Ülkenin enerji sistemi — kısa bir açıklama, farklı durumlarda çalışmanın özellikleri

Ülkenin enerji sistemi, enerji santralleri, yükseltme ve düşürme dağıtım trafo merkezleri, elektrik ve ısı şebekeleri gibi çeşitli unsurların bir kombinasyonudur.

Enerji santralleri elektrik ve termal (CHP için) enerji üretir. Elektrik enerjisi, enerji santralleri tarafından üretilen, hidrofor trafo merkezlerinde gerekli gerilim değerine yükseltilerek şebekeye, özellikle ana elektrik şebekelerine beslenir ve burada bir işletmenin elektrik sistemi içerisinde belirli bir bölgenin tükettiği enerji miktarına göre ayrıca dağıtılır. bir ülke veya ayrı bir bölge.

Ülkenin enerji sisteminden bahsedecek olursak, omurga ağları tüm bölgesini birbirine dolamış durumda. Ana hat ağları, içinden birkaç yüz MW'tan onlarca GW'a kadar büyük güç akışlarının geçtiği 220, 330, 750 kV hatları içerir.

Bir sonraki aşama, yüksek voltaj ana şebekelerinin bölgesel, düğüm trafo merkezleri, büyük işletmelerin 110 kV gerilime sahip trafo merkezleri için dönüştürülmesidir. Güç, 110 kV şebekelerden onlarca MW akışı içinde akar.

110 kV trafo merkezlerinde elektrik, 6, 10, 35 kV gerilimli yerleşim yerlerindeki ve çeşitli işletmelerdeki daha küçük kullanıcı trafo merkezlerine dağıtılır. Ayrıca şebeke gerilimi kullanıcının istediği değerlere düşürülür. Bunlar yerleşim yerleri ve küçük işletmeler ise, voltaj 380/220 V'a düşürülür. Büyük sanayi işletmelerinin doğrudan 6 kV yüksek voltajla çalışan ekipmanları da vardır.

CHP'li (CHP) elektrik enerjisine ek olarak, binaları ve yapıları ısıtmak için kullanılan ısı üretirler. Termik santral tarafından sağlanan termal enerji, ısı şebekeleri aracılığıyla tüketicilere dağıtılır.

Güç sisteminin özellikleri

Güç sisteminin çalışması düşünüldüğünde, elektrik enerjisinin iletim süreçlerine özel dikkat gösterilmelidir. Elektrik enerjisinin üretimi ve iletimi birbiriyle ilişkili karmaşık bir süreçtir.

Elektrik güç sisteminde tüketiciler tarafından enerjinin üretimi, iletimi ve tüketimi sürekli olarak gerçek zamanlı olarak gerçekleşir. Elektrik sisteminin hacimlerinde elektrik birikimi (birikimi) gerçekleşmez, bu nedenle elektrik sisteminde üretilen ve tüketilen elektrik arasındaki denge sürekli izlenir.

Elektrik güç sistemlerinin özelliği, elektrik enerjisinin kaynaklardan tüketicilere neredeyse anında aktarılması ve onu önemli miktarlarda biriktirmenin imkansızlığıdır. Bu özellikler, elektrik üretim ve tüketim sürecinin eşzamanlılığını belirler.

Alternatif akım elektrik enerjisinin üretimi ve tüketiminde, herhangi bir anda üretilen ve tüketilen elektriğin eşitliği, üretilen ve tüketilen aktif ve reaktif gücün eşitliğine karşılık gelir.

Bu nedenle, elektrik sisteminin durağan modunda herhangi bir anda, santraller tüketicilerin gücüne eşit güç üretmeli ve enerji iletim şebekesindeki enerji kayıplarını karşılamalıdır, yani üretilen ve tüketilen güç dengesi gözetilmelidir. .

Reaktif güç dengesi kavramı, etki ile ilgilidir. reaktif güç, elektrik şebekesinin elemanları aracılığıyla voltaj moduna iletilir. Reaktif güç dengesinin bozulması şebekedeki gerilim seviyesinin değişmesine neden olur.

Tipik olarak, aktif güçten yoksun olan güç sistemleri aynı zamanda reaktif güçten de yoksundur. Ancak komşu güç sistemlerinden eksik kalan reaktif gücü transfer etmek yerine bu güç sisteminde kurulu olan kompanzasyon cihazlarında üretmek daha verimlidir.

Üretilen ve tüketilen elektrik enerjisi arasındaki dengenin varlığının ana göstergelerinden biri elektrik enerjisidir. ağ frekansı… Rusya, Beyaz Rusya, Ukrayna ve çoğu Avrupa ülkesinde elektrik şebekesinin frekansı 50 Hz'dir.Ülke elektrik sisteminin frekansı 50 Hz (toleranslar ± 0,2 Hz) dahilinde ise, enerji dengesi gözetiliyor demektir.

Üretilen elektrikte, özellikle de etken maddesinde bir eksiklik olması durumunda, bir güç açığı oluşur, yani enerji dengesi bozulur. Bu durumda, elektrik şebekesinin frekansında izin verilen değerin altına bir azalma olur. Güç sistemindeki elektrik açığı ne kadar büyükse, frekans o kadar düşük olur.

Enerji dengesinin kırılması süreci enerji sistemi için en tehlikelisidir ve başlangıç ​​aşamasında durdurulmazsa enerji sisteminin tamamen çökmesi meydana gelir.

