Электрическая система

Электрическая система — это совокупность электрических частей электростанций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электроэнергии.

Электрическая часть электростанции. К основному оборудованиюэлектрической часть электростанции относятся:

· синхронные генераторы, вырабатывающие электроэнергию;

· сборные шины, предназначенные для приема электроэнергии от генераторов и распределения ее к потребителям;

· коммутационные аппараты — выключатели, предназначенные для включения и отключения цепей в нормальных и аварийных условиях, и разъединители, предназначенные для снятия напряжения с обесточенных частей электроустановок и для создания видимого разрыва цепи (разъединители, как правило, не предназначены для разрыва рабочего тока установки);

   В России мощность синхронных генераторов электростанций доходит до 1200 МВт для турбогенераторов и 640 МВт для гидрогенераторов.

Трехфазные синхронные генераторы электростанций имеют на выходе номинальное линейное трехфазное напряжение  частотой 50 Гц, согласованное с напряжениями электрических сетей и образуют следующий ряд: 3,15; 6,3; 10,5; (13,8); (15,75); 18,0; 20,0; 21,0; 24,0 кВ.

В радиусе примерно 10 км от электростанции передача электроэнергии потребителям небольшой мощности может осуществляться при генераторном напряжении. Передача большой мощности  на большие расстояния осуществляется при напряжениях 110—1150 кВ, т. е. значительно превышающих напряжения генераторов.

Передача электроэнергии большой мощности при генераторном напряжении не возможна. Передаваемая мощность прямо пропорциональна току. Ток в свою очередь прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению проводов высоковольтной воздушной линии электропередачи (ВЛ). Таким образом, чем больше напряжение и меньше сопротивление, тем больше передаваемая мощность. Однако значение сопротивления проводов ограничено снизу наибольшим допустимым значением радиуса провода. При больших значениях радиуса провода механическая нагрузка на опоры ВЛ будет недопустимо большой. Приблизительно можно принять радиус провода по допустимой механической нагрузке равным .

Например:

Активная мощность передаваемая по 3-фазной ВЛ

, (7.1)

где  - полная мощность, кВА;  - коэффициент мощности, показывающий соотношение между активной мощностью и полной мощностью;  - фазное напряжение, кВ; - сопротивление провода в пролете ВЛ длинной , кОм.

Сопротивление провода в пролете ВЛ длинной

                                      ,                                                 (7.2)

где  - радиус провода;  - удельное объемное сопротивление материала провода.

Примем приблизительно для ВЛ со сталеалюминиевыми проводами: ; ; ;

     

           

На крупных предприятиях черной металлургии и химии потребляемая мощность 500 – 1000МВт. Таким образом ВЛ, при максимально возможном генераторном напряжении 24 кВ и при максимально возможном радиусе проводов 20 мм,  не может обеспечить электроснабжение этих предприятий.

Если же осуществлять передачу электроэнергии, например, при напряжении 110 кВ то:

           

То есть при напряжении 110 кВ можно обеспечить электроснабжение нескольких крупных предприятий черной металлургии или химии.

Электрическая подстанция — это электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии. Подстанции состоят из повышающих (на электростанциях) и понижающих трансформаторов, сборных шин и коммутационных аппаратов, а также вспомогательного оборудования: устройств релейной защиты и автоматики, измерительных приборов.

Электрическая сеть — это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, линий электропередачи. По электрической сети осуществляется распределение электроэнергии от электростанций к потребителям.

Классификация электрических сетей по признакам, связанным с номинальным напряжением приведена в табл.7.1

 

                                                                                     Таблица 7.1.

Основная (системообразующая) электрическая сеть обеспечивают связь между крупными электростанциями и передачу мощности от этих электростанций в районы потребления электроэнергии.

Распределительная электрическая сеть обеспечивает  передачу электроэнергии от подстанций системообразуюшей сети и от небольших электростанций к потребителям электроэнергии.

По конфигурации различают разомкнутые и замкнутые сети.

К разомкнутым относятся сети, образованные радиальными или радиально-магистральными линиями, осуществляющие электроснабжение потребителей от одного источника питания, причем каждый потребитель получает питание с одного направления (рис.7.1).

Рис.7.1. Виды разомкнутых сетей: а - магистраль; б - линия с равномерно распределенной нагрузкой; в - радиальная схема; г - радиально-магистральная схема.

К числу замкнутых относятся сети, которые обеспечивают питание потребителей не менее чем с двух сторон. Наиболее простой формой замкнутой сети является одноконтурная (кольцевая) сеть (рис.7.2).

Рис.7.2 Замкнутая одноконтурная (кольцевая) сеть