كيف تعمل شبكة الكهرباء

الشبكة الكهربائية - مجموعة من التركيبات الكهربائية لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية ، وتتكون من محطات فرعية ، وأجهزة توزيع ، وأسلاك ، وخطوط طاقة هوائية وكابلات تعمل في منطقة معينة. تعريف آخر ممكن: مجموعة من المحطات الفرعية وأجهزة التوزيع والخطوط الكهربائية التي تربطها ، وتقع على أراضي الحي ، مستوطنة ، مستهلك للكهرباء.

تتحد محطات الطاقة في روسيا في نظام الطاقة الفيدرالي ، وهو مصدر الطاقة الكهربائية لجميع مستخدميها. يتم نقل وتوزيع الكهرباء بمساعدة خطوط الكهرباء العلوية التي تعبر الدولة بأكملها. من أجل تقليل الفاقد أثناء نقل الكهرباء ، يتم استخدام الفولتية العالية جدًا - عشرات و (غالبًا) مئات الكيلوفولت - في خطوط الكهرباء.

نظرًا لفعاليته من حيث التكلفة ، عند نقل الطاقة ، اخترع الاختراع الروسي M.O. Dolivo-Dobrovolsky هو نظام تيار متناوب ثلاثي المراحل يتم فيه نقل الكهرباء باستخدام أربعة أسلاك.ثلاثة من هذه الأسلاك تسمى خط أو طور ، والرابع يسمى محايد أو محايد ببساطة.

مستهلكو الكهرباء مصممة لجهد أقل من الجهد في نظام الطاقة. يتم تقليل الجهد على مرحلتين. أولاً ، في المحطة الفرعية للتنحي ، والتي تعد جزءًا من نظام الطاقة ، يتم خفض الجهد إلى 6-10 كيلو فولت (كيلو فولت). مزيد من خفض الجهد يحدث في المحولات الفرعية… تنتشر "أكشاك المحولات" المعيارية المألوفة في جميع أنحاء المصانع والمناطق السكنية. بعد محطة المحولات الفرعية ، ينخفض ​​الجهد إلى 220-380 فولت.

يسمى الجهد بين موصلات الخط لنظام التيار المتردد ثلاثي الطور جهد الخط. اسميا ج. قيمة الجهد الكهربائي في روسيا يساوي 380 فولت (فولت). يسمى الجهد بين المحايد وأي من موصلات الخط بالطور. إنه أصغر بثلاث مرات من الجذر الخطي. قيمتها الاسمية في روسيا 220 فولت.

مصدر الطاقة لنظام الطاقة هو مولدات ثلاثية الطور مركبة في محطات توليد الطاقة. كل ملف من لفات المولد يستحث جهد خطي. توجد الملفات بشكل متماثل حول محيط المولد. وفقًا لذلك ، يتم إزاحة الفولتية الخطية بالنسبة إلى بعضها البعض. انزياح الطور هذا ثابت عند 120 درجة.

نظام ثلاث مراحل للتيار المتردد

بعد محطة المحولات الفرعية ، يتم توفير الجهد للمستهلكين من خلال لوحات المفاتيح أو نقاط التوزيع (في الشركات).

تم تصميم بعض المستهلكين (المحركات الكهربائية والمعدات الصناعية والحواسيب الرئيسية ومعدات الاتصال القوية) للاتصال المباشر بشبكة كهربائية ثلاثية الطور.هناك أربعة أسلاك متصلة بها (لا تحسب أرضية الحماية).

تم تصميم المستهلكين منخفضي الطاقة (أجهزة الكمبيوتر الشخصية ، والأجهزة المنزلية ، والمعدات المكتبية ، وما إلى ذلك) لشبكة كهربائية أحادية الطور. يتم توصيل سلكين بها (بدون احتساب الأرضية الواقية). في معظم الحالات ، يكون أحد هذه الأسلاك خطيًا والآخر محايد. وفقًا للمعيار ، يبلغ الجهد الكهربائي بينهما 220 فولت.

