ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Если Вы желаете беседовать со мной, уточните Ваши термины и определите выражения.

Вольтер

Основные понятия, термины и определения

Производство электрической энергии (ЭЭ) концентрируется преимущественно на крупных электростанциях, работающих совместно (параллельно). Центры потребления электрической энергии (промышленные предприятия, города, сельские районы и др.) удалены от ее источников на десятки, сотни и тысячи километров и распределены на значительной территории.

В связи с несовпадением центров производства и потребления энергии, электрическая передача и распределение энергии (транспорт электроэнергии) от станций к электропотребителям являются необходимыми функциями в сложной цепи «электрическая станция — потребитель» [27, 51, 68]. Они возлагаются на развитые электрические сети и линии электропередачи, которые с устройствами автоматического регулирования, управления и резервирования образуют систему передачи и распределения электрической энергии [51]. Задача такой системы централизованного электроснабжения состоит в том, чтобы донести выработанную на станциях электроэнергию до потребителей.

Система (от греч. systema — целое (соединение), составленное из частей) — множество элементов, находящихся в соотношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство^[1].

Для характеристики системы передачи и распределения электрической энергии и всей структуры «генерация — передача — потребление» существуют понятия, термины и определения.

Ряд терминов определяется через понятие «электроустановка» (ЭУ) —совокупность аппаратов, машин, оборудования и сооружений, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления ЭЭ. Электроустановки разделяют по напряжению до 1000 В (низковольтные ЭУ) и выше 1000 В (высоковольтные ЭУ).

Электростанция — электроустановка, служащая для производства (генерации) электрической энергии в результате преобразования энергии, заключенной в природных энергоносителях (уголь, газ, вода и др.) с помощью генераторов.

Подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования (трансформации) и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов (автотрансформаторов) и других преобразователей ЭЭ, распределительных и вспомогательных устройств. В зависимости от назначения подстанции подразделяются на трансформаторные или преобразовательные — выпрямительные, двигатель-генераторные и др. Подстанция может быть повышающей (повысительной), если преобразование напряжения переменного тока осуществляется с низшего напряжения на высшее (подстанции электростанций) и понижающей (понизительной) — в случае трансформации высшего напряжения на низшее (подстанции предприятий, городов и др.).

Центр (источник) электропитания — источник ЭЭ, на сборных шинах (зажимах) которого осуществляется автоматическое регулирование режима напряжения. Наряду с электростанциями — это шины подстанции с трансформаторами, оснащенными регуляторами напряжения под нагрузкой (РПН), регулируемыми источниками реактивной мощности, линейными регуляторами и др.

Распределительное устройство (РУ) — электроустановка, входящая в состав любой подстанции, предназначена для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении (до 1000 В и более). РУ содержат коммутационные аппараты, устройства управления, защиты, измерения и вспомогательные сооружения.

Наряду с подстанциями электрическая энергия может распределяться на распределительных пунктах (РП) — устройствах, предназначенных для приема и распределения ЭЭ на одном напряжении (без трансформации) и не входящих в состав подстанции.

Линия электропередачи (ЛЭП) — электроустановка, предназначенная д ля передачи электрической энергии на расстояние с возможным промежуточным отбором. Линии выполняют воздушными (ВЛ), кабельными (КЛ), а также в виде токопроводов на промышленных предприятиях и электростанциях и внутренних проводок в зданиях и сооружениях.

Потребитель ЭЭ, электроприемник (ЭП) — аппарат, агрегат, механизм (электродвигатель, преобразователь, светильник и др.), потребляющий или преобразующий ЭЭ в другие виды энергии. С позиции структурной иерархии системы передачи и распределения ЭЭ к потребителям может быть отнесена совокупность электрических нагрузок (ЭН) — дом, поселок, завод и др., получающих электропитание с шин подстанций того или иного напряжения. В ряде случаев в качестве потребителей рассматривают подстанции, от которых электроснабжаются жилые районы, промышленные предприятия и другие объекты.

На рисунке 1.1 представлена схема, изображающая связь объектов, участвующих в технологическом процессе обеспечения потребителей электрической энергией переменного тока [76].

