Het energiesysteem van het land — een korte beschrijving, kenmerken van werk in verschillende situaties

Het energiesysteem van het land is een combinatie van verschillende elementen: energiecentrales, step-up en step-down distributiestations, elektriciteits- en warmtenetwerken.

Elektriciteitscentrales produceren elektrische en thermische (voor WKK) energie. Elektrische energie, opgewekt door elektriciteitscentrales, wordt verhoogd tot de vereiste spanningswaarde in booster-substations en wordt ingevoerd in het netwerk, met name in de belangrijkste elektrische netwerken, waar het verder wordt verdeeld in overeenstemming met de hoeveelheid energie die wordt verbruikt door een bepaalde regio, een onderneming binnen het energiesysteem van een land of een aparte regio.

Als we het hebben over het energiesysteem van het land, verstrikken backbone-netwerken het hele grondgebied. Trunk-netwerken omvatten 220, 330, 750 kV-lijnen, waardoor grote stroomstromen stromen - van enkele honderden MW tot tientallen GW.

De volgende fase is de transformatie van hoogspanningshoofdnetwerken voor regionale, knooppuntstations, onderstations van grote ondernemingen met een spanning van 110 kV. Stroomstromen binnen tientallen MW stromen door 110 kV-netten.

In 110 kV-onderstations wordt elektriciteit gedistribueerd naar kleinere gebruikersstations in bevolkte gebieden en verschillende bedrijven met spanningen van 6, 10, 35 kV. Bovendien wordt de netspanning teruggebracht tot de door de gebruiker gewenste waarden. Als dit nederzettingen en kleine ondernemingen zijn, wordt de spanning verlaagd tot 380/220 V. Er is ook apparatuur van grote industriële ondernemingen die rechtstreeks wordt gevoed door hoogspanning 6 kV.

WKK (WKK) naast elektrische energie wekken ze warmte op, die wordt gebruikt om gebouwen en constructies te verwarmen. De door de warmtekrachtcentrale geleverde thermische energie wordt via warmtenetten gedistribueerd naar de consument.

Kenmerken van het voedingssysteem

Bij het overwegen van de werking van het voedingssysteem moet speciale aandacht worden besteed aan de processen van overdracht van elektrische energie. Het opwekken en overbrengen van elektrische energie is een complex, onderling samenhangend proces.

In het elektriciteitssysteem vindt de opwekking, transmissie en consumptie van energie door consumenten continu plaats, in realtime. Accumulatie van elektriciteit (accumulatie) in de volumes van het elektriciteitssysteem vindt niet plaats, daarom wordt de balans tussen opgewekte en verbruikte elektriciteit constant bewaakt in het elektriciteitssysteem.

De eigenaardigheid van elektrische energiesystemen is de bijna onmiddellijke overdracht van elektrische energie van bronnen naar consumenten en de onmogelijkheid om deze in aanzienlijke hoeveelheden te accumuleren. Deze eigenschappen bepalen de gelijktijdigheid van het proces van productie en verbruik van elektriciteit.

Bij de productie en consumptie van elektrische wisselstroom komt de gelijkheid van opgewekte en verbruikte elektriciteit op elk moment overeen met de gelijkheid van opgewekt en verbruikt actief en reactief vermogen.

Daarom moeten de energiecentrales op elk moment in de stationaire modus van het elektriciteitssysteem een ​​vermogen genereren dat gelijk is aan het vermogen van de consumenten en de energieverliezen in het elektriciteitstransmissienetwerk dekken, d.w.z. de balans tussen opgewekt en verbruikt vermogen moet in acht worden genomen .

Het concept van blindvermogensbalans is gerelateerd aan invloed reactief vermogen, overgedragen via de elementen van het elektrische netwerk, naar de spanningsmodus. Verstoring van de blindvermogensbalans leidt tot een verandering in het spanningsniveau in het netwerk.

Doorgaans hebben energiesystemen met een tekort aan actief vermogen ook een tekort aan blindvermogen. Het is echter efficiënter om het ontbrekende blindvermogen niet over te dragen van naburige energiesystemen, maar om het op te wekken in compenserende apparaten die in dit energiesysteem zijn geïnstalleerd.

Een van de belangrijkste indicatoren voor de aanwezigheid van de balans tussen de geproduceerde en verbruikte elektrische energie is netwerk frequentie… De frequentie van het elektriciteitsnet in Rusland, Wit-Rusland, Oekraïne en in de meeste Europese landen is 50 Hz.Als de frequentie van het elektriciteitssysteem van het land binnen 50 Hz ligt (toleranties ± 0,2 Hz), betekent dit dat de energiebalans wordt waargenomen.

Bij een tekort aan opgewekte elektriciteit, met name het actieve ingrediënt, ontstaat er een vermogenstekort, dat wil zeggen dat de energiebalans wordt verstoord. In dit geval is er een afname van de frequentie van het elektrische netwerk onder de toegestane waarde. Hoe groter het tekort aan elektriciteit in het elektriciteitssysteem, hoe lager de frequentie.