Dağıtım trafo merkezlerinde elektrik olmadığında güç sisteminin çökmesini önlemek için acil durum otomasyonu kullanılır — otomatik frekans boşaltma (AChR) ve asenkron mod eleme otomasyonu (ALAR).

AChR, güç sistemindeki enerji açığını azaltan tüketicilerin yükünün belirli bir bölümünü otomatik olarak kapatır. ALAR, elektrik şebekelerindeki asenkron modları otomatik olarak algılayan ve ortadan kaldıran gelişmiş bir otomatik sistemdir. Güç sisteminde elektrik kesintisi olması durumunda ALAR, AFC ile birlikte çalışır.

Güç sisteminin tüm bölümlerinde çeşitli acil durumlar mümkündür: istasyonlardaki ve trafo merkezlerindeki çeşitli ekipmanların hasar görmesi, kablo ve havai enerji hatlarının hasar görmesi, röle koruma ve otomasyon cihazlarının normal çalışmasının bozulması vb. kullanıcıların kendi istekleri doğrultusunda güç güvenilirliği kategorisi.

Voltaj düzenleme özellikleri

Güç sistemindeki voltaj, tüm alanlarda normal voltaj değerlerini sağlayacak şekilde düzenlenir. Son kullanıcı voltaj regülasyonu daha büyük trafo merkezlerinden elde edilen ortalama voltaj değerlerine göre yapılır.

Kural olarak, bu tür bir ayarlama bir kez yapılır, ardından voltaj büyük düğümlerde - bölgesel trafo merkezlerinde ayarlanır, çünkü çok sayıda olmaları nedeniyle her bir tüketici trafo merkezinin voltajını sürekli olarak ayarlamak pratik değildir.

Trafo merkezlerinde voltaj regülasyonu, devre dışı kademe değiştiriciler ve güç transformatörlerine ve ototransformatörlere yerleştirilmiş yük anahtarları yardımıyla gerçekleştirilir. Kapalı devre anahtarları aracılığıyla düzenleme, şebekeden bağlantısı kesilen trafo ile gerçekleştirilir (uyarma olmadan anahtarlama). Yük altında anahtarlama cihazları yük voltajının düzenlenmesine izin verir, yani önce transformatörün (ototransformer) bağlantısını kesmeye gerek kalmadan.

Güç transformatörlerinin yük şalteri ile gerilim regülasyonu hem otomatik hem de manuel olarak yapılabilmektedir.Ayrıca transformatörlerin (ototransformerler) teknik durumuna göre yük şalterlerinin ömrünü uzatmak amacıyla, Transformatörün ön yükünün kaldırılmasıyla voltajın yalnızca manuel modda düzenlenmesine karar verilir.Aynı zamanda, yüke bağlı kademe değiştiricinin kademe değiştirme yeteneği korunur ve hızlı voltaj regülasyonu ihtiyacı durumunda, bu işlem önce yükü transformatörden çıkarmadan gerçekleştirilebilir.

Güç ve enerji kayıpları

Elektrik enerjisinin iletimi, trafolarda ve hatlarda kaçınılmaz olarak güç ve enerji kayıplarını beraberinde getirir. Bu kayıplar, güç sisteminin inşası için sermaye yatırımında bir artışa yol açan, güç kaynağı kapasitesinde karşılık gelen bir artışla karşılanmalıdır.

Ayrıca elektrik ve enerji kayıpları santrallerde ek yakıt tüketimine, elektrik maliyetine neden olmakta ve dolayısıyla elektrik maliyetinin artmasına neden olmaktadır. Bu nedenle, tasarımda, güç iletim şebekesinin tüm elemanlarında bu kayıpları azaltmak için çaba gösterilmesi gerekmektedir.

Ayrıca bakınız: Elektrik devrelerinde güç ve enerji kaybı Ve Elektrik şebekelerindeki kayıpları azaltacak önlemler

Güç sistemlerinin paralel çalışması

Ülkelerin elektrik sistemleri veya bir ülke içindeki elektrik sisteminin ayrı bölümleri birbirine bağlanabilir ve bir bütün olarak enterkonnekte bir elektrik sistemi oluşturur.

İki enerji sistemi aynı parametrelere sahipse paralel (senkronize) çalışabilirler. İki güç sisteminin eşzamanlı çalışma olasılığı, güvenilirliklerini önemli ölçüde artırmayı mümkün kılar, çünkü güç sistemlerinden birinde büyük bir güç açığı olması durumunda, bu açık başka bir güç sistemi tarafından kapatılabilir.Birkaç ülkenin elektrik sistemlerini birbirine bağlayarak, bu ülkeler arasında elektrik ihracatı veya ithalatı yapmak mümkündür.

Ancak, iki güç sisteminin elektrik parametrelerinde, özellikle elektrik şebekesinin frekansında bazı farklılıkları varsa, o zaman bu güç sistemlerini birleştirmek gerekirse, paralel çalışma ile doğrudan bağlantıları kabul edilemez.

Bu durumda, güç sistemleri arasında elektriği aktarmak için doğru akım hatlarını kullanarak durumdan kurtulurlar, bu da farklı şebeke frekansları ile karakterize edilen senkronize olmayan güç sistemlerini birleştirmeyi mümkün kılar.