Связь между электростанциями и потребителями электроэнергии.
Электрическая энергия вырабатывается на станциях при напряжениях 0 23/0,4 и 3—10,5 кВ. При таких относительно низких напряжениях 1 передавать электроэнергию на большие расстояния невыгодно, поэтому генераторное напряжение станций повышают до напряжений 35— 110—220 кВ и выше и по магистральным линиям высокого напряжения энергию передают в районы потребления. Чем больше мощность и расстояние, на которое она передается, тем выше напряжение сети. В районах потребления напряжение вновь понижают до 35,10 и 6 кВ, и на таком напряжении энергия распределяется между пунктами потребления. Для непосредственного использования в установках потребителей напряжение еще раз снижается до значений 380, 220/127 В, безопасных для обслуживающего персонала. Таким образом, при производстве электроэнергии напряжение сначала повышают (в повышающих трансформаторах станции), передают электроэнергию на повышенном напряжении по линиям, а затем вновь снижают в понижающих трансформаторах, установленных в распределительной сети или непосредственно у потребителей.
Крупные электростанции (ГРЭС, ТЭЦ, ГЭС) соединяют линиями электропередачи напряжением 110—500 кВ в энергетические системы для совместной работы. Объединение электростанций различного типа в единую энергосистему позволяет полнее использовать преимущества каждой станции, увеличить общую полезную выработку электроэнергии и создать необходимый запас мощности в качестве резерва.
Сельскохозяйственные потребители могут получать электроэнергию как от крупных государственных электростанций, объединенных в энергетическую систему, так и от специальных сельских электростанций (мощностью 3 тыс. кВт и выше).
В первом случае для связи электрических станций с потребителями используются линии 220—110 кВ и понижающие подстанции напряжением 220—110/35 или 110/10 кВ, линии напряжением 35— 10 кВ и подстанции потребителей 10/0,4 кВ. Схема питания потребителей для этого случая показана на рис. 6. Приведенная схема предусматривает многоступенчатую передачу электроэнергии, причем повышение напряжения осуществляется на подстанциях 1, а понижение напряжения — на трансформаторных подстанциях 2—5 (см. рис. 6). Для связи потребителей, питающихся от сельских электростанций, используют более низкие напряжения (6—20,35 кВ), как так зона действия таких станций ограничивается сравнительно небольшим сельским районом. Отдельные (близлежащие) потребители небольшой мощности при этом могут снабжаться электроэнергией на пониженном генераторном напряжении 10—6,3 или 0,4/0,23 кВ и не требуют установки повышающих трансформаторов. Схема электроснабжения от сельской электростанции показана на рис. 7. Потребители электроэнергии подключаются к воздушным линиям 0,4/0,23 кВ.
При питании сельскохозяйственных потребителей от сетей энергосистем надежность электроснабжения и качество отпускаемой энергии значительно выше, чем при питании от небольших сельских станций. Однако в тех случаях, когда подключение мелких потребителей к мощным сетям оказывается неэкономичным, или при отсутствии в данном районе развитых сетей 35—10 кВ, целесообразно сооружение небольших сельских станций. Сельские электрические станции мощностью 3 тыс. кВт и выше могут быть объединены в местные энергетические системы. При объединении станций стоимость электрической энергии снижается, а надежность электроснабжения сельских потребителей заметно возрастает. Работа местной энергетической системы будет наиболее экономична, если в ее составе есть гидроэлектростанции и тепловые электростанции. В этом случае в период малых расходов воды в реках основную нагрузку берут на себя тепловые станции. Если последние работают с отбором тепла, то основную часть электроэнергии в это время вырабатывают гидроэлектростанции.
Номинальные напряжения электроустановок.
Номинальным напряжением электрической установки (например, электрической станции) считается номинальное напряжение электрической сети, питающейся от этой установки. Номинальным напряжением приемников электроэнергии называется напряжение, при котором они могут работать нормально и развивать номинальную мощность, указанную в паспорте.
Рис. 7. Схема питания потребителей от сельскохозяйственной электростанции:
1-повышающая подстанция. 2—воздушная питающая линия, 3— понижающие подстанции
Шкалу стандартных номинальных напряжений можно разделить на три группы: до 100 В, от 100 до 1000 В и свыше 1000 В. В зависимости от рода тока номинальные напряжения для электрических сетей, приемников и источников электрической энергии первой группы могут быть следующими:
для постоянного тока 6, 12, 24, 36, 48 и 60 В;
для переменного однофазного тока 12, 24 и 36 В;
для переменного трехфазного тока 36 В (междуфазное напряжение).
Напряжения до 100 В обычно применяются для ламп вспомогательного рабочего и аварийного освещения, переносного инструмента, сварочных приборов и аппаратов.
Вторая группа номинальных напряжений (от 100 до 1000 В) может быть использована как для постоянного, так и переменного тока. Для источников постоянного тока (аккумуляторных батарей, генераторов) применяется напряжение 115, 230 и 460 В, а для сетей и приемников электроэнергии постоянного тока — 110, 220 и 440 В. Эти напряжения используют для выполнения освещения и привода электродвигателей.
Для источников энергии переменного тока, сетей и трансформаторов шкала номинальных напряжений от 100 до 1000 В приведена в табл. 1.
Номинальные междуфазные напряжения трехфазного тока выше 1000 В для электрических сетей, генераторов и трансформаторов приведены в табл. 2. Для сельских электрических сетей эти напряжения ограничиваются напряжениями 35 кВ, а для высоковольтных линий энергосистем, питающих сельские подстанции, — напряжениями 110 и 150 кВ. Напряжение 6 кВ для сельских сетей стараются не применять, так как они получаются дороже, чем при напряжении 10 кВ. Поэтому напряжение 10 кВ является основным распределительным напряжением для сетей сельских районов.
Номинальные напряжении переменного тока от 100 до 1000 В
В табл. 2 номинальные напряжения первичных обмоток трансформаторов 3,15; 6,3; 10,5 и 21 кВ относятся к трансформаторам, присоединяемым к шинам генераторного напряжения электрических станций или непосредственно к выводам электрических генераторов. Из табл. 1 и 2 видно, что напряжения генераторов по своему значению превышают стандартные напряжения электрических сетей и приемников. Вторичные напряжения трансформаторов также выше стандартных напряжений сетей приемников. Это сделано для того, чтобы иметь некоторый запас в уровнях напряжения для возможной дальнейшей его потери в сетях в процессе передачи к потребителям.
Принятые в нашей стране стандартные напряжения по своим значениям в основном совпадают с номиналами напряжений, принятыми в странах — членах СЭВ. Для приемников электроэнергии наиболее распространены напряжения 220 и 380 В, а для распределительных сетей сельских районов и трансформаторных подстанций — 35—20(15) и 10 кВ. Шкала стандартных напряжений облегчает проведение совместных разработок, взаимные поставки разнообразного электрооборудования.
Таблица 2
Номинальные напряжения сетей, генераторов и трансформаторов для установок выше 1000 В
Контрольные вопросы
- Каковы основные показатели развития электрификации сельского хозяйства, намеченные Директивами XXIV съезда КПСС на текущее пятилетие?
- Что называется электрической станцией и каковы особенности производства электрической энергии?
- Какие основные типы электрических станций вы знаете?
- В чем различие между технологическими процессами работы ТЭЦ и ГРЭС?
- В чем разница между приплотинными и деривационными гидроэлектростанциями?
- Как осуществляется связь между сетями энергосистем и потребителями электроэнергии?
- Какие номинальные напряжения приняты для сельских воздушных линий электропередачи (до 1000 В и выше 1000 В)?
