Електроенергетичні системи й електричні мережі

Електрична частина електростанції містить в собі різноманітне основне і допоміжне устаткування.

До основного устаткування, призначеного для виробництва і розподілу електроенергії, відносяться:

§ синхронні генератори, що виробляють електроенергію (на ТЕС - турбогенератори);

§ збірні шини, призначені для прийому електроенергії від генераторів і розподілу її до споживачів;

§ комутаційні апарати-вимикачі, призначені для включення і відключення ланцюгів у нормальних і аварійних умовах, і роз'єднувачі, призначені для зняття напруги з знеструмлених частин електроустановок і для створення видимого розриву ланцюга;

§ електроприймачі власних потреб (насоси, вентилятори, аварійне електричне висвітлення і т.д.).

Допоміжне устаткування призначено для виконання функцій виміру, сигналізації, захисти й автоматики і т.д.

Енергетична система (енергосистема) складається з електричних станцій, електричних мереж і споживачів електроенергії, з'єднаних між собою і зв'язаних спільністю режиму в безупинному процесі виробництва, розподілу і споживання електричної і теплової енергії при загальному керуванні цим режимом.

Електроенергетична (електрична) система - це сукупність електричних частин електростанцій, електричних мереж і споживачів електроенергії, зв'язаних спільністю режиму і безперервністю процесу виробництва, розподілу і споживання електроенергії.

Електрична система - частина енергосистеми, за винятком теплових мереж і теплових споживачів.

Електрична мережа - сукупність електроустановок для розподілу електричної енергії, складається з підстанцій, розподільних пристроїв, повітряних і кабельних ліній електропередачі. По електричній мережі здійснюється розподіл електроенергії від електростанцій до споживачів.

Лінія електропередачі – повітряна чи кабельна мережа, призначена для передачі електроенергії.

Застосовують стандартні номінальні напруги трифазного струму частотою 50 Гц у діапазоні 0,38, 6 -750 кВ, для генераторів - номінальна напруга 3-21 кВ.

Передача електроенергії від електростанцій по лініях електропередачі здійснюється при напругах 110-750 кВ, тобто значно перевищуючі напругу генераторів. Електричні підстанції застосовуються для перетворення електроенергії однієї напруги в електроенергію іншої.

Електрична підстанція - це електроустановка, призначена для перетворення та розподілу електричної енергії. Підстанції складаються з трансформаторів, збірних шин і комутаційних апаратів, а також допоміжного устаткування: пристроїв релейного захисту й автоматики, вимірювальних приладів. Підстанції призначені для зв'язку генераторів і споживачів з лініями електропередачі.

Класифікація електричних мереж може здійснюватися за родом струму, номінальною напругою, виконуваними функціями, характером споживача, конфігурацією схеми мережі. По роду струму розрізняються мережі змінного і постійного струму; по напрузі: надвисокої напруги (Ụ ном > 330 кВ), високої напруги U ном = 3-220 кВ, низької напруги (Uном< 1 кВ). За конфігурацією схеми мережі поділяються на замкнуті й розімкнуті

За виконуваними функціями розрізняються системоутворюючі, живильні та розподільчі мережі. Системоутворюючі мережі напругою 330-1150 кВ здійснюють функції формування об'єднаних енергосистем, що включають потужні електростанції, забезпечують їх функціонування як єдиного об'єкта керування та передачу електроенергії. Вони здійснюють системні зв'язки, тобто зв'язки між енергосистемами дуже великої довжини. Режимом системоутворюючих мереж керує диспетчер об'єднаного диспетчерського керування, в який входить кілька районних енергосистем - районних енергетичних управлінь.

Живильні мережі призначені для передачі електроенергії від підстанцій системоутворюючій мережі і частково від шин 110-220 кВ електростанцій до центрів живлення розподільних мереж - районним підстанціям. Живильні мережі звичайно замкнуті. Як правило, напруга цих мереж складає 110-220 кВ, по мірі росту щільності навантажень, потужності станцій і довжини електричних мереж напруга іноді досягає 330-500 кВ.

Районна підстанція звичайно має вищу напругу 110-220 кВ і нижчу напругу 6-35 кВ. На цій підстанції встановлюють трансформатори, що дозволяють регулювати під навантаженням напругу на шинах нижчої напруги.

Розподільча мережа призначена для передачі електроенергії на невеликі відстані від шин нижчої напруги районних підстанцій до промислових, міських, сільських споживачів. Такі розподільчі мережі звичайно розімкнуті. Розрізняють розподільчі мережі високого (U ном > 1кВ) і низького (Uном< 1 кВ) напруги. У свою чергу, по характеру споживача розподільчі мережі підрозділяються на мережі промислового, міського і сільськогосподарського призначення. Переважне поширення в розподільних мережах має напруга 10 кВ. Мережі 6 кВ .застосовуються при наявності на підприємствах значного навантаження електродвигунів з номінальною напругою 6 кВ. Напруга 35 кВ широко використовується для створення центрів живлення мереж 6 і 10 кВ, в основному, в сільській місцевості.

Для електропостачання великих промислових підприємств і великих міст здійснюється глибоке уведення високої напруги, тобто спорудження підстанцій з первинною напругою 110-500 кВ поблизу центрів навантажень. Мережі внутрішнього електропостачання великих міст - це мережі 110 кВ, в окремих випадках до них відносяться глибокі введення 220/10 кВ. Мережі сільськогосподарського призначення в даний час виконують на напругу 0,4- 110 кВ.

Повітряні лінії електропередач призначені для передачі електроенергії на відстань по проводах. Їх основними конструктивними елементами є проводи (служать для передачі електроенергії), троси (служать для захисту ПЛ від грозових перенапруг), опори (підтримують проводи і троси на визначній висоті), ізолятори (ізолюють провід від опори), лінійна арматура (за її допомогою дроти закріплюються на ізоляторах, а ізолятори на опорах).

Найбільш розповсюджені проводи - алюмінієві, сталеалюмінієві, а також зі сплавів алюмінію. Силові кабелі складаються з однієї чи декількох струмопровідних жил, відділених одна від одної і від землі ізоляцією. Струмопровідні жили - з алюмінію однодротові (перерізом до 16 мм²) чи багатодротові. Кабель з мідними жилами застосовують у вибухонебезпечних приміщеннях.

Ізоляція виконується зі спеціальною просоченою мінеральною олією кабельного паперу, що накладається у вигляді стрічок на струмопровідні жили, а також може бути гумовою чи поліетиленовою. Захисні оболонки, що накладаються поверх ізоляції для запобігання її від вологи і повітря, бувають свинцевими, алюмінієвими чи полівінілхлоридними. Для захисту від механічних ушкоджень передбачена броня зі сталевих стрічок чи дротів. Між оболонкою і бронею - внутрішні і зовнішні захисні покриви. Внутрішній захисний покрив (подушка під бронею) - джутовий прошарок з бавовняної просоченої пряжі чи з кабельного сульфатного папера. Зовнішній захисний покрив - із джуту, покритого антикорозійним складом.

Істотну частину в споживанні електроенергії складають втрати в мережах (7-9 %).

Контрольні запитання

1. Основні споживачі теплової енергії.

2. Класифікація систем теплопостачання.

3. Теплові мережі. Особливості прокладки трубопроводів.

4. Устаткування електроенергетичних мереж.

5. Класифікація електричних мереж.