Электроэнергетические системы и электрические сети

Электроэнергетическая система, это объединение электростанций, связанных линиями электропередачи (ЛЭП) и совместно питаемых потребителей электрической энергии. Энергетическая система позволяет рационально использовать оборудование электростанций, более экономно расходовать топливно-энергетические ресурсы и обеспечивает надежное снабжение потребителей электроэнергией.

Электрическая сеть, это совокупность устройств для соединения источников электроэнергии (электростанций) с потребителями. Состоит из ЛЭП, трансформаторных подстанций различного назначения, соединительных кабелей, проводов, коммутационного оборудования и других устройств (рис.5.1).

По выполняемым функциям электрические сети делятся на системообразующие, питающие и распределительные.

Рис. 5.1. Схема передачи и распределения электроэнергии: ТП-1 - трансформаторные подстанции электростанций; ТП-2 - подстанции системообразующей сети; ТП-3 - районные подстанции; ТП-4 потребительские подстанции.

Системообразующие сети (обычно напряжением 330 кВ и больше) осуществляют функции формирования объединённых энергосистем, включающих мощные электростанции и обеспечивают передачу электроэнергии от этих электростанций (ЛЭП 110...750 кВ и ТП2).

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети к центрам питания распределительных сетей - районным подстанциям. Напряжение питающих сетей 110...220 кВ.

Распределительная сеть обеспечивает передачу электроэнергии на небольшие расстояния от шин нижнего напряжения районных подстанций к промышленным, городским и сельским потребителям. Различают распределительные сети высокого напряжения (U_ном > 1 кВ) и низкого напряжения (U_ном < 1 кВ). Высокое напряжение обычно имеет значение 6...35 кВ. Распределительные сети подают электроэнергию на потребительские сети, имеющие в своём составе потребительские подстанции (ТП4), на выходе которых получают напряжение 0, 4 или 0, 66 кВ. Электрические сети сельскохозяйственного назначения в настоящее время выполняются на напряжение 0, 4...110 кВ.

Воздушные ЛЭП в качестве основных конструктивных элементов содержат провода, закреплённые на изоляторах, и опоры, к которым прикрепляются провода. Наиболее распространены провода: алюминиевые, сталеалюминевые и из сплавов алюминия. Силовые кабели состоят из одной или нескольких изолированных токопроводящих жил, отделённых от земли защитной изоляцией.

Сельскохозяйственные электрические сети обслуживают сельскохозяйственных потребителей и отличаются большой протяженностью при сравнительно небольшой передаваемой мощности. Это обстоятельство приводит к увеличению потерь электрической энергии на ее передачу и распределение между потребителями, а также увеличивает стоимость передаваемой энергии. Причины потерь: омическое сопротивление проводов; потери в изоляции; коронный разряд; электромагнитное излучение и другие. Несколько снизить эти негативные показатели позволит строительство мини-ТЭЦ, работающих на местных видах топлива, а также строительство малых ГЭС, ВЭУ, способных в основном обеспечить электроэнергией близко расположенные сельскохозяйственные потребители. В целом по республике, потери на передачу и распределение электроэнергии составляют около 9%. Снижению этой цифры будут способствовать модернизация существующих и ввод новых электростанций в составе Белорусской энергосистемы в 2006-2010г.г., реконструкция ЛЭП и в целом – более равномерное распределение генерирующих мощностей по территории страны [24].

Наряду с этим, имеет место также неравномерность потребления электроэнергии – суточная, месячная и сезонная. Это происходит по причине непостоянства режима работы отдельных потребителей по часам суток и по сезонам.

Режимы работы электростанций и трансформаторных подстанций также меняются с соответствии с изменением потребляемой мощности всеми энергоприемниками. Это обстоятельство приводит к невозможности соблюдать оптимальные режимы работы электрогенераторов, паровых котлов, трансформаторов на подстанциях. КПД этих устройств снижается, что приводит к перерасходу ТЭР на получение электроэнергии. Уменьшить эти негативные явления возможно двумя путями. Первый путь предполагает использование «демпфирующих» электростанций, в частности ГЭС, которые способны эффективно менять уровень генерируемой мощности и «сглаживать» максимумы и минимумы потребления электроэнергии. Второй путь – равномерное распределение потребляемой мощности по временам суток. Полной равномерности потребления электроэнергии при этом достичь невозможно, т.к. жизнедеятельность людей связана со сменой дня и ночи. Однако разумное планирование времени работы различных социальных и производственных объектов на протяжении суток может существенно «сгладить» суточную неравномерность потребления электроэнергии. Здесь очень большую роль могут сыграть многоуровневые тарифы на оплату за потребляемую электроэнергию.