Источники питания электроэнергией.

Электроэнергия передается и распределяется с помощью ЛЭП и электрических сетей различных напряжений. Напряжение линии выбирают в зависимости от мощности, передаваемой по ним, и их протяженности, при потери мощности и стоимость сооружений должны быть минимальны.

В зависимости от рода первичного двигателя и способа преобразования различных видов энергии электростанции делятся на следующие виды:

1. Тепловые (ТЭС):

а) конденсационные КЭС, ГРЭС (КЭС располагаются в районе запаса ископаемых);

б) теплофикационные ТЭЦ (располагаются в районе потребления);

в) парогазовые ПГЭС;

г) газотурбинные ГТУЭС.

2. Гидроэлектростанции и гидроаккумулирующие ГЭС, ГАЭС.

3. Атомные:

а) АЭС с реакторами на тепловых нейтронах (водяной энергетический реактор ВВЭР, реактор большой многоканальный кипящий бескорпусной РБМК);

б) АЭС с реакторами на быстрых нейтронах БН.

4. Геотермальные ГТЭС.

5. Дизельные ДЭС.

6. Приливные ПЭС.

7. Ветровые ВЭС.

8. Солнечные СЭС.

В процессе нормальной эксплуатации электрическая система непрерывно подвергается возмущениям, в результате чего возникают случайные колебания. Поэтому для оптимизации режима работы системы и надежности эксплуатации оборудования необходимо знать:

− свойства и характер системы;

− расход воды и топлива, параметры пара, частоту вращения турбин и т.д.;

− электрические параметры режима: напряжение, ток, активную и реактивную мощность, частоту и т.д.;

− какие элементы системы (линии, трансформаторы, генераторы, нагрузки, котлы и т.д.) в данный момент находятся в работе, а какие отключены.

Работа электростанций в системе дает возможность за счет большого числа параллельно работающих генераторов повысить надежность электроснабжения, полностью загрузить экономичные агрегаты электростанций, обеспечить высокое качество электроэнергии, увеличить единичную мощность агрегатов и т.д.

При распределении нагрузок между станциями учитываются – пропускная способность ЛЭП, наличие резерва и технико-экономические показатели станций.

Количество вырабатываемой энергии:

,

где Р_г – суммарная активная нагрузка генераторов системы;

Р_п – суммарная активная нагрузка потребителей системы;

Р_с.н. – суммарная мощность, потребляемая на собственные нужды всей системы;

DР_å – суммарные потери активной мощности во всех звеньях сети.

Нагрузка сети все время изменяется, и равенство нагрузок постоянно нарушается. Если изменения находятся в допустимых пределах, то благодаря автоматическому выпуску энергоносителя (пара, воды и др.) в турбины, это равенство немедленно восстанавливается. Если же нагрузка превысит допустимую, то произойдет длительное нарушение равенства нагрузок. В этом случае обороты турбины, а следовательно и частота снижаются, что нарушает нормальную работу механизмов собственных нужд электростанции, нарушает устойчивость работы потребителей. Поэтому наличие достаточных резервов мощности в энергосистеме необходимо (10% установленной мощности). Некоторая часть наиболее ответственных потребителей не допускает никаких отключений и отклонений от нормальных режимов работы, в энергосистему вводят дополнительные устройства: АЧР, которые при снижении частоты до определенных пределов автоматически отключают часть менее ответственных ЭП, и следовательно восстанавливается баланс мощностей.

В энергетических системах потребляется и реактивная мощность (электрические машины, трансформаторы, ВЛЭП).

Реактивная мощность в электрических системах создается генераторами при их возбуждении и высоковольтными линиями большой протяженности. При нормальном режиме работы системы, вырабатываемые и потребляемые в ней мощности должны быть равны:

,

где Q_г – суммарная реактивная мощность, вырабатываемая генераторами системы; Q_л – суммарная реактивная мощность, генерируемая линиями (с учетом компенсирующих устройств КУ); Q_п – суммарная мощность потребителей электроэнергии (с учетом КУ); Q_с.н – суммарная реактивная мощность собственных нужд всей системы; DQ_л, DQ_т – потери реактивной мощности в линиях и трансформаторах системы.

Если реактивная нагрузка потребителей значительно превысит вырабатываемую, то произойдет понижение напряжения, при котором ток потребителей значительно увеличится, что приведет к дальнейшему снижению напряжения и т.д. (лавина напряжения). Для предохранения от лавины напряжения все генераторы снабжаются автоматическими регуляторами напряжения. Следовательно, в системе всегда должен быть резерв реактивной мощности. Для этого в местах её наибольшего потребления устанавливают синхронные компенсаторы СК, синхронные двигатели СД и батареи статических конденсаторов КБ, которые разгружают линии и уменьшают потери мощности и напряжения.