Определение энергетической системы.

Установки по производству, преобразованию, распределению и потреблению электроэнергии и теплоты, связан­ные между собой электрическими и тепловыми сетями с общим ре­жимом управления, называют энергетической системой, а электри­ческую часть энергосистемы (генераторы, преобразовательные и распределительные устройства, линии электропередачи (ЛЭП) и потребители электроэнергии) — электрической системой.

В качес­тве примера на рис. 2. 1. приведена схема электроэнергетической системы. Если напряжение генераторов теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) составляет 6—20 кВ, то экономически целесообразно снабжать электроэнергией на указанном напряжении потребителей, расположенных вблизи такой ТЭЦ. Для электроснабжения потре­бителей, удаленных на значительные расстояния, и для связи ТЭЦ с энергетической системой применяют напряжения выше гене­раторного. С этой целью на ТЭЦ (гидростанциях ГЭС-1 и ГЭС-2 и тепловых районных электростанциях ГРЭС-1 и ГРЭС-2) устанав­ливают трансформаторы для повышения генераторного напряжения до 110—150 кВ. Трансформаторные районные подстанции п/ст1 – п/ст4 и узловые распределительные подстанции УРП1 – УРП4 предназначены для преобразования напряжения и связи отдель­ных частей системы и питания мощных потребителей, а трансфор­маторные подстанции ТП – для питания потребителей меньшей мощности, расположенных вблизи районных подстанций.

Рис 2.1. Схема электроэнергетической системы

В настоящее время производство, передача, распределение и потребление электроэнергии осуществляются в основном на трехфазном переменном токе частотой 50 Гц. Это объясняется относительной простотой преобразования переменного тока и широ­ким применением для привода промышленных механизмов неслож­ных надежных трехфазных асинхронных двигателей. С помощью различных выпрямителей (двигатель-генераторов и полупроводни­ковых выпрямителей) преобразуют трехфазный переменный ток в постоянный.

Для сокращения количества исполнений электрооборудования ГОСТ 721—77 устанавливает номинальные значения напряжений генераторов, трансформаторов, сетей и приемников электроэнер­гии напряжением до и выше 1000 В переменного тока.

Напряжения генераторов, вторичных обмоток трансформаторов и приемников электроэнергии несколько отличаются друг от друга. Объясняется это тем, что для обеспечения нормальной работы приемников электроэнергии с учетом потерь напряжения в сети отклонения напряжения на них не должны превышать ±5% от номинального.

Напряжение переменного тока преобразуется с помощью повы­шающих трансформаторов на электростанциях и понижающих — на подстанциях у потребителей.

Баланс активной и реактивной мощности в энергетической системе

Количество электрической энергии, вырабатываемой генерато­рами станций и энергосистемы, в каждый момент должно быть рав­но ее потреблению, поэтому соответственно должны; быть равны и их активные мощности:

где Р_Г — суммарная активная нагрузка генераторов системы; Р_П—суммарная активная нагрузка потребителей системы; Рсн — суммарная активная мощность, потребляемая на собственные нуж­ды всей системы в целом; ∆Р_Σ — суммарные потери активной мощности во всех звеньях электрической системы.

Опыт эксплуатации электростанций и систем показывает, что резерв мощности должен быть не меньше 10% от их установлен­ной мощности.

Учитывая, что некоторая часть наиболее ответственных потребителей энергетической системы не допускает никаких отклю­чений и отклонений от нормального режима работы, в энергосис­темы вводят дополнительные устройства автоматической частот­ной разгрузки. Эти устройства при снижении частоты в системе до определенных пределов автоматически отключают часть менее ответственных потребителей, благодаря чему восстанавливается баланс активных мощностей и, следовательно, поддерживается необходимая частота в системе.

В энергетических системах частоту обычно регулирует одна, а в крупных системах — несколько мощных электростанции, график нагрузки. Станции, на которые возлагается регулирование частоты, называются ведущи­ми, а станции, на которых работают по заданному графику нагрузки, — базисными.

В энергетических системах потребление активной мощности сопровождается обязательно потреблением и реактивной мощности, необходимой для работы электрических машин и трансформаторов. Ток нагрузки, протекая по линиям, создает вокруг проводов маг­нитные и электрические поля, на что также необходима реактив­ная мощность. Поэтому передача по сетям реактивной мощности вызывает в них дополнительные потери активной мощности и напряжения.

Реактивная мощность в электрических системах создается ге­нераторами при их перевозбуждении и высоковольтными линиями большой протяженности При нормальной работе системы выраба­тываемые и потребляемые в ней реактивные мощности должны быть равны, т.е.

где Q_Г – суммарная реактивная мощность, вырабатываемая гене­раторами системы, Q_Л – суммарная реактивная емкостная мощ­ность, генерируемая линиями (с учетом компенсирующих уст­ройств), Q_П – суммарная реактивная мощность потребителей электроэнергии (с учетом компенсирующих устройств), Q_СН – суммарная реактивная мощность потребителей собственных нужд всей системы в целом, ∆Q_Л; ∆Q_Т – потери реактивной мощности линий и в трансформаторах системы.

Реактивная мощность в основном создается генераторами, по этому при полной загрузке генераторов по активному току в системе может возникнуть дефицит реактивной мощности. Если же реактивная нагрузка потребителей значительно превысит возмож­ную реактивную мощность генераторов (например, при отключении части из них), то произойдет такое понижение напряжения, при котором ток потребителей значительно увеличится, что приведет к дальнейшему снижению напряжения и т. д. Такое снижение напряжения в системе называется лавиной напряжения. Следова­тельно, в системе всегда должен быть определенный резерв реактивной мощности. Для этого в местах ее наибольшего потребления устанавливают синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и 6aтapeи статических конденсаторов, которые разгружают линии от протекания по ним некоторой части реактивной мощности, а следовательно, уменьшают потери мощности и напряжения в сети.

Выполнение схем электроснабжения промышленных предприятий для присоединения к энергосистеме зависит от требований надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей электроэнергии, наличия электростанции на предприятии и возможности присоединения ее к энергетической системе, расположения объекта электроснабжения по отношению к источнику питания и электрическим сетям энергетической системы.

Дата добавления: 2015-07-16