрузок. В этих случаях после завершения разрядного процесса, который продолжается доли секунд, устанавливает ус­тановившийся нормальный режим, когда значения на режиме в кон­трольных точках системы оказываются в допустимых пределах.

В переходном неустановившемся режиме система переходит из установившегося нормального состоянии в другое ус­тановившееся с резко изменившимися параметрами. Этот режим считается аварийным и наступает при внезапных изменениях в схеме и резких изменениях генераторных и потребляемых мощностей. В час­тности, это имеет место при авариях на станциях или сетях, напри­мер при коротких замыканиях и последующем отключении повреж­денных элементов сети, резком падении давления пара или напоров воды и т.д. Во время аварийного переходного режима параметры режима системы в некоторых ее контрольных точках могут резко отклоняться от нормированных значений.

Послеаварийный установившийся режим наступа­ет после локализации аварии в системе. Этот режим чаще всего от­личается от нормального, так как в результате аварии один или не­сколько элементов системы (генератор, трансформатор, линия) будут выведены из работы. При послеаварийных режимах может возник­нуть так называемый дефицит мощности, когда мощность генерато­ров в оставшейся в работе части системы меньше мощности потре­бителей. Параметры послеаварийного (форсированного) режима могут в той или иной степени отличаться от допустимых значений. Если значения этих параметров во всех контрольных точках систе­мы являются допустимыми, то исход аварии считается благополуч­ным. В противном случае исход аварии неблагополучен и диспет­черская служба системы принимает немедленные меры к тому, чтобы привести параметры послеаварийного режима в соответствие с до­пустимыми.

Дата добавления: 2013-12-13