Электрическая сеть, как часть электрической системы

КУРС ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

Электроэнергетические системы и сети

Лекция № 1

Введение в электроэнергетику. Цели и задачи курса. Основные понятия. Но-минальные напряжения

План.

1. Физическая природа электричества.

2. Свойства электроэнергии.

3. Цель и задачи курса.

4. Электрическая сеть, как часть электрической системы.

5. Номинальные напряжения. Область их использования.

Физическая природа электричества

Физическая природа электричества может рассматриваться в двух аспектах:

· корпускулярном (молекулярном), т.е. в виде потока электронов;

· в волновом, т.е. в виде электромагнитного поля, которое имеет различные проявления в электроэнергетике.

При молекулярном аспекте за единицу энергии принимают 1 МэВ, при вол-новом – 1 кВт·ч. Их соотношение таково:

1 МэВ = 4,42·10^-20 1 кВт·ч.

Соотношение этих величин подчеркивает, что энергетические задачи должны рассматриваться не в молекулярном, а в волновом аспекте.

Передача электроэнергии тоже рассматривается в волновом аспекте. Линия электропередач не транспортирует электричество, как каналы транспортируют воду. Она является волноводом, который заставляет энергию следовать по опре-деленному пути. Такой волновод является наиболее простым средством передачи энергии при волнах малой длины.

Свойства электроэнергии

Та огромная роль, которую играет электроэнергия в нашей жизни обусловле-на следующими ее свойствами:

· легкость передачи на большие расстояния по сравнению с другими видами энергии;

· возможность преобразований в другие виды энергий с высоким к.п.д. неза-висимо от ее количества. Поэтому нет необходимости в ее хранении;

· электроэнергия проявляется в виде потока, который раздробить на части легче, чем другие энергетические потоки (уголь, нефтепродукты);

· потребление электроэнергии может плавно меняться от нуля до максимума в зависимости от хода самого процесса производства или нагрузки рабоче-го механизма;

· возможность значительной концентрации мощности при производстве электроэнергии;

· поток электроэнергии можно представить непрерывным или перио-дическим в виде синусоиды. Такое представление наиболее удобно для информационных потоков. Поэтому ЛЭП часто используются и для пере-дачи информации;

· электроэнергия является наиболее чистым видом энергии и наимешьшей степени загрязняет окружающую среду;

· ориентация на использование трехфазного тока придала использованию электроэнергии однородность.

Цель и задачи курса

Цель изучения дисциплины заключается в формировании знаний в области теории расчетов и анализа установившихся режимов электрических систем и се-тей и управления ими, а также в области их проектирования.

К основным задачам относятся:

· ознакомление с физической сущностью явлений, которые сопровождают процесс производства, распределения и потребления электроэнергии;

· составление схем замещения отдельных элементов сети и участка элект-рической сети в целом;

· определение их параметров;

· расчет различных режимов электрических сетей и систем и их анализ;

· разработка рекомендаций по улучшению режимов.

Курс основывается на дисциплинах “Математика”, “Физика”, “Технология производства электроэнергии”, “Теоретические основы электротехники”. Курс предваряет дисциплины “Электрооборудование станций и подстанций”, “Релей-ная защита”, “Переходные процессы в элетрических системах”.

Электрическая сеть, как часть электрической системы

По технико-экономическим соображениям все электростанции, которые рас-положены в одном регионе, соединяются между собой для параллельной работы на общую нагрузку при помощи ЛЭП различного класса напряжения. Объедине-ние отличается общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления тепловой и электрической энергий. Оно называется

энергетической системой.Другими словами, энергетическая система –это со-

вокупность всех звеньев цепочки получения, преобразования, распределения и использования тепловой и электрической энергии. Схематично энергетическая система представлена на рис. 1.1.

Электрическая или электроэнергетическая система представляет собойчасть энергетической системы. Из нее исключаются тепловые сети и тепловые потребители.

	ЭС
Тепло-	Электри-	Электриче-	Потребители
вая	ческая
ские сети	электроэнергии
часть	часть
		Электрическая система
		Тепловые	Потребители
		сети	тепловой энергии
		Энергетическая система
	Рисунок 1.1 – Условное обозначение энергетической и
		электрической систем

Электрическая система представляет собой сложный объект. Сложность обу-словлена рядом специфических особенностей:

· постоянное совпадение по времени процесса выработки, передачи и пот-ребления электроэнергии;

· непрерывность процесса выработки, передачи и потребления электро-энергии и необходимость в связи с этим непрерывного контроля за этим процессом. Процесс передачи электроэнергии по цепи “генератор – элект-роприемник” возможен лишь при надежной электрической и магнит-ной связи на всем протяжении этой цепи;

· повышенная опасность электрического тока для окружающей среды и об-служивающего персонала;

· быстрое протекание процессов, связанных с отказом различных элементов основной технологической цепочки;

· многообразие функциональных систем и устройств, которые осущест-вляют технологию производства электроэнергии; управление, регулирова-ние и контроль. Необходимость их постоянного и четкого взаимодействия;

· удаленность энергетических объектов друг от друга;

· зависимость режимов работы электрических систем от различных случай-ных факторов (погодные условия, режим работы энергосистемы, потре-бителей);

· значительный объем работ по ремонтно-эксплуатационному обслужи-ванию большого количества разнотипного оборудования.

На электрических схемах элетрическая система представляется следующим образом (см. рис. 1.2).

Г	ПС1	ЛЭП	ПС2

ЭП

Электрическая сеть

Электрическая система

Рисунок 1.2 – Обозначение электрической системы на электрических схемах

Электрическая сеть –это совокупность электроустановок для распре-деления электрической энергии. Она состоит из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередач.

Линия электропередач (ЛЭП) –это электроустановка,предназначенная дляпередачи электроэнергии.

Так как передача электроэнергии экономически выгодна только по ЛЭП высокого напряжения, то энергия, которая вырабатывается на ЭС, преобразуется в энергию высокого напряжения при помощи трансформаторов ЭС. Подстанции, на которых производится эта трансформация называются повышающими(пита-ющими). На другом конце электропередачи строится понизительная (приемная) подстанция. Второе название условное, т.к. понизительная подстанция может быть одновременно и питающей).

Электроустановки, прием и распределение электроэнергии в которых выпол-няется на одном уровне напряжения, т.е. без трансформации, называются распре-

делительными или переключательными пунктами.

Энергосистемы, расположенные в различных экономических районах, связы-ваются между собой линиями электропередач высокого напряжения. Это обеспе-чивает взаимный обмен мощностями и дает следующие преимущества:

· снижение суммарного максимума;

· уменьшение суммарного резерва мощности (12 – 20% от суммарной мощ-ности);

· повышается надежность и качество энергоснабжения;

· повышается экономичность использования энергоресурсов;

· улучшается использование мощности ЭС (можно строить мощные агрега-ты);

· облегчается работа систем при сезонных изменениях нагрузки, при ремон-тах и авариях.

Но в объединенных системах усложняется релейная защита, автоматика и управление режимами.