2.9 Суреті – Электр және жылу энергияларын өндіру, тарату және тұтынудың сұлбалары

ЖЭС, АЭС және СЭС басқа электр станцияларының басқа да түрлері бар (суды аккумуляция жасайтын, дизель, күн, геотермалды, теңіз суының көтерілуін пайдаланатын станциялары және жел электростанциялары). Бірақ олардың қуаты мәнді емес.

Электр станцияның электр бөлігі әртүрлі негізгі және көмекші жабдықтардан тұрады. Электрэнергияны өндіру және таратуға арналған негізгі жабдыққа жатады: электрэнергияны өндіретін (ЖЭС – те турбогенераторлар) синхронды генераторлар; генераторлардан электрэнергияны қабылдап, тұтынушыларға тарататын құранды шиналар; қалыпты және апатты жағдайларда тізбектерді қосып – ажыратуға арналған коммутациялық аппараттар (ажыратқыштар) және электрқондырғылардың тогы алынған бөліктерінен кернеуді алып, тізбекте көрінетін үзік жасауға арналған айырғыштар, (айырғыштар әдетте қондырғының жұмыс тогын үзуге арналмаған); өзіндік мұқтаждың электрқабылдағыштары (сораптар, желдеткіштер, апаттық электр жарықтандыруы және т.б.). Көмекші жабдық өлшеу, сигнализация, қорғау және автоматика және т.б. функцияларын орындауға арналған.

Энергетикалық жүйе (энергия жүйесі) (2.9, а сур.) өзара жалғанған электр және жылу энергиясын өндіру, тарату және тұтынудың үздіксіз үрдісіндегі жалпы режимімен байланысты электр станцияларынан, электр тораптарынан және электрэнергия тұтынушыларынан тұрады.

Электрэнергетикалық (электрлік) жүйе (2.9, б сур.) – өзара жалғанған электр және жылу энергиясын өндіру, тарату және тұтынудың жалпы режимімен және үздіксіз үрдісімен байланысты электр станциялары, электр тораптары және электрэнергия тұтынушыларының электр бөліктерінің жиынтығы. Электр жүйесі – бұл жылу тораптары және жылу тұтынушыларынан бөлек энергия жүйесінің бөлігі. Электр торабы – қосалқы станциялардан, таратушы құрылғылардан, ауа және кабель желілерінен тұратын электрэнергияны таратуға арналған электрқондырғылардың жиынтығы. Электр торабы бойынша электрстанциялардан тұтынушыларға электрэнергияны таратады.

Электрберіліс желісі (ауа немесе кабель) –электрэнергияны беруге арналған электр қондырғы.

Қазіргі уақытта жиілігі 50 Гц үшфазалық токтың 6...1150 кВ және 0,66; 0,38 (0,22) кВ стандартты номиналды (фазааралық) кернеулері қолданылып жүр.

Электрэнергия электрстанциялардан электрберіліс желілері бойынша 110–1150 кВ, яғни генераторлардың кернеулерінен мәнді асып кететін, кернеулерімен жеткізіледі. Электр қосалқы станциялары (ҚС) электрэнергияның бір кернеуін екіншісіне түрлендіру үшін қолданылады.

Электр қосалқы станциясы – бұл электр энергиясын түрлендіріп – таратуға арналған электрқондырғысы. ҚС трансформаторлардан, құранды шиналардан және коммутациялық аппараттардан, сонымен қоса көмекші жабдықтардан: релелік қорғаныс және автоматиканың құрылғыларынан, өлшеуіш аспаптардан тұрады. ҚС генераторлар мен тұтынушыларды, сонымен қатар электр жүйесінің бөліктерін байланыстырады (2.9, б сур. П1 және П2 жоғарылатқыш және төмендеткіш ҚС).

Қоректендіруші тораптар жүйе құрайтын ҚС және кейде электрстанциялардың 110 – 220 кВ шиналарынан электрэнергияны таратушы тораптардың қорек орталарына (ЦП) – аудандық ҚС жеткізуге арналған. Қоректендіруші тораптар әдетте тұйықталған. Бұрын бұл тораптардың кернеуі 110–220 кВ болған. Жүктемелердің тығыздығы, электрстанциялардың қуаты және электр тораптарының ұзындығы өскен сайын қоректендіруші тораптардың кернеуі көбейіп келеді. Соңғы кезде қоректендіруші тораптардың кернеуі 330–500 кВ.

Аудандық ҚС жоғары кернеуі әдетте 110–220 кВ және төменгі кернеуі 6–35 кВ. Бұл ҚС төменгі кернеу шиналарында кернеуді жүктеме барда реттеуге мүмкіндік беретін трансформаторларды орнатады (РПН). Бұл таратушы тораптың ОП (ЦП) шиналары.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных подстанций к промышленным, городским, сельским потребителям. Такие распределительные сети обычно разомкнутые или работают в разомкнутом режиме. Различают распределительные сети высокого (U _ном>1 кВ) и низкого (U_ном < 1 кВ) напряжения. В свою очередь по характеру потребителя распределительные- се­ти подразделяются на промышленные, городские и сель­скохозяйственного назначения. Ранее такие распределительные сети выполнялись с напряжением 35 кВ и ниже, а в настоящее время–до 110 и даже 220 кВ. Преимуще­-ственное распространение в распределительных сетях имеет напряжение 10 кВ, сети 6 кВ применяются при наличии на предприятиях значительной нагрузки электродвигате­лей с номинальным напряжением 6 кВ. Электрические сети 20 кВ применяются только в Латвийской энергосистеме. Напряжение 35 кВ широко используется для создания центров питания сетей 6 и 10 кВ в основном в сельской местности. Передача электроэнергии на напряжении 35 кВ

непо­средственно потребителям, т. е. трансформация 35/0,4 кВ, используется реже.

