Технологический учебник "Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий" по специальности 270843 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий (стр. 3 )

Часть энергетической системы, состоящая из генераторов, рас­пределительных устройств, повышающих и понижающих подстан­ций, линий электрической сети и приемников электроэнергии, называют электроэнергетической системой.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанций и распределительных устройств, соединенных линия­ми электропередачи, и работающая на определенной территории.

Электрическая сеть объекта электроснабжения, называемая системой электроснабжения объекта, является продолжением элект­рической системы. Система электроснабжения объекта объединяет понижающие и преобразовательные подстанции, распределитель­ные пункты, электроприемники и ЛЭП.

Прием, преобразование и распределение электроэнергии происходят на подстанции - электроустановке, состоящей из трансфор­маторов или иных преобразователей электроэнергии, распределительных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств.

Распределение поступающей электроэнергии без ее преобразования или трансформации выполняется на распределительных подстанциях.

1.2. Классификация электрических сетей

Электрические сети подразделяют по следующим признакам.

1. Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до I к В - низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ - высоковольтными, или высокого напряжения (ВН).

2. Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока. Электрические сети выполняются в основном по системе трехфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии.

При большом числе од­нофазных приемников от трех­фазных сетей осуществляются од­нофазные ответвления. Принятая частота переменного тока в ЕЭС России равна 50 Гц.

3. Назначение. По харак­теру потребителей и от назначе­ния территории, на которой они находятся, различают: сети в го­родах, сети промышленных пред­приятий, сети электрического транспорта, сети в сельской мес­тности. Кроме того, имеются рай­онные сети, предназначенные для соединения крупных электричес­ких станций и подстанций на напряжении выше 35 кВ; сети межсистемных связей, предназначенные для соединения крупных электроэнергетических систем на напряжении 330, 500 и 750 кВ.

Рис 1. Принципиальная схема электрической системы.

1.3. Управление электроэнергетическими системами.

Особенностью работы электроэнергетических систем является то, что электростанции должны вырабатывать столько мощности, сколь­ко ее требуется в данный момент для покрытия нагрузки потребите­лей, собственных нужд станций и потерь в сетях. Поэтому оборудова­ние станций и сетей должно быть готово ко всякому периодическому изменению нагрузки потребителей в течение суток или года. Для того чтобы наиболее экономично эксплуатировать электрическую станцию, персоналу диспетчерских служб энергосистемы необходимо заранее знать, как изменяется спрос на электрическую энергию. Зная эти изме­нения, персонал может подготовить остановку необходимого числа, генераторов при снижении нагрузки и, наоборот, подготовить к пуску резервные генераторы при увеличении потребления энергии.

Следует также учитывать, что от энергосистем питается ряд по­требителей, нарушение электроснабжения которых недопустимо, так как это может привести к авариям и человеческим жертвам, вызвать простои и недовыпуск продукции предприятиями и т. д. Поэтому к работе энергосистем предъявляются следующие основ­ные требования:

- выполнение плана выработки и распределения электроэнергии с покрытием максимумов нагрузки;

-бесперебойная работа электрооборудования и надежная работа систем электроснабжения;

-обеспечение необходимого качества отпускаемой потребителям электроэнергии по напряжению и частоте.

Для обеспечения указанных требований энергосистемы обору­дуются специальными диспетчерскими пунктами, которые оснаща­ются средствами контроля, управления, связью, четкой мнемосхемой расположения электростанций, ЛЭП и понижающих подстанций.

Основной целью управления энергосистемой является оптимизация ее построения, работы и эксплуатации. Для этого необходимо знать:

1)  свойства и характеристики системы;

2)  данные о состоянии технологического процесса на электростан­ции (о расходе воды и топлива, параметрах пара, скорости вращения турбин и т. д.);

3)  сведения об электрических параметрах режима (частоте, напря­жениях, токах, активных и реактивных мощностях и т. д.);

4)  положение схемы системы - какие элементы в данный момент находятся в работе, а какие отключены.

Вся эта обширная информация о работе энергосистемы должна обрабатываться и использоваться для оптимизации режима работы

В системе управления электроэнергетикой большое значение

Имеют электронные цифровые вычислительные машины. При аварии дежурный инженер должен найти пути и средства восстановления нормального режима, произвести требуемые переключения в схеме электрических соединений. При аварийных режимax в энергосистеме часто требуется выдать управляющий сигнал не более чем через 0,05 с. Человека здесь выручают автоматические устройства, обладающие при переработке информации большим, чем он, быстродействием.