قيم جهد جذر متوسط ​​التربيع المذكورة أعلاه لا تستنفد بالكامل معلمات الشبكة الكهربائية. عامل كهرباء تتميز أيضًا بالتردد. التردد القياسي الاسمي في روسيا هو 50 هرتز (هيرتز).

قد تختلف القيم الفعلية للجهد والتردد للشبكة الكهربائية ، بالطبع ، عن القيم الاسمية.

يتم توصيل مستهلكين جدد للكهرباء بشكل دائم بالشبكة (يزيد التيار أو الحمل على الشبكة) أو يتم فصل بعض المستهلكين (نتيجة لذلك ، ينخفض ​​التيار أو الحمل على الشبكة). مع زيادة الحمل ، ينخفض ​​جهد الشبكة ، ومع انخفاض الحمل ، يزداد جهد الشبكة.

لتقليل تأثير تغيير الحمل على الجهد ، يوجد في المحطات الفرعية للتنحي التلقائي نظام تنظيم الجهد... إنه مصمم للحفاظ على جهد ثابت (ضمن حدود معينة وبدقة معينة) عندما يتغير الحمل في الشبكة. يتم تنفيذ التنظيم عن طريق التبديل المتكرر لملفات محولات التنحي القوية.

تردد التيار المتردد التي تحددها سرعة دوران المولدات في محطات توليد الكهرباء.مع زيادة الحمل ، يميل التردد إلى الانخفاض قليلاً ، ويزيد نظام التحكم في محطة الطاقة من معدل تدفق مائع العمل عبر التوربين ، ويتم استعادة سرعة المولد.

بالطبع ، لا يمكن لأي نظام تنظيم (جهد أو تردد) أن يعمل بشكل مثالي ، وفي أي حال يجب على مستخدم الشبكة الكهربائية قبول بعض الانحرافات في خصائص الشبكة عن القيم الاسمية.

في روسيا ، يتم توحيد متطلبات جودة الطاقة الكهربائية. يعطي GOST 23875-88 تعريفات مؤشرات جودة الطاقة، و GOST 13109-87 يحدد قيم هذه المؤشرات. يحدد هذا المعيار قيم المؤشرات عند نقاط اتصال مستهلكي الكهرباء. بالنسبة للمستهلك ، هذا يعني أنه يمكنه أن يطلب من مؤسسة إمداد الطاقة عدم احترام المعايير المعمول بها في مكان ما في نظام الطاقة ، ولكن مباشرة في منفذ البيع الخاص به.

أهم مؤشرات جودة الطاقة هي انحراف الجهد عن القيمة الاسمية وعامل الجهد غير الجيبي وانحراف التردد من 50 هرتز.

وفقًا للمعيار ، على الأقل 95 ٪ من الوقت كل يوم ، يجب أن يكون جهد الطور في نطاق 209-231 فولت (انحراف 5 ٪) ، يجب أن يكون التردد في نطاق 49.8-50.2 هرتز ، ومعامل غير يجب ألا تزيد نسبة الجيوب الأنفية عن 5٪.

5 بالمائة المتبقية أو أقل من الوقت كل يوم ، قد يختلف الجهد من 198 إلى 242 فولت (انحراف 10٪) ، والتردد من 49.6 إلى 50.4 هرتز ، ويجب ألا يزيد العامل غير الجيبي عن 10٪.يُسمح أيضًا بإجراء تغييرات أقوى في التردد: من 49.5 هرتز إلى 51 هرتز ، ولكن يجب ألا تتجاوز المدة الإجمالية لهذه التغييرات 90 ساعة في السنة.

حالات انقطاع التيار الكهربائي هي حالات تتجاوز فيها مؤشرات جودة الطاقة لفترة قصيرة الحدود الموضوعة. يمكن أن ينحرف التردد بمقدار 5 هرتز عن القيمة الاسمية. يمكن أن ينخفض ​​الجهد إلى الصفر. يجب استعادة مؤشرات الجودة في المستقبل.

A. A. Lopukhin إمدادات الطاقة غير المنقطعة دون أسرار