Jak działa sieć energetyczna

Sieć elektryczna — zespół instalacji elektrycznych służących do przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, składający się z podstacji, urządzeń dystrybucyjnych, przewodów, napowietrznych i kablowych linii elektroenergetycznych działających na określonym obszarze. Możliwa jest inna definicja: zespół podstacji i urządzeń dystrybucyjnych oraz łączących je linii elektrycznych, znajdujących się na terenie dzielnicy, osiedla, odbiorcy energii elektrycznej.

Elektrownie w Rosji są zjednoczone w federalnym systemie elektroenergetycznym, który jest źródłem energii elektrycznej dla wszystkich jego użytkowników. Przesył i dystrybucja energii elektrycznej odbywa się za pomocą napowietrznych linii elektroenergetycznych, które przecinają cały kraj. Aby ograniczyć straty podczas przesyłu energii elektrycznej, w liniach elektroenergetycznych stosuje się bardzo wysokie napięcia — dziesiątki, a częściej setki kilowoltów.

Ze względu na swoją opłacalność przy przesyłaniu energii wynalazek wynaleziony przez rosyjskiego inżyniera M.O. Dolivo-Dobrovolsky to trójfazowy system prądu przemiennego, w którym energia elektryczna jest przesyłana za pomocą czterech przewodów.Trzy z tych przewodów nazywane są linią lub fazą, a czwarty nazywany jest neutralnym lub po prostu neutralnym.

Konsumenci energii elektrycznej są zaprojektowane na napięcie niższe niż napięcie w systemie elektroenergetycznym. Napięcie jest redukowane w dwóch etapach. Najpierw w podstacji obniżającej, która jest częścią systemu elektroenergetycznego, napięcie jest obniżane do 6-10 kV (kilowoltów). Dalsze obniżanie napięcia następuje w godz podstacje transformatorowe… Ich znane standardowe „kabiny transformatorowe” są rozrzucone po fabrykach i obszarach mieszkalnych. Za podstacją transformatorową napięcie spada do 220-380 V.

Napięcie między przewodami liniowymi trójfazowego systemu prądu przemiennego nazywa się napięciem liniowym. Nominalnie rms wartość napięcia sieciowego w Rosji wynosi 380 V (woltów). Napięcie między przewodem neutralnym a dowolnym przewodem liniowym nazywa się fazą. Jest trzy razy mniejszy niż pierwiastek liniowy. Jego wartość nominalna w Rosji wynosi 220 V.

Źródłem energii dla systemu elektroenergetycznego są alternatory trójfazowe instalowane w elektrowniach. Każde z uzwojeń generatora indukuje napięcie sieciowe. Cewki są rozmieszczone symetrycznie na obwodzie generatora. W związku z tym napięcia linii są przesunięte fazowo względem siebie. To przesunięcie fazowe jest stałe i wynosi 120 stopni.

Trójfazowy system AC

Za podstacją transformatorową napięcie jest dostarczane do odbiorców za pośrednictwem rozdzielnic lub (w przedsiębiorstwach) punktów dystrybucji.

Niektóre odbiorniki (silniki elektryczne, sprzęt przemysłowy, komputery typu mainframe i wydajny sprzęt komunikacyjny) są przeznaczone do bezpośredniego podłączenia do trójfazowej sieci elektrycznej.Podłączone są do nich cztery przewody (nie licząc uziemienia).

Odbiorcy małej mocy (komputery osobiste, sprzęt gospodarstwa domowego, sprzęt biurowy itp.) Są przeznaczone do jednofazowej sieci elektrycznej. Podłączone są do nich dwa przewody (nie licząc uziemienia ochronnego). W większości przypadków jeden z tych przewodów jest liniowy, a drugi neutralny. Zgodnie z normą napięcie między nimi wynosi 220 V.

Powyższe wartości napięcia skutecznego nie wyczerpują całkowicie parametrów sieci elektrycznej. Zmienny Elektryczność charakteryzuje się również częstotliwością. Nominalna standardowa częstotliwość w Rosji wynosi 50 Hz (herców).

Rzeczywiste wartości napięcia i częstotliwości sieci elektrycznej mogą oczywiście różnić się od wartości nominalnych.

Do sieci przyłączani są na stałe nowi odbiorcy energii elektrycznej (zwiększa się prąd lub obciążenie sieci) lub część odbiorców jest odłączana (w efekcie zmniejsza się prąd lub obciążenie sieci). Wraz ze wzrostem obciążenia napięcie sieciowe spada, a wraz ze spadkiem obciążenia napięcie sieciowe wzrasta.

Aby zmniejszyć wpływ zmiany obciążenia na napięcie, w podstacjach obniżających występuje automat układ regulacji napięcia… Ma za zadanie utrzymywać stałe (w pewnych granicach iz pewną dokładnością) napięcie, gdy zmienia się obciążenie w sieci. Regulacja odbywa się poprzez wielokrotne przełączanie uzwojeń potężnych transformatorów obniżających napięcie.

Częstotliwość AC ustalane przez prędkość obrotową generatorów w elektrowniach.Wraz ze wzrostem obciążenia częstotliwość ma tendencję do nieznacznego zmniejszania się, system sterowania elektrownią zwiększa natężenie przepływu płynu roboczego przez turbinę, a prędkość generatora zostaje przywrócona.

Oczywiście żaden system regulacji (napięcia czy częstotliwości) nie może działać idealnie iw każdym przypadku użytkownik sieci elektrycznej musi zaakceptować pewne odchylenia charakterystyki sieci od wartości nominalnych.

W Rosji wymagania dotyczące jakości energii elektrycznej są znormalizowane. GOST 23875-88 podaje definicje wskaźniki jakości energii, a GOST 13109-87 określa wartości tych wskaźników. Norma ta określa wartości wskaźników w punktach przyłączenia odbiorców energii elektrycznej. Dla konsumenta oznacza to, że może żądać od organizacji zasilającej, aby ustalone normy nie były przestrzegane gdzieś w systemie elektroenergetycznym, ale bezpośrednio w jego gniazdku.

Najważniejszymi wskaźnikami jakości energii są odchylenie napięcia od wartości nominalnej, niesinusoidalny współczynnik napięcia, odchylenie częstotliwości od 50 Hz.

Zgodnie z normą przez co najmniej 95% czasu każdego dnia napięcie fazowe powinno mieścić się w przedziale 209-231 V (odchylenie 5%), częstotliwość powinna mieścić się w przedziale 49,8-50,2 Hz, a współczynnik sinusoidalność nie powinna przekraczać 5%.

Przez pozostałe 5 procent lub mniej czasu każdego dnia napięcie może wahać się od 198 do 242 V (odchylenie 10%), częstotliwość od 49,6 do 50,4 Hz, a współczynnik niesinusoidalny nie może przekraczać 10%.Dopuszczalne są również silniejsze zmiany częstotliwości: od 49,5 Hz do 51 Hz, ale łączny czas trwania takich zmian nie może przekraczać 90 godzin rocznie.

Przerwy w dostawie prądu to sytuacje, w których wskaźniki jakości energii na krótki czas przekraczają ustalone limity. Częstotliwość może różnić się o 5 Hz od wartości nominalnej. Napięcie może spaść do zera. Wskaźniki jakości powinny zostać przywrócone w przyszłości.

A. A. Lopukhin Zasilacze bezprzerwowe bez tajemnic