В-4. Требования к электрическим сетям
Электрические сети должны обеспечивать достаточно надежное электроснабжение потребителей и требуемое качество электроэнергии. При этом они должны соответствовать требованиям наибольшей экономичности. Это относится и к условиям проектирования, и к условиям эксплуатации.
Обычно за исходные принимаются требования по надежности питания и качеству энергии, обусловленные техническими условиями. Принимаемые решения в дальнейшем корректируются по условиям экономичности. Обоснованное выполнение этих требований на основе принципов общегосударственной экономики и является важнейшей задачей инженерной деятельности в области электрических сетей и систем.
Вопрос о надежности электроснабжения потребителей возникает в связи с тем, что практически все элементы электрической сети с течением времени повреждаются. Сокращение количества возможных повреждений часто связано с большими дополнительными затратами. Поэтому обычно при конструировании электрических сетей приходится ориентироваться на некоторые средние условия их работы. В более трудных условиях, которые возникают сравнительно редко, приходится рассчитывать на возможность повреждения сетевых сооружений. Повреждения могут происходить не столько в связи с недостаточно высокими качествами, касающимися применяемых материалов, изготовлением элементов сети и оборудования и тщательности эксплуатации, сколько в зависимости от определенных внешних условий—повышенной грозовой деятельности, усиленных ветровых воздействий, особо тяжелых гололедных образований и т. д. Повышение надежности электроснабжения может обеспечиваться не только снижением повреждаемости и резервированием элементов сети, но и другими способами, которые могут оказаться более оправданными экономически. К ним относятся, например,— применение устройств автоматики, временная работа элементов сети в несимметричных режимах и др.
Качество электроэнергии в современных протяженных электрических сетях с многими ЭП зависит от многих условий работы сети. Оно оказывается практически различным в разных местах сети и может искусственно изменяться (регулироваться). При этом необходимо принимать меры по обеспечению качества электроэнергии в допустимых пределах. В ряде случаев приходится применять специальные устройства для его улучшения.
Выше указывалось, что сооружение и эксплуатация электрических сетей связаны с большими денежными и материальными затратами. Поэтому и в условиях проектирования, и в условиях эксплуатации должен проводиться тщательный анализ повышения экономичности электрических сетей. Это требуется при выборе схемы соединений линий и параметров оборудования сети, при улучшении режимов ее работы, выяснении целесообразной степени ее автоматизации, способов резервирования и т. п.
В-5. Задачи расчетов режимов работы электрических сетей
На всех стадиях проектирования и эксплуатации электрических сетей приходится выполнять расчеты режимов их работы. Целью расчета рабочего режима электрической сети обычно является проверка выполнения технических условий, т. е. соответствия токов в отдельных элементах и напряжений в узлах сети допустимым значениям. Экономичность работы сети характеризуют значения потерь активной и реактивной мощности в рассматриваемых режимах работы, а также значения потерь электроэнергии за год.
В зависимости от предъявляемых требований и поставленной задачи расчеты рабочих режимов производятся более или менее детально, с различной степенью точности и учетом влияния тех или иных смежных объектов и факторов.
Например, при разработке плана развития электрификации всей страны одновременно с выбором мощности и местоположения электростанций производятся расчеты режимов основных электрических сетей напряжением 220 кВ и выше. Эти расчеты зачастую носят оценочный характер, нагрузки потребителей обычно известны лишь ориентировочно. Поэтому к точности результатов расчетов рабочих режимов электрических сетей при этом предъявляются меньшие требования. Ряд элементов например, распределительные сети, в этих расчетах учитывается определенными укрупненными показателями.
При проектировании электрических систем и электрических сетей различных напряжений на основании предварительных расчетов рабочих режимов выбираются параметры линий сети, оборудования и электрических станций, характеристики устройств защиты и автоматики. Эти расчеты производятся уже более детально и с большей степенью точности, однако ряд менее влияющих факторов при этом может не учитываться (см. гл. 6).
В процессе эксплуатации электрических сетей и систем производятся систематические расчеты рабочих режимов. Параметры электрических сетей и оборудования, а также нагрузки потребителей при этом известны более точно. На основании результатов этих расчетов проверяется допустимость параметров режима для отдельных элементов сети, выбираются уставки релейной защиты и устройств автоматики и т. п. Очевидно, что установленное оборудование и линии электрических сетей при их работе должны использоваться наиболее полно и экономично. В связи с этим приходится производить специальные расчеты по оптимизации режимов работы электрических сетей и систем. К числу их относятся расчеты по определению экономически целесообразного распределения мощностей между электростанциями, по снижению потерь электроэнергии в элементах сети и т. п. (частично эти вопросы рассмотрены в гл. 7). Эти расчеты выполняются со значительно большей степенью точности, при этом приходится оценивать и учитывать различные, даже относительно мало влияющие факторы, которые при проектных расчетах, могут не учитываться. В крупных электрических системах расчеты по оптимизации режимов работы электростанций и основных электрических сетей целесообразно производить непрерывно с помощью специальных вычислительных машин. Такие машины в настоящее время разрабатываются.
