Подсистема потребления электроэнергии
Задачи объединения тепловых электрических станций, управляемых единой автоматизированной системой.
Для управления энергетической системой в её составе имеется специальный центр – диспетчерское управление (ДУ). Его оснащают несколькими взаимосвязанными управляющими электронно-вычислительными комплексами (УВК).
Особенностью ЭС как объекта управления является необходимость постоянного баланса между суммарной генерируемой мощностью всех электростанций ЭС и суммарной нагрузкой потребителей (включая потери при транспортировке энергии).
Для выполнения этого условия может потребоваться обменная мощность, передаваемая или принимаемая от близлежащих энергосистем. С этой целью отдельные ЭС с помощью ЛЭП объединяются в ОЭС – объединённую энергосистему.
Управляющим центром ОЭС является объединённое диспетчерское управление (ОДУ). В составе ОДУ имеется объединённый управляющий электронно-вычислительный комплекс (ОУВК). ОДУ осуществляет руководство всеми ДУ энергосистем, входящих в ОЭС.
Для управления энергетикой в масштабах всей страны или значительной её части может создаваться сверхобъединение – с центральным диспетчерским управлением (ЦДУ), имеющим главный управляющий электронно-вычислительный комплекс (ГУВК). Структура автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ) сверхобъединения показана на рис. 1.2.
|
|
|
На этом рисунке автоматизированные рабочие места (АРМ) оперативного персонала, оснащённые УВК (комплексом ЭВМ) и являющиеся постами управления, обозначены только на главных щитах управления (ГЩУ) энергоблоков ТЭС. Разумеется, АРМ имеются и на ГЩУ энергосистем, ОЭС и сверхобъединения, причём персонал каждого такого поста управления имеет право вмешиваться в работу нижестоящих структур управления.
Вычислительная техника с программным обеспечением и обслуживающий её персонал располагаются в информационно-вычислительных центрах (ИВЦ) соответствующего уровня, которые соединены между собой линиями связи. ГУВК находится в главном вычислительном центре ЦДУ.
Примером сверхобъединения является Единая энергетическая система (ЕЭС) России, включающая в себя 69 энергосистем на территории 79 субъектов РФ. В составе ЕЭС России работают около 600 электростанций суммарной мощностью 210 ГВт.
10. Структура типовой энергетической системы.
Объединённую энергетическую систему(ОЭС) можно разделить на следующие основные подсистемы (рис. 1):
-Подсистема генерации (производства электроэнергии)
-Подсистема передачи (транзита) электроэнергии
-Подсистема распределения электроэнергии
|
|
|
-Подсистема потребления электроэнергии
Рисунок 1 – Упрощённая структура энергетической системы
Подсистема генерации (производства электроэнергии)
Она включает в себя генераторы и трансформаторы.
Генераторы.
Основными элементами энергетических систем являются трёхфазные генераторы переменного тока, которые называют синхронными генераторами или альтернаторами. В синхронном генераторе два электромагнитных поля вращающихся синхронно: Одно поле создаётся ротором, вращающимся с синхронной скоростью, и возбуждается (наводится) постоянным током. Другое поле наводится трёхфазным током в обмотках статора. Постоянный ток для обмоток ротора создаётся системой возбуждения. В генераторах старой конструкции, возбудитель представляет из себя генератор постоянного тока, установленный на одном и том же валу, который возбуждает обмотки ротора через контактные кольца. В современных системах переменного тока, в которых используются генераторы переменного тока, используется вращающийся выпрямитель-возбудитель-бесщёточная система возбуждения. Система возбуждения устанавливает и поддерживает напряжение генератора и контролирует выработку реактивной мощности. Поскольку в генераторе переменного тока отсутствует коммутатор, то может вырабатывать большое количество электроэнергии на весьма высоком напряжении, около 30 кВ (киловольт).
|
|
|
Источником механической мощности, первичным двигателем, могут быть гидравлические турбины, паровые турбины, которые получают энергию от сжигаемого угля, газа, ядерного топлива, газовых турбин, или даже от дизельных двигателей внутреннего сгорания.
Роторы паровых турбин вращаются с достаточно высокой скоростью: 3600 об/мин 1800 об/мин. Ротор генератора с которым соединён ротор паровой турбины имеет цилиндрическую форму выполняется с двумя полюсами при скорости вращения ротора 3600 об/мин и с четырьмя полюсами при скорости вращения роторов 1800 об/мин. Гидравлические турбины обычно работают при низких давлениях воды, при этом ротор гидравлической турбины вращается с небольшой скоростью. Поэтому ротор генератора гидротурбины выполняются явно полюсным с большим количеством полюсов. На электрической станции для выработки необходимого количества электроэнергии обычно используют несколько генераторов, которые соединяют параллельно друг другу. Соединяют их в общей точке, которую называют шиной.
|
|
|
В целях защиты окружающей среды и сохранения ископаемого топлива для производства энергии применяют альтернативные источники энергии, использующие нескончаемые ресурсы солнца и земли. Вот только некоторые из этих ресурсов: энергия солнца, геотермальная энергия, ветровая энергия, энергия приливов и энергия биомассы.
