Передача электрической энергии

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Передача электрической энергииЭлектрическая энергия вырабатывается на электрических станциях за счет преобразования какого-либо другого вида энергии.

В СНГ большая часть электрической энергии вырабатывается на мощных тепловых государственных районных электростанциях — ГРЭС и на крупнейших в мире гидроэлектростанциях ГЭС . Например, Волжская гидростанция имени В. И. Ленина мощностью 2,3 млн. квт, Волжская ГЭС имени XXII съезда КПСС мощностью 2,6 млн.квт, Братская — 4,5 млн. квт и др.

ГРЭС и ГЭС находятся в районах расположения природных запасов энергии — торф, бурый уголь, падающая водав большинстве случаев удаленных от потребителей электроэнергии.

Значительно меньшая доля вырабатываемой энергии приходится на станции второй группы — станции местного значения. Это станции, расположенные в непосредственной близости к потребителям; к ним относятся так называемые теплоэлектроцентрали — ТЭЦ, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию, станции промышленных предприятий, городские, сельскохозяйственные и др. Они имеют значительно меньшие мощности от десятка тысяч киловатт до сотен и десятков киловатт.

Рис 19-1. Схема передачи и распределения электроэнергии.

Все районные электростанции, ТЭЦ и большая часть станций местного значения являются станциями трехфазного тока.

Потребность в постоянном токе некоторых производств, например электрохимии, электрометаллургии и электрифицированного транспорта, удовлетворяется путем преобразования трехфазного тока в постоянный ток на преобразовательных подстанциях, оборудованных выпрямителями.

Станции местного значения небольшой мощности в большинстве случаев работают самостоятельно без связи с другими станциями.

Большинство же станций объединяются для общей совместной (параллельной) работы. Такие объединения принято называть энергетическими с и с т е м а м и — энергосистемами.

Энергосистема имеет более благоприятный график работы, т. е. имеет меньшие колебания нагрузки, чем отдельные станции. При объединенной работе станций возможно более рационально распределить нагрузку между станциями и значительно уменьшить мощность резервных агрегатов. Энергосистема позволяет снизить себестоимость электроэнергии, и сократить расходы топлива за счет наиболее полного использования ГЭС. Объединение электростанции в энергосистемы является характерной особенностью развития советской энергетики.

Энергетические системы соседних районов, развиваясь, также объединяются. Они соединяются высоковольтными линиями электропередачи, образуя мощные объединенные энергетические системы. Так, например, объединение Московской, Горьковской, Ивановской и Ярославской энергосистем привело к созданию объединенной энергосистемы Центрального района.

На современном этапе развития происходит дальнейшее объединение энергосистем при помощи единой высоковольтной сети (ЕВС) в Единую энергетическую систему (ЕЭС) страны.

После ввода в эксплуатацию Волжских ГЭС имени В. И. Ленина и имени XXII съезда КПСС и первых звеньев ЕВС электропередач, которые связали эти волжские электростанции — гиганты с энергосистемами центра, ЦЧО, Юга и Урала, создана первая очередь ЕЭС европейской части бывшего СССР.

В текущем семилетии развертываются также работы по созданию ЕЭС Центральной Сибири, от Иркутска до Новосибирска, решающая роль в которой принадлежит Братской и Красноярской ГЭС.

В дальнейшем, к 1970 г., ЕЭС Центральной Сибири будет объединена с ЕЭС европейской части СНГ и таким образом будет образована ЕЭС СНГ. Создание и развитие ЕЭС обеспечит наилучшее сочетание и использование различных видов энергетических ресурсов и энергетического оборудования, наилучшую маневренность и экономичность энергетической базы народного хозяйства СНГ. Промышленные приемники электроэнергии (двигатели) небольшой мощности изготовляются на номинальное напряжение 220—380—660 в, а при мощности от 70 квт и выше на напряжение 3—6—10 кв.

Большинство бытовых приемников изготовляется на номинальное напряжение 110—127—220 в.

Таким образом, напряжения 220—380—660 в являются основными для сетей низкого напряжения промышленных предприятий, городов и колхозов.

Станции местного значения небольшой мощности, расположенные вблизи потребителей работают при том же напряжении, что и потребители (220—380—660 в), т. е. передача энергии происходит без трансформации ее. Станции местного значения повышенной мощности работают при напряжениях 3—6—10 кв. Часть энергии этих станций непосредственно направляется к высоковольтным приемникам, имеющим то же номинальное напряжение. Другая часть энергии передается в район потребления по сети с напряжением 127, 220, 380 или 660 в.

При передаче энергии ГРЭС и частично ТЭЦ энергия от генераторов с номинальным напряжением 10—15 кв поступает на трансформаторные повысительные подстанции. После повышения напряжения на подстанции до 35—110—220—330—500 кв энергия по высоковольтной линии передачи направляется в район потребления на понизительные подстанции 35—110—220—330—500 кв/6—10 кв. Затем энергия по сети с напряжением 6—10 кв частично направляется к высоковольтным приемникам, частично на понизительные подстанции 6—10 кв/220—380 в,откуда по сети с напряжением 220 и 380 в подводится к потребителю.

На рис. 19-1 показана одна из возможных схем передачи электроэнергии. Схема дана однолинейной, т. е. три фазы линии передачи изображены одной линией.

Напряжения линий передачи выбираются с таким расчетом, чтобы передача энергии происходила с малыми потерями при наименьшей стоимости передачи и наименьшей затрате проводниковых материалов.

Мощность, передаваемая по линии трехфазного тока:

Р = √3 Ucos φ.

Мощность потерь в проводах

Р = 3I2r = 3I2ρ(l/S)

Если выражать мощность потерь в процентах передаваемой мощности, то

Р% = ∆Р/P 100% = P/(U2cos2φ)ρ(l/S)100%

Из полученного выражения следует, что с увеличением мощности и расстояния, на которое передается электроэнергия, для уменьшения потерь энергии необходимо повышать напряжение.

Таблица 19-1

Зависимость напряжения от мощности и дальности передачи

Напряжение, кв Передаваемая мощность, кет Расстояние, км
0,22 50—100 До 0,2 —
0,38 100—175 » 0,35
6 2 000—3 000 » 5
10 3 000—5 000 » 10
35 5 000—10 000 » 25-40
110 10 000—50 000 » 50—150
220 100 000—150 000 » 200—300
300 150000—1 000 000 » 300—400
500 1 000 000 и выше Более 400

Практика выработала некоторые ориентировочные соотношения между напряжением, мощностью передачи и длиной линии передачи (табл. 19-1).

Эти цифры получены с учетом требований экономии проводникового материала и стоимости изоляции при увеличении напряжения линии передачи.

Статья на тему Передача электрической энергии