نظام الطاقة في البلد - وصف موجز ، وخصائص العمل في المواقف المختلفة

نظام الطاقة في البلاد عبارة عن مزيج من عدة عناصر - محطات توليد الطاقة ، ومحطات التوزيع الفرعية ، والشبكات الكهربائية والتدفئة.

تنتج محطات توليد الطاقة الطاقة الكهربائية والحرارية (لحرارة الطاقة الحرارية). طاقة كهربائية، تولدها محطات توليد الطاقة، إلى قيمة الجهد المطلوبة في المحطات الفرعية المعززة وإدخالها في الشبكة ، ولا سيما في الشبكات الكهربائية الرئيسية ، حيث يتم توزيعها وفقًا لكمية الطاقة التي تستهلكها منطقة معينة ، وهي مؤسسة داخل نظام الطاقة في بلد أو منطقة منفصلة.

إذا تحدثنا عن نظام الطاقة في البلاد ، فإن الشبكات الأساسية تشابك أراضيها بأكملها. تشمل شبكات قنوات التوزيع خطوط 220 ، 330 ، 750 كيلوفولت ، والتي من خلالها تتدفق تدفقات كبيرة من الطاقة - من عدة مئات من ميغاواط إلى عشرات جيغاواط.

المرحلة التالية هي تحويل شبكات خطوط الجهد العالي للمحطات الفرعية الإقليمية والعقدية والمحطات الفرعية للمؤسسات الكبيرة بجهد 110 كيلو فولت. تتدفق الطاقة في غضون عشرات ميغاواط من خلال شبكات 110 كيلو فولت.

في المحطات الفرعية بجهد 110 كيلوفولت ، يتم توزيع الكهرباء على المحطات الفرعية الأصغر للمستخدمين في المناطق المأهولة بالسكان والمؤسسات المختلفة بجهد 6 ، 10 ، 35 كيلوفولت. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل جهد التيار الكهربائي إلى القيم المطلوبة من قبل المستخدم. إذا كانت هذه مستوطنات ومؤسسات صغيرة ، فسيتم تخفيض الجهد إلى 380/220 فولت. هناك أيضًا معدات للمؤسسات الصناعية الكبيرة التي يتم تشغيلها مباشرة بجهد عالي 6 كيلو فولت.

CHP (CHP) بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية ، فإنها تولد الحرارة ، والتي تستخدم لتدفئة المباني والهياكل. يتم توزيع الطاقة الحرارية التي توفرها محطة الطاقة الحرارية على المستهلكين من خلال شبكات الحرارة.

خصائص نظام الطاقة

عند التفكير في تشغيل نظام الطاقة ، يجب إيلاء اهتمام خاص لعمليات نقل الطاقة الكهربائية. يعتبر توليد ونقل الطاقة الكهربائية عملية معقدة ومترابطة.

في نظام الطاقة الكهربائية ، يتم توليد الطاقة ونقلها واستهلاكها من قبل المستهلكين بشكل مستمر وفي الوقت الفعلي. لا يحدث تراكم للكهرباء (التراكم) في أحجام نظام الكهرباء ، لذلك تتم مراقبة التوازن بين الكهرباء المولدة والمستهلكة باستمرار في نظام الكهرباء.

إن خصوصية أنظمة الطاقة الكهربائية هي النقل الفوري تقريبًا للطاقة الكهربائية من المصادر إلى المستهلكين واستحالة تراكمها بكميات كبيرة. تحدد هذه الخصائص التزامن في عملية إنتاج واستهلاك الكهرباء.

في إنتاج واستهلاك الطاقة الكهربائية بالتيار المتناوب ، فإن المساواة في الكهرباء المولدة والمستهلكة في أي لحظة زمنية تتوافق مع المساواة بين الطاقة النشطة والمتفاعلة المولدة والمستهلكة.

لذلك ، في أي لحظة من الوقت في الوضع الثابت لنظام الطاقة ، يجب أن تولد محطات الطاقة طاقة مساوية لقوة المستهلكين وتغطي فقد الطاقة في شبكة نقل الطاقة ، أي يجب مراعاة توازن الطاقة المولدة والمستهلكة .

يرتبط مفهوم توازن القوة التفاعلية بالتأثير قوة رد الفعلتنتقل عبر عناصر الشبكة الكهربائية إلى وضع الجهد. يؤدي اختلال توازن الطاقة التفاعلية إلى تغيير مستوى الجهد في الشبكة.

عادةً ما تكون أنظمة الطاقة التي تعاني من نقص في الطاقة النشطة معيبة أيضًا في القدرة التفاعلية. ومع ذلك ، فمن الأكثر كفاءة عدم نقل الطاقة التفاعلية المفقودة من أنظمة الطاقة المجاورة ، ولكن لتوليدها في الأجهزة التعويضية المثبتة في نظام الطاقة هذا.

أحد المؤشرات الرئيسية لوجود التوازن بين الطاقة الكهربائية المنتجة والمستهلكة هو تردد الشبكة... تردد الشبكة الكهربائية في روسيا وبيلاروسيا وأوكرانيا وفي معظم الدول الأوروبية هو 50 هرتز.إذا كان تردد نظام الطاقة في الدولة في حدود 50 هرتز (التفاوتات ± 0.2 هرتز) ، فهذا يعني أنه يتم ملاحظة توازن الطاقة.

في حالة حدوث عجز في الكهرباء المولدة ، ولا سيما في المكون النشط ، يحدث عجز في الطاقة ، أي أن توازن الطاقة يكون مضطربًا. في هذه الحالة ، يحدث انخفاض في وتيرة الشبكة الكهربائية عن القيمة المسموح بها. كلما زاد عجز الكهرباء في نظام الطاقة ، انخفض التردد.

