3. Схема передачи электроэнергии и последующее распределение

Ни для кого не секрет, что электричество в наш дом попадает от электростанций, являющихся основными источниками электроэнергии. Однако, между нами (потребителями) и станцией может быть сотни километров и через все это дальнее расстояние ток должен каким-то образом передаваться с максимальным КПД. В этом разделе реферата мы, собственно, и рассмотрим очень кратко, систему передачи электроэнергии на расстояние, представляющую из себя группу электротехнических устройств для передачи, преобразования, распределения и потребления электрической энергии. Итак, как мы уже сказали, начальной точкой является электрическая станция, которая, собственно, и генерирует электроэнергию. Электростанция — электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.⁵ В зависимости от источника энергии (в частности, вида топлива) различают самые распространенные:

– Атомные электростанции (АЭС). АЭС высокотехнологичная и самая перспективная ветвь электроэнергетики, в основу которой положен процесс деления ядер атомов в специально приспособленных для этого реакторах. Тепловая энергия, образуемая при ядерном делении преобразуется в электричество.

– Электростанции, работающие на органическом топливе (тепловые электростанции (ТЭС). Основой данной энергетики является то или иное топливо (газ, уголь, определенные типы нефтепродуктов), которое, сгорая, трансформируется в электроэнергию.

–.Гидроэлектрические станции (ГЭС). Ключевым аспектом электрогенерации в данном типе энергетики является вода, которая определенным образом запасается в реках и водоемах (водохранилищах). Запасенные водные массы проходят через электрогенерирующие турбины, вырабатывая тем самым существенное количество электроэнергии.

В дополнение к этому можно отметить и так называемую альтернативную энергетику, которая, в большей части, основывается на экологически чистых ресурсах. К таким ресурсам можно отнести солнечный свет, силу ветра и геотермальные источники.

Коснемся доли различных электростанций в энергобалансе по России:

По приблизительным оценкам на 2017 год все электростанции в России, с учётом отпуска ими тепла, вырабатывают 15 % потребляемой в стране энергии.

– ТЭС — около 9 % (66 % электроэнергии)

– ГЭС — около 4 % (18 % электроэнергии)

– АЭС — около 2 % (16 % электроэнергии)

Доля потребляемой энергии ТЭС составляет около 15 %, АЭС — 6 % — в результате положение электростанций среди основных потребителей исходных энергоресурсов следующее:

Электростанции — 25 %:

– ТЭС — 15 %

– ГЭС — 4 %

– АЭС — 6 %

Отопление (котельные или бойлерные станции) и обогрев около 30 %,

Транспорт — приблизительно 45 % (прежде всего на основе ДВС)…⁶

И так, далее от источника, электричество передается к потребителям, которые могут находиться на дальних расстояниях. Чтобы осуществить передачу электроэнергии, нужно повысить напряжение с помощью повышающих трансформаторов (напряжение могут повысить вплоть до 1150 кВ, в зависимости от расстояния). В данной связи, справедливым будет вопрос — почему электроэнергия передается при повышенном напряжении? Все очень просто. Дело в том, что при повышении напряжения уменьшается сила тока, а значит, понижается сопротивление в проводах. Это нужно для того, чтобы сократить потери мощности тока.

Соответственно от станции электричество передается на повышающий трансформатор (при необходимости), а после этого с помощью ЛЭП (линий электропередач) осуществляется передача электроэнергии на ЦРП (центрально распределительные подстанции). Последние, в свою очередь, находятся в городах или в близком расстоянии от них.

Воздушной линией электропередачи называют устройство для передачи или распределения электроэнергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикрепленным при помощи траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или инженерным сооружениям.⁷

В соответствии с «Правилами устройства электроустановок» по напряжению воздушные линии делятся на две группы: напряжением до 1000 В и напряжением свыше 1000 В. Для каждой группы линий установлены технические требования их устройства.

Воздушные ЛЭП 10 (6) кВ находят наиболее широкое применение в сельской местности и в небольших городах. Это объясняется их меньшей стоимостью по сравнению с кабельными линиями, меньшей плотностью застройки и т. д.

Для непосредственного электроснабжения потребителей используются:

– воздушные или кабельные ЛЭП напряжением 6 (10) кВ для питания подстанций и высоковольтных потребителей;

–.кабельные ЛЭП напряжением 380/220.В для питания непосредственно низковольтных электроприемников. Для передачи на расстояние напряжения в десятки и сотни киловольт создаются воздушные линии электропередач. Провода высоко поднимаются над землей, в качестве изоляции используется воздух. Расстояния между проводами рассчитываются в зависимости от напряжения, которое планируется передавать. Стоит отметить, что с ростом рабочего напряжения, увеличиваются размеры и усложняются конструкции опор для воздушных линий электропередач напряжениями 500, 220, 110, 35 и 10 кВ.

Далее, на ЦРП происходит понижение напряжения до 220 или же 110 кВ, откуда электроэнергия передается к подстанциям. Далее напряжение еще раз понижают (уже до 6-10 кВ) и происходит распределение электрической энергии по трансформаторным пунктам, именуемым также ТП. К трансформаторным пунктам электричество может передаваться не по ЛЭП, а подземной кабельной линией, т.к. в городских условиях это будет более целесообразно. Дело в том, что стоимость полосы отчуждения в городах достаточно высокая и более выгодно будет прокопать траншею и заложить кабель в ней, нежели занимать место на поверхности. От трансформаторных пунктов электроэнергия передается к многоэтажным домам, постройкам частного сектора, гаражному кооперативу и т.д. Обращаем ваше внимание на то, что на ТП напряжение еще раз понижается, уже до привычных нам 0,4 кВ (сеть 380 вольт).

Если кратко рассмотреть маршрут передачи электроэнергии от источника к потребителям, то он выглядит следующим образом:

– электростанция (к примеру, 10 кВ);

– повышающая трансформаторная подстанция (от 110 до 1150 кв);

– ЛЭП;

– понижающая трансформаторная подстанция;

– ТП (10-0,4 кВ);

– жилые дома.

Вот таким способом электричество передается по проводам от источника к потребителю. Как видно, схема передачи и распределения электроэнергии к потребителям не слишком сложная, все зависит от того, насколько большое расстояние.