Для электроснабжения больших промышленных предприятий и крупных городов осуществляется глубокий ввод высокого напряжения, т. е. сооружение подстанций с пер­вичным напряжением 110–500 кВ вблизи центров нагрузок. Сети внутреннего электроснабжения крупных городов – это сети 110 кВ, а в отдельных случаях к ним относятся глубокие вводы 220/10 кВ. Сети сельскохозяйст­венного назначения в настоящее время выполняют на на­пряжение 0,4–110 кВ, а также на 220 кВ при большой протяженности сельских линий в районах Сибири или Дальнего Востока.

На рис. 2.10 показан упрощенный путь передачи электроэнергии от электростанций к потребителям, иллюстрирующий взаимосвязь системообразующих, питающих и распределительных сетей. На мощных электростанциях ЭС1 и ЭС2 электроэнергия трансформируется с повышением генераторного напряжения (U _ном1 = 18 кВ, U _ном2 = 20 кВ) до 500 кВ. Подстанции ПС1 и ПС2 – повышающие.

Системообразующая сеть состоит из линий сверхвысокого напряжения 12, 14 и 24. (Линию, связующую узлы 1 и 2, будем обозначать двойным номером 12, как это делается при кодировании сети на ЭВМ). Линия 12–связь между ЭС1и ЭС2, линии 14 и 24 предназначены для выдачи электроэнергии от ЭС1 и ЭС2. На подстанции системообразующей сети ПС4 электроэнергия трансформируется на U_ном = 220 кВ и поступает в питающую сеть. На станции не­большой мощности ЭС3 электроэнергия сразу трансформи­руется на 220 кВ и поступает в питающую сеть. Питающие сети содержат большей частью замкнутые контуры, что повышает надежность электроснабжения потребителей. Шины низкого и среднего напряжения районной подстанции ПС7 являются центрами питания (ЦП) распределитель­ных сетей 6–35 кВ. Районные подстанции ПС6, ПС4, ПС5, образуют также ЦП распределительных сетей 10 кВ, которые условно показаны на рис. 2.10 стрелками, направленными от шин ЦП.

2.10 суреті - Электр тораптарының сұлбасы: a – жүйе құрастырушы; б – қоректендіруші; в – таратушы.

От ЦП распределительных сетей электроэнергия либо подводится к распределительным пунктам (РП) электрических сетей и далее распределяется на том же напряжении между электроустановками потребителей, либо поступает в трансформаторные подстанции (ТП), где трансформируется на низкие напряжения и после этого распределяется между отдельными потребителями. Распределительная сеть, питающаяся от ЦП9, т. е. от шин 35 кВ ПС7, разомкнутая; РП1 и РП2 питаются по линиям 75 и 76. Хотя сеть 567 замкнутая, она обычно работает в разомкнутом режи­ме (линия 56 разомкнута). Это упрощает эксплуатацию и повышает надежность работы распределительной сети.

На рис. 2.10 показан только один из возможных вари­антов схемы передачи энергии. В действительности от шин каждой из подстанций отходит разное число других линий, условно показанных стрелками. Поэтому сети, особенно пи­тающие и распределительные, в действительности значи­тельно сложнее, чем на рис. 2.10.

Следует отметить, что в имеющейся технической и учебной литературе отсутствует единая классификация электрических сетей. Более того, при классификации сетей используются разнообразные термины. В значительной мере различия в терминах и классификации объясняются разнообразием и сложностью электрических сетей.

В ГОСТ 24291–80 и в [10] электрические сети делятся на системообразующие и распределительные. Кроме того, в [10] выделяются промышленные, городские и сельские сети. Назначением распределительных сетей в соответствии с [10] является дальнейшее распределение электроэнергии от подстанций системообразующей сети (частично также от шин распределительного напряжения электростанции) до центров питания промышленных, городских и сельских электросетей. Первой ступенью распределительных сетей общего пользования являются сети 220, 330, 500 кВ, второй ступенью – 110 и 220 кВ; затем электроэнергия распределяется по сети электроснабжения отдельных потребителей. Легко убедиться, что термин «распределительные» сети в [10] имеет тот же смысл, что в вышеприведенном тексте термин «питающие» сети. Приведенная выше классификация сетей близка к данной в [10].

Электрические сети подразделяют на местные и районные электрические сети и, кроме того, на питающие и распределительные сети. К местным относят сети с номинальным напряжением 35кВ и ниже, к районным – с номинальным напряжением, превышающим 35кВ. Питающей линией называется линия, идущая от ЦП к РП или непосредственно к подстанции, без распределения электроэнергии по ее длине. Распределительной линией называется такая линия, к которой вдоль ее длины присоединено несколько трансформаторных подстанций или вводов к электроустановкам потребителей.