Sistem tenaga negara — penerangan ringkas, ciri-ciri kerja dalam situasi yang berbeza

Sistem tenaga negara adalah gabungan beberapa elemen - loji janakuasa, pencawang pengagihan langkah naik dan turun, rangkaian elektrik dan haba.

Loji kuasa menghasilkan tenaga elektrik dan haba (untuk CHP). Tenaga elektrik, dijana oleh loji kuasa, dinaikkan kepada nilai voltan yang diperlukan dalam pencawang penggalak dan dimasukkan ke dalam rangkaian, khususnya ke dalam rangkaian elektrik utama, di mana ia diedarkan selanjutnya mengikut jumlah tenaga yang digunakan oleh rantau tertentu, sebuah perusahaan dalam sistem kuasa negara atau wilayah yang berasingan.

Jika kita bercakap tentang sistem tenaga negara, rangkaian tulang belakang menjerat seluruh wilayahnya. Rangkaian batang termasuk talian 220, 330, 750 kV, yang melaluinya aliran kuasa yang besar — ​​daripada beberapa ratus MW kepada puluhan GW.

Peringkat seterusnya ialah transformasi rangkaian batang voltan tinggi untuk pencawang serantau, nod, pencawang perusahaan besar dengan voltan 110 kV. Kuasa mengalir dalam puluhan aliran MW melalui grid 110 kV.

Dalam pencawang 110 kV, elektrik diagihkan kepada pencawang pengguna yang lebih kecil di kawasan berpenduduk dan pelbagai perusahaan dengan voltan 6, 10, 35 kV. Di samping itu, voltan sesalur dikurangkan kepada nilai yang diperlukan oleh pengguna. Jika ini adalah penempatan dan perusahaan kecil, maka voltan diturunkan kepada 380/220 V. Terdapat juga peralatan perusahaan perindustrian besar yang dikuasakan secara langsung oleh voltan tinggi 6 kV.

CHP (CHP) sebagai tambahan kepada tenaga elektrik, ia menghasilkan haba, yang digunakan untuk memanaskan bangunan dan struktur. Tenaga haba yang dibekalkan oleh loji kuasa haba diagihkan kepada pengguna melalui rangkaian haba.

Ciri-ciri sistem kuasa

Apabila mempertimbangkan operasi sistem kuasa, perhatian khusus mesti dibayar kepada proses penghantaran kuasa elektrik. Penjanaan dan penghantaran tenaga elektrik adalah proses saling berkaitan yang kompleks.

Dalam sistem kuasa elektrik, penjanaan, penghantaran dan penggunaan tenaga oleh pengguna berlaku secara berterusan, dalam masa nyata. Pengumpulan tenaga elektrik (akumulasi) dalam isipadu sistem elektrik tidak berlaku, oleh itu keseimbangan antara tenaga elektrik yang dijana dan digunakan sentiasa dipantau dalam sistem elektrik.

Keanehan sistem kuasa elektrik ialah pemindahan tenaga elektrik yang hampir serta-merta daripada sumber kepada pengguna dan kemustahilan untuk mengumpulnya dalam kuantiti yang ketara. Sifat-sifat ini menentukan serentak proses pengeluaran dan penggunaan tenaga elektrik.

Dalam pengeluaran dan penggunaan tenaga elektrik arus ulang-alik, kesamaan tenaga elektrik yang dijana dan digunakan pada bila-bila masa sepadan dengan kesamaan kuasa aktif dan reaktif yang dijana dan digunakan.

Oleh itu, pada bila-bila masa dalam mod pegun sistem kuasa, loji kuasa mesti menjana kuasa yang sama dengan kuasa pengguna dan menampung kehilangan tenaga dalam rangkaian penghantaran kuasa, iaitu keseimbangan kuasa terjana dan terpakai mesti diperhatikan. .

Konsep imbangan kuasa reaktif adalah berkaitan dengan pengaruh kuasa reaktif, dihantar melalui elemen rangkaian elektrik, ke mod voltan. Gangguan keseimbangan kuasa reaktif membawa kepada perubahan dalam tahap voltan dalam rangkaian.

Lazimnya, sistem kuasa yang kekurangan kuasa aktif juga kekurangan kuasa reaktif. Walau bagaimanapun, adalah lebih cekap untuk tidak memindahkan kuasa reaktif yang hilang daripada sistem kuasa jiran, tetapi untuk menjananya dalam peranti pampasan yang dipasang dalam sistem kuasa ini.

Salah satu petunjuk utama kehadiran keseimbangan antara tenaga elektrik yang dihasilkan dan digunakan ialah kekerapan rangkaian… Kekerapan grid elektrik di Rusia, Belarus, Ukraine dan di kebanyakan negara Eropah ialah 50 Hz.Jika frekuensi sistem kuasa negara berada dalam lingkungan 50 Hz (toleransi ± 0.2 Hz), ini bermakna keseimbangan tenaga diperhatikan.

Sekiranya berlaku defisit dalam tenaga elektrik yang dihasilkan, khususnya bahan aktifnya, defisit kuasa berlaku, iaitu, keseimbangan tenaga terganggu. Dalam kes ini, terdapat penurunan dalam kekerapan rangkaian elektrik di bawah nilai yang dibenarkan. Lebih besar defisit elektrik dalam sistem kuasa, semakin rendah frekuensi.

