Совокупность электростанций, подстанций, линий электропередачи и тепловых сетей от ТЭЦ, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения электрической и тепловой энергии, называется энергетической системой (энергосистемой).
Частью энергосистемы является электрическая система, состоящая из генераторов, распределительных устройств, электрических сетей (подстанций и линий электропередачи) и электроприемников.
Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования или распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений.
Подстанции бывают: трансформаторные — ТП (изменяющие напряжение); преобразовательные (преобразующие переменный ток в постоянный) и распределительные.
Небольшие распределительные подстанции в промышленных и городских сетях называют распределительными пунктами (РП).
Линии электропередачи (ЛЭП) по конструкции могут быть воздушными (ВЛ) и подземными кабельными. (КЛ).
Линию, питающую подстанцию от центра питания без распределения энергии, называют питающей. Если же линия питает ряд подстанций или вводов, ее называют распределительной.
Ввод — это питающая линия или ответвление от распределительной линии, предназначенное для питания какой-либо электроустановки.
Общее представление об энергосистеме района дает панорама, приведенная на рис. 8.
Рис. 8. Панорама энергосистемы района
Создание энергосистем имеет большое народнохозяйственное значение: экономичнее используются оборудование станций и энергетические ресурсы, уменьшаются потери энергии в сетях, обеспечиваются надежность и бесперебойность электроснабжения, так как потребители не зависят от какой-либо одной электростанции.
На рис. 9 показан примерный суточный график нагрузки энергосистемы, дающий представление о распределении общей нагрузки между входящими в систему станциями (ТЭЦ, районными тепловыми ГРЭС и гидравлическими).
Нагрузку ТЭЦ определяют в соответствии с их тепловыми графиками нагрузок, т. е. учитывают количество пара, необходимое для теплоснабжения промышленности и бытовых потребителей. Нагрузку гидростанций определяют с учетом регулирования стока воды. Основную нагрузку несут тепловые конденсационные станции (ГРЭС).
Рис. 9. Примерный суточный график нагрузок энергосистемы
Электростанции, которые подключают к системе в часы наибольших (пиковых) нагрузок, называют пиковыми. Чаще всего в качестве пиковых используют гидростанции, не обеспеченные водой для длительной работы.
Так как максимальные нагрузки потребителей различных районов не совпадают по времени, то максимальная нагрузка при объединении этих районов в единую систему меньше суммы максимальных нагрузок их потребителей при раздельной работе. Особенно сильно сказывается снижение максимальной нагрузки в том случае, если отдельные районы потребления удалены друг от друга в направлении с запада на восток и вечерние и утренние максимумы нагрузок наступают у них неодновременно.
При объединении электростанций в энергосистемы отпадает необходимость иметь на каждой станции резервные генераторы.
Разные электростанции имеют различные, в некоторых случаях вынужденные режимы работы. Например, конденсационные тепловые станции могут отдавать полную мощность в течение всего года, теплоэлектроцентрали имеют максимальную выработку электроэнергии зимой, когда потребляется наибольшее количество тепла. Гидростанции с крупными водохранилищами вырабатывают энергию в любой необходимый для потребителей период времени, а гидростанции, не имеющие водохранилищ, резко снижают выработку электроэнергии в период малой воды, особенно зимой, и увеличивают выработку во время паводков, которые бывают у равнинных рек весной, а у горных — летом, в период таяния ледников.
Объединение электростанций с различными режимами работы позволяет при необходимости передавать нагрузки одних станций другим.
Первой в нашей стране образовалась Московская районная энергосистема, объединяющая сейчас более двадцати различных электростанций. В настоящее время на территории нашей страны насчитывается более шестидесяти энергосистем.
Вслед за образованием районных энергосистем началось их объединение. Такими объединенными энергосистемами стали: Центральная, в которую вошли Московская, Горьковская, Ивановская, Ярославская, Владимирская и Калининская районные энергосистемы; Уральская, объединившая Свердловскую, Челябинскую, Пермскую, Башкирскую, Удмуртскую, Орскую и Кировскую районные энергосистемы; Южная, включившая в свой состав Харьковскую, Днепровскую, Донбасскую, Ростовскую, Одесскую, Херсонскую, Крымскую, Молдавскую и Волгоградскую районные энергосистемы.
Ввод в действие крупнейших волжских гидроэлектростанций — Куйбышевской им. В. И. Ленина и Волгоградской им. XXII съезда КПСС— позволил в 1960 г. объединить Центральную, Уральскую и Южную энергосистемы, в результате чего была создана Единая энергосистема Центральной Европейской части СССР.
В 1965 г. к Единой энергосистеме были присоединены Северо- западная и Кавказская объединенные энергосистемы. Так образовалась единая энергосистема Европейской части СССР.
В республиках Средней Азии строятся новые и объединяются в Среднеазиатскую энергосистему действующие энергосистемы. На базе мощных сибирских гидроэлектростанций, сооружаемых на Ангаре, Енисее и других реках Сибири, создаются новые и объединяются действующие энергосистемы в Западной и Восточной Сибири и на Дальнем Востоке.
На очереди стоит объединение энергосистем Европейской части СССР, Средней Азии, Западной и Восточной Сибири и, таким образом, создание Единой энергосистемы Советского Союза.
