Презентация 1. Электроэн. сист. и сети. Общие сведения (1)

1. Электроэнергетические  системы и сети

Электроэнергетические
системы и сети
Лекция №1
к.т.н.,
доцент Попов
а
Ольга Владимировна

2. 1.1. Электроэнергетические системы и сети.  Общие сведения.

1.1. Электроэнергетические системы и
сети. Общие сведения.
Производство, распределение и потребление электрической и
тепловой энергии схематически показаны на рисунке 1.
Рис. 1. Энергетическая и электроэнергетическая системы

3.

Электростанция производит электрическую энергию, а
теплофикационная электростанция — электрическую и тепловую энергию.
По виду первичного источника энергии, различают ТЭС(70 %), АЭС (16 %)
и ГЭС
(14 %). На электростанции других типов (ветряные, солнечные и
др.) приходится менее 1%.
Электрическая часть электростанции включает в себя разнообразное
основное и вспомогательное оборудование. К основному оборудованию,
предназначенному для производства и распределения электроэнергии,
относятся:
1) синхронные генераторы, вырабатывающие электроэнергию;
2) сборные шины, предназначенные для приема электроэнергии от
генераторов и распределения ее к потребителям;

4.

3) 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);
4) электроприемники собственных нужд (насосы, вентиляторы,
аварийное электрическое освещение и т. д.).
Вспомогательное оборудование предназначено для выполнения
функций измерения, сигнализации, защиты и автоматики и т. д.

5.

Энергетическая система (энергосистема) (сморим рисунок 1)
состоит из электрических станций, электрических и тепловых сетей и
потребителей тепловой и электрической энергии, соединенных между
собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе
производства, распределения и потребления электрической и тепловой
энергии, при общем управлении этим режимом.
Единая энергетическая система (ЕЭС) России охватывает
практически всю обжитую территорию страны и является крупнейшим
в мире централизованно управляемым энергообъединением. В
настоящее время ЕЭС России включает в себя семь объединенных
энергосистем (ОЭС) – ОЭС Центра, Юга, Северо-Запада, Средней
Волги, Урала, Сибири и Востока. ОЭС в свою очередь подразделяются
на региональные энергетические системы.

6.

Управление режимами энергосистем осуществляется по их иерархическому признаку. На
высшем уровне режимом единой энергосистемы управляет ОАО “Системный оператор ЕЭС”
(ОАО “СО ЕЭС “). На втором и третьем уровнях режимами энергосистем управляют филиалы
ОАО “СО ЕЭС “, объединенные диспетчерскую управления (ОДУ) и региональные
диспетчерские управления (РДУ).
Все энергосистема ЕЭС работают параллельно. Параллельная (совместная) работа
электростанций и ОЭС в составе ЕЭС позволяет:
- снизить суммарный максимум нагрузки ЕЭС России;
- сократить потребности в установленной мощности электростанций;
- снизить требуемый резерв мощности;
- оптимизировать
расхода топлива;
распределение нагрузки между электростанциями в целях сокращения
-применять высокоэффективное крупноблочное генерирующее оборудование;
-поддерживать высокий уровень надёжности и живучести энергетических систем;
- устанавливать на станциях агрегаты наибольшей единичной мощности, что дает
значительный экономический эффект.

7.

Электроэнергетическая система (или Электрическая система)
(рисунок 2) — это совокупность электрических частей электростанций, электрических сетей и потребителей электроэнергии,
связанных общностью режима и непрерывностью процесса
производства, распределения и потребления электроэнергии.
Электрическая система — это часть энергосистемы, за исключением
тепловых сетей и тепловых потребителей.
Рис. 2. Электроэнергетическая система и электрическая сеть

8.