Трансформаторы.
Трансформатор с очень высокой эффективностью преобразует мощность от одного уровня напряжения к другому. Мощность, преобразованная от одного уровня напряжения к другому, назовем её вторичной мощностью, практически соответствует по значению первичной мощности, при этом вторичная мощность меньше первичной на величину потерь мощности в трансформаторе. Применяя повышающий трансформатор, мы уменьшаем потери мощности в линии, при этом становится возможность передачи электрической мощности на дальнее расстояние.
Требования надёжной электрической изоляции и другие конструктивные сложности ограничивают напряжение генераторов достаточно малым значением, порядка 30 кв. Поэтому для передачи мощности применяют повышающий трансформатор. На принимающем конце линии электропередачи устанавливают понижающий трансформатор, который уменьшает напряжение до уровня удобного для распределения и потребления мощности. Электроэнергия в энергетической системе проходит через несколько трансформаторов (чаще всего четыре или пять трансформаторов) прежде чем поступит от генератора к потребителю.
Подсистема передачи (транзита) электроэнергии (Н. = 110 кв. -1150кв.)
Сети воздушных линий электропередачи передают мощность (электроэнергию) от генерирующих установок в систему распределения, которая полностью обеспечивает нагрузку электрической энергией. Кроме того, для экономичного распределения мощности в регионе при нормальных режимах работы линии электропередачи соединяют между собой соседние энергосистемы, а при аварийных ситуациях они передают мощность из одной энергосистемы в другую.
В России государственными стандартами (ГОСТ и РГОСТ) установлены номинальные уровни междуфазного напряжения воздушных линий электропередачи (ВЛ). В стандартах различают ВЛ напряжением до 1 кв. (ВЛ низкого класса напряжения), ВЛ напряжением выше 1 кв. К ВЛ выше 1 кв. относятся ВЛ 1-35кВ (ВЛ среднего класса напряжения), ВЛ110-220кВ (ВЛ высокого класса напряжения), ВЛ330-750кВ (ВЛсверхвысокого класса напряжения) и ВЛ выше 750 кв. (ВЛ ультравысокого класса напряжения).
Линии высокого напряжения присоединяются к подстанциям, которые называют высоковольтными подстанции или первичными подстанциями. Единственной функцией некоторых подстанций является подключение и отключение электрических сетей от энергосистемы, данные подстанции называются переключательными станциями, блок станциями или переключательными постами. На высоковольтных подстанциях напряжение понижают до уровня, который будет более удобным для передачи мощности нагрузке. Очень большие промышленные потребители могут питаться напрямую от линий высокого напряжения. Для регулирования уровня напряжения на подстанциях часто устанавливают конденсаторные батареи и реакторы.
Подсистема распределения электроэнергии (Н. = 35 кв. -0,4кВ)
Система распределения соединяет распределительные подстанции и электроустановки потребителей. Первичные распределительные линии имеют напряжение 35 кв. – 6 кв. и снабжают электроэнергией потребителей на сравнительно небольшой площади. Небольшие промышленные потребители могут питаться непосредственно от питающих фидеров первичных распределительных подстанций.
Вторичные распределительные подстанций понижают напряжение до уровня потребления электроэнергии электроустановками потребителей. Длина отдельной линии, отходящей от вторичной подстанции к потребителю не может превышать нескольких километров. Вторичные распределительные подстанции питают потребителей на напряжении 240/120 В (однофазное, трёх проводная); 208Y/120 В (трёхфазная, четырёхпроводная); или 480Y/277 В (трёхфазная, четырёхпроводная). Для электроснабжения бытовых потребителей напряжение на вторичной распределительной подстанции понижается до 240/120 В, при этом применяется четырёхпроводная линия.
В распределительной системе применяются воздушные и кабельные линии. В городах в основном используются кабельные подземные линии, а в посёлках, сёлах и т.д. распределительные линии имеют воздушное исполнение.
Подсистема потребления электроэнергии
Нагрузка энергетических систем можно разделить на промышленную, коммерческую и бытовую нагрузку. Промышленные нагрузки – это составные нагрузки, основную часть которых составляют индукционные двигатели. Данные составные нагрузки зависят от напряжения и частоты в линиях электропередачи, и составляют основную часть нагрузки энергосистемы. Коммерческая и бытовая нагрузка составляет в основном освещение, обогревательные приборы. Данные нагрузки, в общем случае, не зависят от частоты питающего напряжения и потребляют небольшое количество реактивной мощности.
Величина нагрузки меняется в течении суток, и для нормальной работы нагрузки требуется чтобы энергосистема в любое время могла обеспечить достаточную электрическую мощность. Суммарная кривая суточной нагрузки энергосистемы зависит от состава потребителей,подключённых к этой энергосистемы. Наибольшее значение нагрузки в течении суток (24 ч) называется пиковой нагрузкой или максимумом нагрузки. Для оценки эффективности работы электрической станции служит коэффициент загрузки. Коэффициент загрузки определяется как отношение средней нагрузки в определённо периоде времени к пиковой нагрузке в этом периоде времени. Коэффициент нагрузки
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 60; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!