1.4. Преимущества объединения электроэнергетических систем

На первой стадии развития электроэнергетика представляла собой совокупность отдельных электростанций, не связанных между собой. Каждая из электростанций через собственную сеть переда­вала электроэнергию потребителям. В дальнейшем стали создавать­ся электрические системы, в которых электрические станции соеди­нялись электрическими сетями и включались на параллельную работу. Отдельные территориальные энергосистемы в свою очередь также объединялись, образуя более крупные энергосистемы. Общее стремление к объединению энергетических систем вызвано огромными преимуществами по сравнению с отдельными станциями. При создании объединенных энергетических систем можно уменьшить суммарную установленную мощность электростанций. Максимум суммар­ной нагрузки системы меньше, чем сумма максимумов нагрузок от­дельных потребителей. Это объясняется несовпадением отдельных максимумов из-за различных условий работы потребителей. В энер­гетических системах, охватывающих обширные географические рай­оны, несовпадение максимумов вызвано расположением потреби­телей в разных часовых поясах. Например, объединение потреби­телей, размещенных в европейской и сибирской частях страны, позволит получить более равномерный суммарный график по срав­нению с графиком нагрузки отдельных потребителей (рис. 2). Ус­тановленная мощность электростанций в системе должна быть до­статочной для покрытия максимальных нагрузок потребителей. Кроме того, исходя из требований, предъявляемых к надежности работы систем, должна предус­матриваться резервная мощ­ность генераторов. При парал­лельной работе электрических станций резервная мощность может быть уменьшена. Пока­жем это на простом примере. Пусть две электростанции, каж­дая из которых имеет по четыре генератора, работают изолиро­ванно. Тогда одна станция мо­жет вырабатывать электричес­кую энергию, используя 75% ус­тановленной мощности, так как один генератор должен нахо­диться в резерве. При соединении двух станций общей сетью в резерве находится один генератор из восьми.

Рис. 2. Эффект совмещения графи­ков нагрузок потребителей, располо­женных в разных часовых поясах: 1,2 - графики нагрузок отдельных подси­стем; 3 - график объединенной системы

При объединении разных типов электростанций можно более полно использовать гидроэнергетические ресурсы.

Расход воды в реке колеблется в больших пределах. Для надеж­ного снабжения электроэнергией потребителей мощность гидро­электростанции (ГЭС) при изолированной ее работе нужно выби­рать исходя из обеспеченного расхода воды. В случае больших расходов часть воды пришлось бы сбрасывать мимо турбин.

Рассмотрим преимущества объединения ТЭС и ГЭС на приме­ре. Пусть мощности каждой станции равны 100 МВт. Каждая стан­ция вырабатывает энергию для своего района, причем станции ра­ботают изолированно. Мощности нагрузок в каждом районе равны по 100 МВт. Потребности электроэнергии за сутки в каждом райо­не по 1600 МВт-ч. Далее предположим, что по расходу воды ГЭС за сутки может выработать только 1200 МВт-ч. Следовательно, де­фицит электроэнергии в районе с ГЭС составит 400 МВт-ч. ТЭС за сутки может выработать 2400 МВт-ч, т. е. в районе с ТЭС могут быть дополнительно использованы 800 МВт-ч. При объединении на параллельную работу ТЭС и ГЭС можно, заставив ТЭС вырабо­тать 2400 МВт • ч электроэнергии, полностью удовлетворить спрос всех потребителей двух районов. Объединение нескольких электростанций разных видов позво­ляет повысить экономичность выработки электроэнергии. Энергетические системы дают возможность согласованно рабо­тать тепловым и гидроэлектростанциям. В самом деле, в период не­достатка воды на ГЭС (зимой) выработка электроэнергии на них снижается и потребители обеспечиваются электроэнергией в боль­шей мере от ТЭС. Наоборот, летом при большом притоке воды ГЭС работают на полную мощность, а выработка электроэнергии ТЭС

снижается. Это обеспечивает эконо­мию топлива и, следовательно, умень­шает себестоимость электроэнергии. Примерное распределение элект­рических нагрузок между станциями различных видов показано на суточ­ном графике нагрузок в целом энер­госистемы и доли в его покрытии раз­личных видов электрических станций (рис. 3).

Рис. 3Примерные суточные графики нагрузок энергосисте­мы и электрических станций

Из суточного графика энергосисте­мы видно, что в основном нагрузки по­крывают тепловые конденсационные электростанции – государственные районные электростанции (ГРЭС). Доля ТЭЦ в покрытии нагрузок энергосистемы определяется их тепловыми графиками. Нагрузка ГЭС оп­ределяется стоком реки. Электростанции, подключаемые к системе в часы наибольших (пиковых) нагрузок, называют пиковыми. В боль­шинстве случаев пиковыми станциями являются гидростанции (ГЭС и ГАЭС - гидроаккумулирующие электростанции), не обеспеченные водой для длительной работы не в полную мощность в некоторые периоды, и станции, оборудованные газовыми турбинами. Объединение энергосистем позволяет увеличить единичные мощ­ности агрегатов.