تعتبر عملية كسر توازن الطاقة هي الأخطر بالنسبة لنظام الطاقة ، وإذا لم يتم إيقافها في المرحلة الأولية ، فسيحدث الانهيار الكامل لنظام الطاقة.

من أجل منع انهيار نظام الطاقة في غياب الطاقة في محطات التوزيع الفرعية ، يتم استخدام أتمتة الطوارئ - تفريغ التردد التلقائي (AChR) وأتمتة إزالة الوضع غير المتزامن (ALAR).

يقوم AChR تلقائيًا بإيقاف جزء معين من حمل المستهلكين ، مما يقلل من عجز الطاقة في نظام الطاقة. ALAR هو نظام آلي متطور يقوم تلقائيًا باكتشاف وإزالة الأوضاع غير المتزامنة في الشبكات الكهربائية. في حالة نقص الطاقة في نظام الطاقة ، يعمل ALAR مع AFC.

في جميع أقسام نظام الطاقة ، من الممكن حدوث حالات طوارئ مختلفة: تلف المعدات المختلفة في المحطات والمحطات الفرعية ، وتلف الكابلات وخطوط الطاقة العلوية ، وتعطيل التشغيل العادي لأجهزة حماية المرحلات والأتمتة ، إلخ. المستخدمين وفقًا لـ فئة موثوقية الطاقة.

خصائص تنظيم الجهد

يتم تنظيم الجهد في نظام الطاقة بطريقة تضمن قيم الجهد العادية في جميع المجالات. يتم تنظيم جهد المستخدم النهائي وفقًا لمتوسط ​​قيم الجهد التي تم الحصول عليها من محطات فرعية أكبر.

كقاعدة عامة ، يتم إجراء هذا التعديل مرة واحدة ، ثم يتم ضبط الجهد عند العقد الكبيرة - المحطات الفرعية الإقليمية ، حيث أنه من غير العملي ضبط الجهد المستمر لكل محطة فرعية للمستهلكين بسبب عددها الكبير.

يتم تنظيم الجهد في المحطات الفرعية بمساعدة مغيرات الحنفية خارج الدائرة ومفاتيح التحميل المدمجة في محولات الطاقة والمحولات الآلية. يتم التنظيم عن طريق مفاتيح خارج الدائرة مع محول مفصول من التيار الكهربائي (التبديل دون إثارة). أجهزة التحويل عند التحميل السماح بتنظيم جهد الحمل ، أي دون الحاجة إلى فصل المحول أولاً (المحول التلقائي).

يمكن إجراء تنظيم الجهد باستخدام مفتاح التحميل لمحولات الطاقة تلقائيًا ويدويًا. أيضًا ، اعتمادًا على الحالة الفنية للمحولات (المحولات التلقائية) ، من أجل إطالة عمر خدمة مفاتيح التحميل ، يمكن يتم اتخاذ قرار لتنظيم الجهد بشكل حصري في الوضع اليدوي ، مع إزالة الحمل الأولية من المحول.في الوقت نفسه ، يتم الاحتفاظ بالقدرة على تبديل صنابير مغير الصنبور عند التحميل ، وفي حالة الحاجة إلى تنظيم سريع للجهد ، يمكن إجراء هذه العملية دون إزالة الحمل أولاً من المحول.

فقدان القوة والطاقة

يترافق نقل الطاقة الكهربائية حتمًا مع فقدان الطاقة والطاقة في المحولات والخطوط. يجب تغطية هذه الخسائر من خلال زيادة مقابلة في قدرة إمداد الطاقة ، مما يؤدي إلى زيادة الاستثمار الرأسمالي لبناء نظام الطاقة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب فقدان الطاقة والطاقة في استهلاك إضافي للوقود في محطات توليد الطاقة ، وتكلفة الكهرباء ، وبالتالي زيادة تكلفة الكهرباء. لذلك ، من الضروري في التصميم السعي للحد من هذه الخسائر في جميع عناصر شبكة نقل الطاقة.

أنظر أيضا: فقدان الطاقة والطاقة في الدوائر الكهربائية و تدابير لتقليل الفاقد في الشبكات الكهربائية

التشغيل المتوازي لأنظمة الطاقة

يمكن توصيل أنظمة الكهرباء في البلدان أو الأقسام المنفصلة من نظام الكهرباء داخل البلد ببعضها البعض وتشكل ككل نظامًا كهربائيًا مترابطًا.

إذا كان لدى نظامين للطاقة نفس المعلمات ، فيمكنهما العمل بالتوازي (بشكل متزامن). تتيح إمكانية التشغيل المتزامن لنظامين للطاقة زيادة موثوقيةهما بشكل كبير ، لأنه في حالة حدوث عجز كبير في الطاقة في أحد أنظمة الطاقة ، يمكن تغطية هذا العجز بواسطة نظام طاقة آخر.من خلال ربط أنظمة الكهرباء في عدة دول ، يمكن تصدير أو استيراد الكهرباء بين هذه الدول.

ولكن إذا كان لنظامي القدرة بعض الاختلافات في المعلمات الكهربائية ، ولا سيما تردد شبكة الطاقة ، فعندئذ إذا كان من الضروري الجمع بين أنظمة الطاقة هذه ، فإن اتصالهما المباشر بالتشغيل المتوازي غير مقبول.

في هذه الحالة ، يخرجون من الموقف باستخدام خطوط التيار المباشر لنقل الكهرباء بين أنظمة الطاقة ، مما يجعل من الممكن الجمع بين أنظمة الطاقة غير المتزامنة التي تتميز بترددات شبكة مختلفة.