Основные определения. Производство, распределение и потребление электрической энергии ведется на переменном токе в связи с простотой его преобразования на требуемые значения

Производство, распределение и потребление электрической энергии ведется на переменном токе в связи с простотой его преобразования на требуемые значения напряжения. Для транспортировки на большие расстояния напряжение повышают, ток пропорционально снижается, что приводит к снижению сопротивления проводов линии электропередач, приведенного к стороне низкого напряжения трансформатора, пропорционально квадрату повышения напряжения. Обычно предельное расстояние транспортировки в километрах равно напряжению в киловольтах.

В странах, бывшего СССР, выбрана частота 50 Гц, а в США и ряде других стран – 60 Гц. Применение большей частоты позволяет уменьшить размеры электрических машин, но ухудшает условия передачи энергии на большие расстояния (большее сопротивление линий x=ωL и емкостные токи заряда линии, проявление волновых свойств линий).

Однофазный ток применяется только для бытовых нужд, т.к. позволяет создавать только пульсирующее магнитное поле. Вращающееся магнитное поле, необходимо для создания простых и дешевых асинхронных электродвигателей, можно получить с помощью двух- и трехфазного тока (в общем случае n-фазного – Т.Эдисон). Применение трехфазного тока объясняется большей экономичностью сетей и установок вследствие того, что суммарный ток фаз, протекающий в нулевом (общем) проводе, близок к нулю (Доливо-Добровольский), вследствие чего нулевой провод обычно не прокладывают.

В тех случаях, когда необходимо применение постоянного тока (электротранспорт, электропечи, установки электролиза), его получают выпрямлением переменного. Постоянный ток также используется при передаче электроэнергии на сверхдальние расстояния и для вставок постоянного тока при соединении энергосистем, работающих с различной частотой.

Одним из основных параметров электрооборудования является номинальное напряжение – это то напряжение, при котором обеспечиваются оптимальные характеристики оборудования – срок эксплуатации, стоимость, частота ремонтов и т.д. Для обеспечения возможности соединения оборудования между собой стандартизированы ступенчатые значения номинальных напряжений (табл.1.1).

Таблица 1.1 - Номинальные междуфазные напряжения установок электрических сетей, кВ

Сети и приемники	Источники (кратность 1.05)	Наибольшее рабочее напряжение (кратность)
	6.3	7.2 (1.2)
	10.5	12 (1.2)
		24 (1.2)
	36.75	40.5 (1.15)
		126 (1.15)
		252 (1.15)
		363 (1.15)
		525 (1.05)
		787 (1.05)
		1200 (1.05)

Heat-electric plant

Номинальные напряжения для генераторов и синхронных компенсаторов: 6.3, 10.5, 13.8, 15.75, 18, 20, 24 кВ.

Picture 1.1 - Schematic circuit of the electrical power system

На рис.1.1 изображена часть мощной энергосистемы, основу которой составляют крупные электростанции (КЭС, ТЭЦ, ГЭС). Электростанции – это предприятия, предназначенные для производства электроэнергии.

Межсистемные связи выполнены на напряжении 500 кВ и выше. Распределение напряжения внутри энергосистемы производится на 220 – 35 кВ. Местные распределительные сети выполнены на 6 – 10 кВ, которые подводят электричество к конечному потребителю.

Подстанции – электроустановки для преобразования и распределения электроэнергии. Делятся на:

- узловые подстанции (s/st A and B), имеющие автотрансформаторы и являющиеся мощными коммутационными узлами энергосистемы;

- транзитные (проходные) подстанции, которые включаются в рассечку одной или двух линий (s/st E and H);

- ответвительные подстанции присоединяются глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям (s/st F);

- тупиковые – получающие электроэнергию по одной или двум подходящим линиям (s/st D).

По назначению подстанции делятся на системные и потребительские. Системные подстанции осуществляют связь отдельных районов энергосистемы или различных энергосистем (s/st A and B). Потребительские - (s/st E, F, H and J) – предназначены для распределения энергии конечным потребителям.

Объединение ЭС на параллельную работу, создание и укрупнение энергосистем имеет ряд технико-экономических преимуществ:

1. Увеличивает общую надежность. При аварии и отключении одной из станций ее нагрузка перераспределяется между другими. Нет необходимости устанавливать резервные агрегаты на одной станции. С ростом энергосистемы снижается суммарный резерв мощности в энергосистеме, который должен составлять 10-15% общей мощности.

2. Позволяет строить ЭС с агрегатами бОльшей единичной мощности, что ускоряет темпы развития энергетики, увеличивает экономичность оборудования.

3. Улучшает качество электроэнергии – колебания напряжения и частоты происходит в более узких пределах, так как колебания нагрузки воспринимаются большим числом агрегатов.

4. Снижает затраты на производство и распределение электрической энергии в целом за счет более рационального распределения нагрузки между электростанциями различных типов и разной экономичности.

Дата добавления: 2014-01-07