Proses memecahkan keseimbangan tenaga adalah yang paling berbahaya untuk sistem tenaga, dan jika ia tidak dihentikan pada peringkat awal, maka keruntuhan sepenuhnya sistem tenaga akan berlaku.

Untuk mengelakkan keruntuhan sistem kuasa jika tiada kuasa di pencawang pengagihan, automasi kecemasan digunakan — pemunggahan frekuensi automatik (AChR) dan automasi penghapusan mod tak segerak (ALAR).

AChR secara automatik mematikan bahagian tertentu beban pengguna, yang mengurangkan defisit tenaga dalam sistem kuasa. ALAR ialah sistem automatik canggih yang secara automatik mengesan dan mengalih keluar mod tak segerak dalam rangkaian elektrik. Sekiranya berlaku kekurangan kuasa dalam sistem kuasa, ALAR bekerjasama dengan AFC.

Di semua bahagian sistem kuasa, pelbagai situasi kecemasan mungkin berlaku: kerosakan pada pelbagai peralatan di stesen dan pencawang, kerosakan pada kabel dan talian kuasa atas, gangguan operasi normal peranti perlindungan geganti dan automasi, dsb. pengguna mengikut mereka kategori kebolehpercayaan kuasa.

Ciri-ciri peraturan voltan

Voltan dalam sistem kuasa dikawal sedemikian rupa untuk memastikan nilai voltan normal di semua kawasan. Peraturan voltan pengguna akhir dilakukan mengikut nilai voltan purata yang diperoleh daripada pencawang yang lebih besar.

Sebagai peraturan, pelarasan sedemikian dilakukan sekali, kemudian voltan diselaraskan pada nod besar - pencawang serantau, kerana tidak praktikal untuk sentiasa melaraskan voltan setiap pencawang pengguna kerana bilangannya yang besar.

Peraturan voltan di pencawang dijalankan dengan bantuan penukar paip luar litar dan suis beban yang dibina ke dalam pengubah kuasa dan pengubah automatik. Peraturan melalui suis luar litar dijalankan dengan pengubah diputuskan dari sesalur kuasa (suis tanpa pengujaan). Peranti pensuisan atas beban membenarkan peraturan voltan beban, iaitu tanpa perlu terlebih dahulu memutuskan sambungan pengubah (autotransformer).

Peraturan voltan menggunakan suis pada beban pengubah kuasa boleh dijalankan secara automatik dan manual. Selain itu, bergantung kepada keadaan teknikal pengubah (autotransformer), untuk memanjangkan hayat perkhidmatan suis pada beban, ia boleh keputusan dibuat untuk mengawal voltan secara eksklusif dalam mod manual, dengan penyingkiran beban awal daripada pengubah.Pada masa yang sama, keupayaan untuk menukar paip penukar paip pada beban dipelihara, dan sekiranya keperluan untuk peraturan voltan pantas, operasi ini boleh dilakukan tanpa terlebih dahulu mengeluarkan beban daripada pengubah.

Kehilangan kuasa dan tenaga

Penghantaran tenaga elektrik tidak dapat dielakkan disertai dengan kehilangan kuasa dan tenaga dalam transformer dan talian. Kerugian ini mesti dilindungi oleh peningkatan yang sepadan dalam kapasiti bekalan kuasa, yang membawa kepada peningkatan dalam pelaburan modal untuk pembinaan sistem kuasa.

Di samping itu, kuasa dan kehilangan tenaga menyebabkan penggunaan bahan api tambahan dalam loji kuasa, kos elektrik, dengan itu meningkatkan kos elektrik. Oleh itu, dalam reka bentuk adalah perlu untuk berusaha untuk mengurangkan kerugian ini dalam semua elemen rangkaian penghantaran kuasa.

Lihat juga: Kuasa dan kehilangan tenaga dalam litar elektrik dan Langkah-langkah untuk mengurangkan kerugian dalam rangkaian elektrik

Operasi selari sistem kuasa

Sistem elektrik negara atau bahagian berasingan sistem elektrik dalam sesebuah negara boleh disambungkan antara satu sama lain dan secara keseluruhannya membentuk sistem elektrik yang saling berkaitan.

Jika dua sistem tenaga mempunyai parameter yang sama, ia boleh berfungsi secara selari (segerak). Kemungkinan operasi segerak dua sistem kuasa memungkinkan untuk meningkatkan kebolehpercayaan mereka dengan ketara, kerana sekiranya berlaku defisit kuasa yang besar dalam salah satu sistem kuasa, defisit ini boleh dilindungi oleh sistem kuasa lain.Dengan menghubungkan sistem elektrik beberapa negara, adalah mungkin untuk mengeksport atau mengimport tenaga elektrik antara negara-negara ini.

Tetapi jika dua sistem kuasa mempunyai beberapa perbezaan dalam parameter elektrik, khususnya kekerapan grid kuasa, maka jika perlu untuk menggabungkan sistem kuasa ini, sambungan langsung mereka dengan operasi selari tidak boleh diterima.

Dalam kes ini, mereka keluar dari situasi dengan menggunakan talian arus terus untuk memindahkan elektrik antara sistem kuasa, yang memungkinkan untuk menggabungkan sistem kuasa tidak segerak yang dicirikan oleh frekuensi grid yang berbeza.