Энергетическая система и её компоненты.

Процесс производства, распределения и потребления электрической энергии и тепла может быть представлен блок-схемой, приведенной на рис. 1.2.

Первичный источник энергии (1.7.) поступает в тот или иной преобразователь энергии (1.9.), на выходе которого получается электрическая энергия или электрическая энергия и тепло. Отличительной особенностью электроэнергетики является непрерывность и практически полное совпадение во времени процессов производства, распределения и потребления электрической энергии.

Рис. 1.2. Блок-схема процесса производства, распределения и потребления электрической энергии и тепла.

На схеме рисунок 1.3 условно в виде одного агрегата представлены тепловая электрическая станция (1.3.) (ТЭС), теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), гидравлическая электрическая станция (ГЭС), атомная электрическая станция (АЭС), а также подстанции п/ст 1, 2, 3 и 4; на подстанции 2 показан синхронный компенсатор (СК). Параллельная работа частей энергосистемы обеспечивается сетью 220 кВ.

Вырабатываемая генератором электрическая энергия поступает на сборные шины (СШ) и затем распределяется между собственными нуждами (СН), нагрузкой генераторного напряжения (НГ) и энергетической системой (ЭС) (1.5.).

Рис. 1.3. Принципиальная схема электрической системы станции:

ТЭЦ, АЭС, ТЭС, ГЭС – теплоцентраль, атомная, тепловая, гидравлическая электростанции, представленные условно в виде одного агрегата каждая;

СН – собственные нужды;

СК – синхронный компенсатор;

СШ – сборные шины;

НГ – нагрузка на генераторном напряжении.

Установки собственных нужд (СН) питаются, как правило, от генераторов станции.

Крупные двигатели мощностью 200 кВ и более питаются от сети напряжением 6 кВ или 10 кВ. Это напряжение чаще всего является генераторным (НГ). Остальные электроприёмники питаются 380 и 220 В через понижающие трансформаторы (1.11.).

Определим понятие энергосистемы и её компонентов.

Электроустановка (1.10.) – устройство, в котором при его работе в соответствии с назначением, производится, передаётся, распределяется и потребляется электрическая энергия.

Электрическая станция – предприятие или установка, предназначенная для производства электрической энергии (ТЭС, ГЭС) или электрической энергии и тепла (ТЭЦ).

На Украине самые крупные электростанции Запорожская, Углегорская, Криворожская, Бурштынская, Приднепровская, Луганская, Старобешевская, Славянская, Ладыжинская, Трипольская, Кураховская, Кураховская, Киевские ТЭЦ-5 и ТЭЦ-6. Основой использования гидроэнергетических ресурсов является Днепровский каскад ГЭС.

Атомные электростанции – Чернобыльская, Южно-Украинская, Запорожская, Хмельницкая и Ровенская.

Электрическая подстанция – электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии.

Линия электропередачи (ЛЭП) – электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии.

Электрическая сеть – совокупность воздушных и кабельных ЛЭП и подстанций, работающих на определённой территории.

Энергетическая система – совокупность электрических станций, электрических, тепловых сетей и приёмников электрической энергии и тепла, связанных общностью режима и процесса производства, распределения и потребления электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

Электроприёмник – потребитель (один или группа приёмников) электрической энергии предприятия или организации. Иногда дают более короткое определение электрическая установка, предназначенная для приёма и использования электроэнергии.

Электрическая система – часть энергосистемы, за исключением тепловых сетей и тепловых приёмников (или совокупность устройств для производства, передачи и распределения электрической энергии).

Электрические станции объединяют высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП) (1.8.) в энергетическую систему рис. 1.3.

Такое объединение электрических станций повышает надёжность электроснабжения потребителей и даёт огромную экономию народному хозяйству за счёт лучшего использования электрооборудования. Длительный опыт эксплуатации энергетических систем объединённых между собой, показал, что это облегчает задачу резервирования мощностей и повышает общий технологический уровень эксплуатации. Энергетические системы дают возможность согласованно работать тепловым и гидроэлектростанциям. В самом деле, в период недостатка воды на гидроэлектрических станциях (зимний период) выработка электрической энергии снижается, тогда потребители обеспечиваются в большей мере электроэнергией от тепловых станций.

Наоборот, в летнее время при большом притоке воды гидростанции работают на полную мощность, а выработка энергии тепловыми станциями снижается. Это обеспечивает экономию топлива, и, следовательно, уменьшается себестоимость электрической энергии. Примерное распределение электрических нагрузок между станциями, входящими в энергосистему, показано на суточном графике нагрузок энергосистемы рис. 1.4. Из суточного графика энергосистемы видно, что в основном нагрузки энергосистемы покрывают тепловые конденсационные станции (КЭС). Доля ТЭЦ в покрытии нагрузок энергосистемы определяется их тепловыми графиками нагрузок и выработкой электроэнергии. Нагрузка гидростанций (ГЭС) определяется стоком рек. Электростанции, подключаемые к системе в часы наибольших (пиковых) нагрузок, называют пиковыми. В большинстве случаев пиковыми станциями являются гидростанции, необеспеченные водой для длительной работы на полную мощность в некоторые периоды, тепловые станции, работающие на привозном топливе, и станции, оборудованные газовыми турбинами.

Рис. 1.4. Примерный суточный график нагрузок энергосистем.