Hoe het elektriciteitsnet werkt

Elektrisch netwerk — een reeks elektrische installaties voor de transmissie en distributie van elektrische energie, bestaande uit onderstations, distributieapparaten, draden, bovenleidingen en kabelleidingen die in een bepaald gebied werken. Een andere definitie is mogelijk: een reeks onderstations en distributieapparaten en de elektrische leidingen die ze verbinden, gelegen op het grondgebied van het district, de nederzetting, de elektriciteitsverbruiker.

Energiecentrales in Rusland zijn verenigd in het federale energiesysteem, dat de bron van elektrische energie is voor al zijn gebruikers. De transmissie en distributie van elektriciteit wordt uitgevoerd met behulp van bovengrondse hoogspanningslijnen die het hele land doorkruisen. Om verliezen tijdens elektriciteitstransmissie te verminderen, worden zeer hoge spanningen - tientallen en (vaker) honderden kilovolts - gebruikt in hoogspanningslijnen.

Vanwege de kosteneffectiviteit bij het overbrengen van energie, is de uitvinding uitgevonden door de Russische ingenieur M.O. Dolivo-Dobrovolsky is een driefasig wisselstroomsysteem waarin elektriciteit wordt getransporteerd met behulp van vier draden.Drie van deze draden worden lijn of fase genoemd en de vierde wordt neutraal of gewoon neutraal genoemd.

Elektriciteit verbruikers zijn ontworpen voor een lagere spanning dan de spanning in het voedingssysteem. De spanning wordt in twee trappen verlaagd. Eerst wordt bij het step-down-substation, dat deel uitmaakt van het voedingssysteem, de spanning verlaagd tot 6-10 kV (kilovolt). Verdere verlaging van de spanning vindt plaats bij transformator onderstations… Hun vertrouwde standaard “transformatorcabines” staan ​​verspreid over de fabrieken en woonwijken. Na het transformatorstation zakt de spanning naar 220-380 V.

De spanning tussen de lijngeleiders van een driefasig AC-systeem wordt de lijnspanning genoemd. Nominaal r.m.s. netspanning waarde in Rusland is dit gelijk aan 380 V (volt). De spanning tussen de nulleider en een van de lijngeleiders wordt een fase genoemd. Het is drie keer kleiner dan de lineaire wortel. De nominale waarde in Rusland is 220 V.

De energiebron voor het energiesysteem zijn driefasige dynamo's die in energiecentrales zijn geïnstalleerd. Elk van de wikkelingen van de generator wekt een netspanning op. De spoelen zijn symmetrisch geplaatst rond de omtrek van de generator. Dienovereenkomstig zijn de lijnspanningen ten opzichte van elkaar in fase verschoven. Deze faseverschuiving is constant op 120 graden.

Driefasig AC-systeem

Na het transformatorstation wordt de spanning geleverd aan consumenten via schakelborden of (in bedrijven) distributiepunten.

Sommige verbruikers (elektromotoren, industriële apparatuur, mainframes en krachtige communicatieapparatuur) zijn ontworpen voor directe aansluiting op een driefasig elektrisch netwerk.Er zijn vier draden op aangesloten (de beschermende aarde niet meegerekend).

Laagvermogenverbruikers (pc's, huishoudelijke apparaten, kantoorapparatuur, enz.) Zijn ontworpen voor een enkelfasig elektrisch netwerk. Er zijn twee draden op aangesloten (de beschermende aarde niet meegerekend). In de meeste gevallen is een van deze draden lineair en de andere neutraal. Volgens de norm is de spanning daartussen 220 V.

De bovenstaande rms-spanningswaarden putten de parameters van het elektrische netwerk niet volledig uit. Variabel elektriciteit ook gekenmerkt door frequentie. De nominale standaardfrequentie in Rusland is 50 Hz (Hertz).

De werkelijke waarden van de spanning en frequentie van het elektriciteitsnet kunnen uiteraard afwijken van de nominale waarden.

Nieuwe verbruikers van elektriciteit worden permanent op het net aangesloten (de stroom of belasting op het net neemt toe) of sommige verbruikers worden afgesloten (hierdoor neemt de stroom of belasting op het net af). Naarmate de belasting toeneemt, daalt de netwerkspanning en naarmate de belasting afneemt, neemt de netwerkspanning toe.

Om het effect van belastingsverandering op de spanning te verminderen, is er in step-down onderstations een automaat spanningsregelsysteem… Het is ontworpen om een ​​constante (binnen bepaalde limieten en met een bepaalde nauwkeurigheid) spanning te behouden wanneer de belasting in het netwerk verandert. Regeling wordt uitgevoerd door herhaaldelijk de wikkelingen van krachtige step-down transformatoren te schakelen.

AC-frequentie bepaald door de rotatiesnelheid van generatoren in elektriciteitscentrales.Naarmate de belasting toeneemt, neemt de frequentie iets af, verhoogt het besturingssysteem van de energiecentrale de stroomsnelheid van de werkvloeistof door de turbine en wordt de generatorsnelheid hersteld.

Natuurlijk kan geen enkel regelsysteem (spanning of frequentie) perfect werken, en in ieder geval moet de gebruiker van het elektrische netwerk enkele afwijkingen van de kenmerken van het netwerk van de nominale waarden accepteren.

In Rusland zijn de eisen voor de kwaliteit van elektrische energie gestandaardiseerd. GOST 23875-88 geeft definities Power Quality-indicatoren, en GOST 13109-87 stelt de waarden van deze indicatoren vast. Deze norm legt de waarden vast van indicatoren op de aansluitpunten van elektriciteitsverbruikers. Voor de consument betekent dit dat hij van de energievoorzieningsorganisatie kan eisen dat de vastgestelde normen niet ergens in het stroomsysteem worden nageleefd, maar rechtstreeks in zijn stopcontact.

De belangrijkste indicatoren van de voedingskwaliteit zijn spanningsafwijking van de nominale waarde, niet-sinusvormige spanningsfactor, frequentieafwijking van 50 Hz.

Volgens de norm moet de fasespanning elke dag ten minste 95% van de tijd in het bereik van 209-231 V liggen (afwijking 5%), de frequentie binnen 49,8-50,2 Hz en de coëfficiënt van niet- sinusoïdaliteit mag niet hoger zijn dan 5%.

De resterende 5 procent of minder van de tijd per dag mag de spanning variëren van 198 tot 242 V (afwijking 10%), de frequentie van 49,6 tot 50,4 Hz en de niet-sinusvormige factor mag niet meer zijn dan 10%.Sterkere frequentiewisselingen zijn ook toegestaan: van 49,5 Hz naar 51 Hz, maar de totale duur van dergelijke veranderingen mag niet langer zijn dan 90 uur per jaar.

Stroomuitval is situaties waarin indicatoren voor de stroomkwaliteit gedurende een korte tijd de vastgestelde limieten overschrijden. De frequentie kan 5 Hz afwijken van de nominale waarde. De spanning kan tot nul dalen. Kwaliteitsindicatoren moeten in de toekomst worden hersteld.

A. A. Lopukhin Ononderbroken voedingen zonder geheimen