Рис. 1.1. Взаимосвязь объектов, обеспечивающих производство, передачу, распределение и потребление электрической переменного тока и тепловой энергии

В соответствии с данной схемой элементами системы передачи и распределения ЭЭ являются: линии электропередачи различных конструкций и напряжений (IV), устройства продольной и поперечной компенсации (КУ) параметров ЛЭП (установки продольной компенсации и шунтирующие реакторы); трансформаторные подстанции (силовые трансформаторы (Т) и автотрансформаторы, выключатели, разъединители, контрольно-измерительные приборы и др.); источники реактивной мощности (ИРМ) — конденсаторные батареи, синхронные и статические тиристорные компенсаторы; устройства защиты и автоматики, т.е. автоматические регуляторы (АР), устройства релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА), средства диспетчерского и технологического управления (СДТУ).

Обеспечивать бесперебойное электроснабжение всех ЭП при любых возможных повреждениях в системах передачи и распределения электроэнергии технически сложно и экономически нецелесообразно. Классификация ЭП по требуемой степени надежности электроснабжения и путях ее обеспечения рассматриваются в главах 11 и 12.

Электропередача (см. рис. 1.1) — это линия с повышающей и понижающей подстанциями, служащая для транзитной передачи электроэнергии от станции к концентрированному потребителю, получающему электроэнергию от шин низшего напряжения понижающей подстанции.

Электрическая сеть (см. рис. 1.1) — объединение преобразующих подстанций, распределительных устройств, переключательных пунктов и соединяющих их линий электропередачи, предназначенных для передачи ЭЭ от электростанции к местам потребления и распределения ее между потребителями. Электрическая сеть эквивалентна развитой высоковольтной сети электропередач. Отдельная электропередача в узком смысле представляет электрическую сеть. Развитая электрическая сеть как по составу электроустановок, так и по функциональному назначению образует систему передачи и распределения электроэнергии.

В современных условиях отдельные электропередачи и в целом системы передачи распределения электроэнергии не работают изолированно; они связывают (объединяют) большинство электрических станций в электроэнергетическую систему для совместной (параллельной) работы на общую электрическую нагрузку и централизованного снабжения электроэнергией всех потребителей.

Электроэнергетическая (электрическая) система (ЭЭС) (см. рис 1.1) — совокупность электрической части электростанций, электрических сетей (сетей электропередач) и потребителей электроэнергии (электроприемников), а также устройств управления, регулирования и защиты, объединеных в одно целое общностью режима и непрерывностью (одновременностью) процессов производства, передачи и потребления электрической энергии.

Энергетическая система (энергосистема) — объединение электростанций, электрических и тепловых сетей (ТС) и ряда установок и устройств для производства, передачи, распределения и потребления электрической и тепловой энергии (см. рис. 1.1). Установки и устройства: источники энергии — паровые котлы (ПК) или гидротехнические сооружения (ГТС), турбины (Т), генераторы (Г), потребители электрические (ЭП, ЭН), тепловые потребители (ПТ) и др.

Более широким, чем электрическая сеть, является понятие «система электроснабжения». Она объединяет в себе все электроустановки, предназначенные для обеспечения потребителей электрической энергией. Из рисунка 1.1 ясно, что система электроснабжения эквивалентна (с учетом ЭП) электрической части энергетической системы — электроэнергетической системе.

Электрическая сеть или эквивалентная ей система передачи и распределения электрической энергии, являющаяся частью электроэнергетической системы (см. рис. 1.1), должна удовлетворять ряду требований [66, 75]: обеспечивать надежное, а в отдельных случаях, бесперебойное электроснабжение, устойчивость работы, снабжать потребители электроэнергией нормированного качества, удовлетворять условиям экономичности сооружения, эксплуатации и развития (расширения), безопасности и удобства эксплуатации, учитывать возможность выполнения релейной защиты, режимной и противоаварийной автоматики. Характеристика этих требований и условий приведена в главах 10—13.

• [1] Советский энцеклопидический словарь. М.: СЭ, 1989.