Het proces van het doorbreken van de energiebalans is het gevaarlijkst voor het energiesysteem, en als het niet in de beginfase wordt gestopt, zal het energiesysteem volledig instorten.

Om te voorkomen dat het elektriciteitssysteem instort als er geen stroom is in de distributieonderstations, wordt noodautomatisering gebruikt - automatisch frequentie lossen (AChR) en automatisering van de eliminatie van asynchrone modus (ALAR).

AChR schakelt automatisch een bepaald deel van de belasting van consumenten uit, waardoor het energietekort in het elektriciteitssysteem wordt verminderd. ALAR is een geavanceerd automatisch systeem dat automatisch asynchrone modi in elektrische netwerken detecteert en verwijdert. Bij een stroomtekort in het elektriciteitsnet werkt ALAR samen met AFC.

In alle delen van het elektriciteitssysteem zijn verschillende noodsituaties mogelijk: schade aan verschillende apparatuur op stations en onderstations, schade aan kabels en bovengrondse hoogspanningslijnen, verstoring van de normale werking van relaisbeveiliging en automatiseringsapparatuur, enz. gebruikers in overeenstemming met hun categorie vermogensbetrouwbaarheid.

Kenmerken spanningsregeling

De spanning in het voedingssysteem wordt zo geregeld dat in alle gebieden normale spanningswaarden worden gegarandeerd. Spanningsregeling voor eindgebruikers wordt uitgevoerd op basis van gemiddelde spanningswaarden verkregen van grotere onderstations.

In de regel wordt een dergelijke aanpassing één keer uitgevoerd, waarna de spanning wordt aangepast op grote knooppunten - regionale onderstations, aangezien het onpraktisch is om de spanning van elk consumentenonderstation constant aan te passen vanwege hun grote aantal.

Spanningsregeling in onderstations wordt uitgevoerd met behulp van off-circuit tap-wisselaars en lastschakelaars ingebouwd in vermogenstransformatoren en autotransformatoren. Regeling door middel van stroomonderbrekers wordt uitgevoerd met de transformator losgekoppeld van het net (schakelen zonder bekrachtiging). On-load schakelapparaten maken regeling van de belastingsspanning mogelijk, d.w.z. zonder de noodzaak om eerst de transformator (autotransformator) los te koppelen.

Spanningsregeling met behulp van de lastschakelaar van vermogenstransformatoren kan zowel automatisch als handmatig worden uitgevoerd.Ook kan het, afhankelijk van de technische staat van de transformatoren (autotransformatoren), om de levensduur van de lastschakelaars te verlengen Er wordt besloten om de spanning uitsluitend in handmatige modus te regelen, met voorafgaande belastingafname van de transformator.Tegelijkertijd blijft de mogelijkheid om de kranen van de on-load tap-wisselaar te schakelen behouden, en in het geval dat een snelle spanningsregeling nodig is, kan deze bewerking worden uitgevoerd zonder eerst de belasting van de transformator te verwijderen.

Vermogens- en energieverliezen

De overdracht van elektrische energie gaat onvermijdelijk gepaard met vermogens- en energieverliezen in transformatoren en leidingen. Deze verliezen moeten worden gedekt door een overeenkomstige toename van de stroomvoorzieningscapaciteit, wat leidt tot een toename van de kapitaalinvesteringen voor de constructie van het stroomsysteem.

Bovendien veroorzaken vermogens- en energieverliezen extra brandstofverbruik in energiecentrales, de kosten van elektriciteit, waardoor de kosten van elektriciteit stijgen. Daarom moet er bij het ontwerp naar worden gestreefd om deze verliezen in alle elementen van het elektriciteitstransmissienetwerk te verminderen.

Zie ook: Vermogens- en energieverlies in elektrische circuits En Maatregelen om verliezen in elektrische netwerken te verminderen

Parallelle werking van voedingssystemen

De elektriciteitssystemen van landen of afzonderlijke delen van het elektriciteitssysteem binnen een land kunnen met elkaar worden verbonden en vormen als geheel een onderling verbonden elektriciteitssysteem.

Als twee energiesystemen dezelfde parameters hebben, kunnen ze parallel (synchroon) werken. De mogelijkheid van synchrone werking van twee energiesystemen maakt het mogelijk om hun betrouwbaarheid aanzienlijk te vergroten, omdat bij een groot stroomtekort in een van de energiesystemen dit tekort kan worden gedekt door een ander energiesysteem.Door de elektriciteitssystemen van meerdere landen met elkaar te verbinden, is het mogelijk om elektriciteit te exporteren of importeren tussen deze landen.

Maar als twee voedingssystemen enkele verschillen hebben in elektrische parameters, met name de frequentie van het elektriciteitsnet, dan is hun directe verbinding met parallelle werking onaanvaardbaar als het nodig is om deze voedingssystemen te combineren.

In dit geval komen ze uit de situatie door gelijkstroomlijnen te gebruiken om elektriciteit tussen energiesystemen over te dragen, wat het mogelijk maakt om niet-gesynchroniseerde energiesystemen te combineren die worden gekenmerkt door verschillende netfrequenties.