Классификация и
характеристика систем производства, передачи и распределения энергии.
1.1.
Основные
понятия и определения.
Электрическая
энергия играет важнейшую роль в жизни общества. Она легко передается на большие
расстояния, делится на части и с высоким КПД преобразуется в другие виды
энергии.
Производство
электрической энергии базируется в основном на крупных электростанциях,
объединенных единой системой. Потребители электрической энергии удалены от ее источников на значительные
расстояния.
Для
характеристики системы передачи и распределения электрической энергии (ЭЭ) и
всей структуры «генерация – передача – потребление» вводятся некоторые понятия,
термины и определения [1].
Электроэнергетической
системой называется электрическая часть
энергетической системы и питающиеся от нее приемники электрической энергии,
объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и
потребления электрической энергии (рис.1.1).
Передача и
распределение электроэнергии осуществляется электрической сетью –
совокупностью электроустановок, состоящей из подстанций, воздушных и кабельных
линий электропередачи, токопроводов, электропроводок,
работающих на определенной территории.
Как составной
элемент энергетической и электроэнергетической системы (ЭЭС), электрическая
сеть обеспечивает прием электроэнергии от электростанций, ее передачу на
различные расстояния, преобразование параметров электроэнергии на подстанциях и
распределение электроэнергии по определенной территории, вплоть до
непосредственных потребителей.
Электрическая
сеть должна проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы
обеспечивалась ее работоспособность
во всех возможных режимах – нормальных, ремонтных, послеаварийных.
Электроустановкой называется совокупность аппаратов, машин, оборудования
и сооружений, предназначенных для производства, преобразования, передачи,
распределения или потребления ЭЭ. Электроустановки (ЭУ) разделяют по величине
напряжения до 1000 В (низковольтные ЭУ) и выше 1000 В
(высоковольтные ЭУ).
Электростанцией
называется электроустановка, служащая для производства (генерации)
электрической энергии в результате преобразования энергии, заключенной в
природных энергоносителях при помощи турбо- и гидрогенераторов.
Подстанцией
называется электроустановка, предназначенная для приема, преобразования
(трансформации) и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов
(автотрансформаторов) и других преобразователей ЭЭ, распределительных и
вспомогательных устройств. В зависимости от назначения подстанции выполняются трансформаторными или преобразовательными. Подстанция может
быть повышающей (повысительной) и понижающей
(понизительной).
Центр, источник
электропитания – источник ЭЭ, на сборных шинах
которого осуществляется автоматическое регулирование режима напряжения.
Распределительное
устройство (РУ) – электроустановка, входящая в
состав любой подстанции, предназначена для приема и распределения
электроэнергии на одном напряжении (до 1000 В и
более). РУ содержит коммутационные аппараты, устройства управления, защиты,
измерения и вспомогательные сооружения.
Линия
электропередачи (ЛЭП) – электроустановка,
предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние с возможным
промежуточным отбором. Линии выполняются воздушными,
кабельными, а также в виде токопроводов на
промышленных предприятиях и электростанциях и внутренних проводок в зданиях и
сооружениях.
Потребитель ЭЭ,
электроприемник (ЭП)
– аппарат, агрегат, механизм (электродвигатель, преобразователь, светильник и
др.), потребляющий или преобразующий ЭЭ в другие виды энергии.
Рис.
1.1. Энергетическая система[1].
1.2.
Классификация
электрических сетей.
Электрические
сети характеризуются достаточно сложной структурой и конфигурацией, имеют
разные номинальные напряжения, разное назначение, охватывают различную
территорию, питают различные по своему характеру потребители электроэнергии.
Поэтому затруднительно провести классификацию электрических сетей по
какому-либо одному определяющему признаку [1,3].
По величине
номинального напряжения различают
электрические сети напряжением до 1 кВ и выше 1кВ. Электрические сети
напряжением выше 1 кВ можно условно разделить на сети среднего СН, высокого ВН
и сверхвысокого СВН напряжения.
По размерам
охватываемой территории различают местные
электрические сети напряжением до 35 кВ, районные – напряжением 110…220 кВ и
региональные – напряжением 330 кВ и выше, служащие для связи между собой
отдельных ЭЭС.
По
иерархическому признаку электрические сети делятся:
·
на сетевые районы;
·
предприятия
электрических сетей;
·
электрические сети районных ЭЭС;
·
электрические сети объединенных ЭЭС;
·
электрические сети
единой ЭЭС страны.
По назначению
могут быть выделены распределительные и системообразующие электрические сети.
Основой распределительных сетей являются распределительные линии электропередачи
и потребительские подстанции. Они служат для распределения электроэнергии от
крупных системных подстанций до потребителей на определенной территории.
Системообразующие
сети объединяют крупные электростанции на параллельную работу, осуществляют
передачу электроэнергии от электростанций к системным подстанциям, служат для
связи между собой отдельных ЭЭС и их частей.
Таблица. 1.1. Классификация электрических сетей
[1].
|
|
<
1 кВ |
3-35 кВ |
110–220 кВ |
330-750 кВ |
1150 кВ |
|
НН |
СН |
ВН |
СВН |
УВН |
|
|
Охват территории |
Местные |
Районные |
Региональные |
||
|
Назначение |
Распределительные |
Системообразующие |
|||
|
Характер потребителей |
Гор.,
пром., с/х |
|
|
||
По характеру
питаемых потребителей различают
промышленные, городские и сельскохозяйственные сети. Сельскохозяйственные сети
характеризуются значительной протяженностью и невысокой плотностью нагрузки.
Промышленные сети имеют незначительную протяженность и большую плотность
нагрузки. Промежуточное положение занимают городские электрические сети,
питающие коммунально-бытовых потребителей и промышленные предприятия средней и
малой мощности.
По конфигурации
электрические сети делятся на разомкнутые и замкнутые.
В разомкнутых сетях каждый потребитель получает питание с одной стороны, а в
замкнутых не менее чем с двух сторон.
По
конструктивному выполнению электрические сети
делятся на воздушные, кабельные, токопроводы и электропроводки. Воздушные линии
электропередачи выполняются на весь спектр освоенных напряжений, кабельные
линии – на напряжения до 500 кВ включительно.
По роду тока
электрические сети делятся на сети переменного и постоянного тока. В
большинстве электрических сетей используется переменный ток. Сети постоянного
тока используются для некоторых технологических процессов в промышленности, в
частности, для электролизных и гальванических установок цветной металлургии и
химической промышленности.
1. Почему необходимо передавать
(транспортировать) электроэнергию?
2. Какие элементы входят в
систему передачи и распределения электроэнергии?
3. Что общего в понятиях
«электропередача и распределения электроэнергии?
4. Чем отличаются понятия
«система электроснабжения» и «электроэнергетическая система»?
5. Каким требованиям должна удовлетворять
система передачи и распределения ЭЭ?
6. Каково назначение
электрических сетей в энергосистемах и как их классифицируют?
7. Каково назначение и состав
оборудования подстанций?
8. Какова роль трансформаторов?
9. Какова классификация линий
электропередачи переменного тока?