Электрическая сеть — это совокупность электроустановок для
распределения электрической энергии, состоящая из подстанций,
распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи.
По электрической сети осуществляется распределение электроэнергии от
электростанций к потребителям и передача электроэнергии на большие
расстояния. Таким образом, основу электрических сетей составляют линии и
трансформаторы различной мощности и напряжения.
Передача электроэнергии от электростанций по линиям электропередачи
осуществляется при напряжениях 110—1150 кВ. Для генераторов применяют
номинальные напряжения 3—21 кВ.
Электрические подстанции применяются для преобразования электроэнергии
одного напряжения в электроэнергию другого напряжения, а также для
распределения электрической энергии. Подстанции состоят из трансформаторов,
сборных шин и коммутационных аппаратов, а также вспомогательного
оборудования: устройств релейной защиты и автоматики, измерительных
приборов. Потребителями могут быть отдельные ЭП, а также их группы,
объединенные последующей частью сети.

9.

Для энергетической характеристики работы электрической сети обычно
оперируют значениями полной мощности. Ими определяются нагрузки
потребителей — у приемных концов сети, нагрузки источников питания — у
передающих концов сети, а также работа отдельных ее элементов.
Значение полной мощности S для трехфазной цепи в условиях симметрии
и синусоидальности токов и напряжений определяется комплексным
числом:
,
где I—комплексное значение тока соответствующей ветви сети;
U—комплексное значение увеличенного в раз фазного напряжения в
рассматриваемом пункте сети;
Р—активная мощность;
Q—реактивная мощность.

10. Условное изображение электропередачи показано на рис. 3: а) б)

Рис. 3. Условное изображение электропередачи
Величина полной мощности изменяется вдоль линии сети, поэтому
значения мощности у передающего SI и приемного SII концов линии
получаются разными. На схеме иногда указывают среднее значение
мощности S.
Электрическая сеть часто состоит из нескольких линий. По ней
осуществляется электроснабжение одновременно нескольких
потребителей (рис. 3, б).

11. 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Может осуществляться:
• По роду тока (сети постоянного и переменного тока)
Подавляющее большинство электрических сетей работает на переменном
трехфазном токе. Переменный ток передаётся по трём проводам таким образом, что
фаза переменного тока в каждом из них смещена относительно других на
120 градусов.
Постоянный ток в электрических сетях применятся для:
дальнего транспорта больших количеств электрической энергии;
связи энергосистем с разными номинальными частотами (50 и 60 Гц) или
различными подходами к регулированию частоты (вставки постоянного тока);
различными подходами к регулированию частоты (вставки постоянного тока);
электрифицированных железных дорог.

12.

Вставка постоянного тока Выборг была построена для экспорта электроэнергии из
СССР в Финляндию. Эксплуатация началась в 1981 г. Передачу электроэнергии
постоянным током выбрали по экономическим соображениям. Если бы использовалась
обычная линия с переменным током, электрические системы СССР и Финляндия было
бы необходимо синхронизировать. Затраты на синхронизацию превысили бы
экономический эффект от экспорта.
2. По номинальному напряжению сети
Каждая сеть характеризуется номинальным напряжением , по величине которого сети
делятся на:
сети низкого напряжения-до1000 В;
среднего напряжения -3-35 кВ;
высокого напряжения -110…220 кВ;
сверхвысокого напряжения -330 кВ и выше.

13.

В России применяются стандартные номинальные (междуфазные) напряжения
трехфазного тока частотой 50 Гц в диапазоне 0,22—1150 кВ. Это следующие величины
напряжений: (0,22), 0,38, 0,66, (3), 6, 10, 20, 35, 110, (150), 220, 330, 500, 750, 1150
кВ.
Различают номинальные напряжения ЛЭП, генераторов, трансформаторов и
электроприемников. Номинальные напряжения ЛЭП и электроприемников равны .
Номинальные напряжения генераторов по условия компенсации потерь напряжения в сети
принимают на 5% выше . Номинальные напряжения первичных обмоток трансфарматор
принимаются как правило, равными , а вторичных обмоток на 5…10% выше .
3. По конфигурации схемы сети делят на:
разомкнутые нерезервированные;
разомкнутые резервированные;
замкнутые.

14.

Разомкнутыми называют также сети, в которых потребители
питаются от одного центра питания (ЦП) и нет замкнутых контуров.
Разомкнутые сети бывают радиальными (рис. 4, а), магистральными
(рис.4, б, в) и радиально – магистральными. В радиальной схеме
каждый потребитель питается от ЦП по отдельной линии (радиусу).
Магистралью называется линия с отборами мощности вдоль линии.
По резервированным линиям питается потребитель 2 на рис. 4, а и
потребители 1,2,3 на рис. 4, в.
Рис. 4. Конфигурации схем электрических сетей

15.

