Энергосистема любой страны включает в себя функционирующие электростанции, подстанции, электросети и тепловые сети. Каждая составляющая в данной совокупности выполняет определенную цель. Например, электростанции вырабатывают электроэнергию и тепло (теплоэлектроцентраль). Выработанная электрическая энергия возрастает до нормируемых пределов напряжения при помощи повышающих подстанций. После этого происходит ее передача в электросеть и распределение на основе объемов потребляемой мощности в каком-либо районе в рамках существующей энергосистемы.
Энергосистемы государства, а точнее ее магистральные сети, распространены по всей площади страны. Магистральные сети – это электролинии. По ним проходят очень большие мощности, поток которых варьируется от десяток мегаватт до сотен гигаватт.
После передачи электроэнергии повышенное напряжение проходит этап преобразования для сетей районов, а также узловых подстанций или подстанций на масштабных предприятиях.
Подстанции с показателем 110 кВ делят энергию на меньшую. Затем происходит еще большее понижение напряжения до тех показателей, которые соответствуют потребителю. Например, для небольших населенных пунктов и предприятий понижение происходит до 380 В или до 220 В. Электрооборудование на масштабных промышленных предприятиях берет питание от высокого напряжения – 6 кВ.
ТЭЦ осуществляют выработку не только электроэнергии, но и тепла, расходуемого на обогрев различных зданий. Распределение тепловой энергии происходит по специальным тепловым сетям.
Функционирование энергосистем имеет свои особенности, о которых мы расскажем Вам более подробно.
Отдельного внимания к себе требует процесс передачи электроэнергии, который отличается особой сложностью.
В каждой энергосистеме выработка электричества происходит в постоянном режиме, как и ее передача, а в последствии потребление различными объектами.
Электрическая энергия не аккумулируется в объеме энергетической системе страны. Следовательно, необходимо постоянно контролирование баланса между производством и потреблением электроэнергии. Частота электросети как раз отображает данный баланс. Частота российских электросетей равняется 50 Гц – показатель, свидетельствующий о соблюдении энергобаланса. Его нарушение происходит тогда, когда создается дефицит выработанной энергии и, соответственно, дефицит мощности. То есть, происходит понижение частоты сети ниже нормы. Сбой в энергобалансе чреват тем, что может произойти полный сбой в работе энергосистемы.
Во избежание подобных случаев распределительные подстанции должны быть оснащены специальной противоаварийной автоматикой, а именно:
- АЧР (автоматическая частотная разгрузка) – используется для автоматического частичного отключения нагрузки;
- АЛАР (автоматическая ликвидация асинхронного режима) – предназначена для обнаружения асинхронности и последующего избавления от нее.
В ситуации возникновения дефицита мощностей устройства работают сообща.
Любой участок энергетической системы не застрахован он возникновения чрезвычайных ситуаций. Например, может возникнуть повреждение оборудования на станциях, произойти поломка в кабельной или воздушной линии или сбой в работе автоматики и устройств защиты. Именно поэтому конструкция энергосистемы спроектирована так, чтобы в чрезвычайной ситуации не происходило сбоя в работе и обеспечивалось полноценное электропитание объектов.
Как происходит регулирование напряжения?
Регулировка напряжения осуществляется с целью обеспечения нормальных показателей напряжения во всей энергосистеме. Средний показатель напряжения, что идет от крупных подстанций, является ориентиром в процессе регулирования. Общая регулировка происходит единожды. В дальнейшем ее осуществляют только на крупных подстанциях. Регулирование осуществляют с использованием специальных устройств переключения без возбуждения (ПБВ) и устройств регулировки под нагрузкой (РПН).
Регулировка под нагрузкой не требует отключения трансформаторов и может осуществляться и в автоматическом режиме, и вручную.
Одновременная (параллельная) работа энергетических систем
Некоторые участки энергетической системы страны, а также энергосистемы различных стран могут соединяться. Например, если две системы имеют аналогичные показатели, то их работа может происходить в синхронном режиме, то есть параллельно.
Параллельное функционирование систем повышает надежность и позволяет избежать дефицита мощности путем заимствования ресурсов друг у друга.
В случае объединения энергетических систем разных государств появляется возможность экспорта/импорта электроэнергии.
Важно знать, что если энергетические системы различаются в параметрах, то их параллельное функционирование запрещено. В таких ситуациях решение следующее – использование линий постоянного тока для передачи электрической энергии.