Замкнутыми называют сети, содержащие хотя бы 1 замкнутый
контур и питающие потребителей, по меньшей мере, с двух сторон.
Простейшей замкнутой сетью является кольцевая сеть (рис. 4, г). К
замкнутым сетям относятся также сети, имеющие несколько
источников питания. Одной из таких схем является линия с
двухсторонним питанием (рис. 4, д).
4. По выполняемым функциям различают системообразующие,
питающие и распределительные сети.
Системообразующие сети напряжением 330—1150 кВ осуществляют функции формирования объединенных энергосистем, объединяя
мощные электростанции и обеспечивая их функционирование как
единого объекта управления, и одновременно обеспечивают передачу
электроэнергии от мощных электростанций.

16.

Системообразующие сети осуществляют системные связи, т. е. связи
очень большой длины между энергосистемами. Режимом
системообразующих сетей управляет диспетчер объединенного
диспетчерского управления (ОДУ). В ОДУ входят несколько районных
энергоуправлений (РЭУ).
Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от
подстанций системообразующей сети и частично от шин 110—220 кВ
электростанций к центрам питания (ЦП) распределительных сетей—
районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнутые, напряжение
этих сетей обычно 110—220 кВ, иногда бывает 330—500 кВ. В КП будем
проектировать именно эти сети.
Районная подстанция имеет обычно высшее напряжение 110—220 кВ
и низшее напряжение 6—35 кВ. Шины НН районной ПС — ЦП распределительной сети, которая присоединена к ним.

17.

Распределительная (местная) сеть предназначена для передачи
электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных
подстанций к промышленным, городским, сельским потребителям.
Распределительная сеть обычно разомкнутая. Различают распределительные сети
высокого (Uном>1 кB) и низкого (UНОМ <1 кВ) напряжения. Преимущественно
распределительные сети выполнены на U = 6 – 10 кВ.
5. По конструктивному исполнению сети разделяются на:
• воздушные;
• кабельные;
• токопроводы промышленных предприятий;
• электропроводки внутри зданий и сооружений.
В виде внутренних проводок выполняют сети НН. Внутренние проводки состоят
из
провода, прокладываемого внутри стен или в металлических трубах.
Кабельными могут быть как внутренние, так и наружные линии (Uном≤220 кВ). ВЛ
строятся на все U.

18.

6. По характеру потребителей различают сети:
• промышленные;
• городские;
• сельские;
• электрифицированных железных дорог;
• магистральных нефте- и газопроводов.

19. 1.3. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ

Электрические сети должны обеспечивать достаточную надежность
электроснабжения.
Повреждения элементов сети могут приводить к необходимости их
отключения на время выполнения ремонтных работ. Практически
трудно выполнить сеть так, чтобы повреждений не было: при этом
требуется существенное усложнение конструкций, приводящее к
значительному удорожанию сети. В ряде случаев редкие перерывы
электроснабжения могут оказаться менее ощутимыми, чем
обеспечение большей степени надежности электроснабжения.
Наилучший вариант определяется на основании техникоэкономических расчетов (ТЭР).

20.

Большое значение имеет резервирование питания. Согласно
этому требованию, каждый потребитель должен получать питание по двум
линиям, поэтому разомкнутая линия обычно выполняется двухцепной,
замкнутая резервирует питание по своей конструкции.
Электрическая сеть влияет на изменение показателей качества электроэнергии. Необходимо, чтобы электроэнергия доставлялась потребителям
с допустимыми показателями ее качества, например, при
соответствующих величинах отклонения напряжения: ±5% в нормальном
режиме, ±10% в послеаварийном режиме. Допустимые значения отклонений
частоты равны ±0,2 Гц и ±0,4 Гц соответственно.
Электрическая сеть должна быть экономичной при условии
выполнения указанных выше технических требований. Определение
экономичности работы сети требуется проведение соответствующих расчетов.
Также важны следующие требования к электрическим сетям:
безопасность и