วิธีการทำงานของกริดพลังงาน

เครือข่ายไฟฟ้า — ชุดของการติดตั้งไฟฟ้าสำหรับการส่งและการจ่ายพลังงานไฟฟ้า ประกอบด้วยสถานีไฟฟ้าย่อย อุปกรณ์จ่ายไฟ สายไฟ สายไฟเหนือศีรษะและสายเคเบิลที่ทำงานในพื้นที่หนึ่งๆ คำจำกัดความอื่นเป็นไปได้: ชุดของสถานีย่อยและอุปกรณ์จำหน่ายและสายไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกันซึ่งอยู่ในอาณาเขตของเขต การตั้งถิ่นฐาน ผู้ใช้ไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าในรัสเซียรวมอยู่ในระบบไฟฟ้าของรัฐบาลกลางซึ่งเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าสำหรับผู้ใช้ทั้งหมด การส่งและจำหน่ายไฟฟ้าดำเนินการโดยใช้สายไฟฟ้าเหนือศีรษะที่พาดผ่านทั่วประเทศ เพื่อลดการสูญเสียระหว่างการส่งกระแสไฟฟ้า จึงมีการใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงมาก — หลายสิบและ (บ่อยกว่านั้น) หลายร้อยกิโลโวลต์ — ใช้ในสายไฟ

เนื่องจากประหยัดต้นทุนเมื่อถ่ายโอนพลังงานสิ่งประดิษฐ์ที่คิดค้นโดยวิศวกรชาวรัสเซีย M.O. Dolivo-Dobrovolsky เป็นระบบไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสที่ส่งกระแสไฟฟ้าโดยใช้สายไฟสี่เส้นสายสามเส้นนี้เรียกว่าสายหรือเฟสและสายที่สี่เรียกว่าเป็นกลางหรือเป็นกลาง

ผู้ใช้ไฟฟ้า ได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจะลดลงในสองขั้นตอน ประการแรก ที่สถานีย่อยแบบ step-down ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเหลือ 6-10 kV (กิโลโวลต์) การลดแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติมจะเกิดขึ้นที่ สถานีย่อยหม้อแปลง… “บูธหม้อแปลง” มาตรฐานที่คุ้นเคยของพวกเขากระจายอยู่ทั่วโรงงานและที่อยู่อาศัย หลังจากสถานีย่อยของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 220-380 V.

แรงดันไฟฟ้าระหว่างสายตัวนำของระบบไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าสาย ในนาม rms ค่าแรงดันไฟหลัก ในรัสเซียมีค่าเท่ากับ 380 V (โวลต์) แรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวนำที่เป็นกลางและตัวนำเส้นใด ๆ เรียกว่าเฟส มีขนาดเล็กกว่ารากเชิงเส้นสามเท่า ค่าเล็กน้อยในรัสเซียคือ 220 V.

แหล่งพลังงานสำหรับระบบไฟฟ้าคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสที่ติดตั้งในโรงไฟฟ้า ขดลวดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเส้นจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าของเส้น ขดลวดตั้งอยู่อย่างสมมาตรรอบเส้นรอบวงของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าของสายจึงเปลี่ยนเฟสสัมพันธ์กัน การเลื่อนเฟสนี้คงที่ที่ 120 องศา

ระบบไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส

หลังจากสถานีย่อยของหม้อแปลงไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังผู้บริโภคผ่านแผงสวิตช์หรือจุดกระจาย (ในองค์กร)

ผู้บริโภคบางส่วน (มอเตอร์ไฟฟ้า อุปกรณ์อุตสาหกรรม เมนเฟรม และอุปกรณ์สื่อสารที่มีประสิทธิภาพ) ได้รับการออกแบบสำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงกับเครือข่ายไฟฟ้าสามเฟสมีสี่สายเชื่อมต่ออยู่ (ไม่นับกราวด์ป้องกัน)

ผู้บริโภคพลังงานต่ำ (คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เครื่องใช้ในครัวเรือน อุปกรณ์สำนักงาน ฯลฯ) ได้รับการออกแบบมาสำหรับเครือข่ายไฟฟ้าเฟสเดียว เชื่อมต่อกับสายไฟสองเส้น (ไม่นับพื้นป้องกัน) ในกรณีส่วนใหญ่ สายเส้นใดเส้นหนึ่งจะเป็นเส้นตรงและอีกเส้นหนึ่งจะเป็นกลาง ตามมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าระหว่างพวกเขาคือ 220 V.

ค่าแรงดัน rms ข้างต้นไม่ได้ทำให้พารามิเตอร์ของเครือข่ายไฟฟ้าหมดไปอย่างสมบูรณ์ ตัวแปร ไฟฟ้า ยังโดดเด่นด้วยความถี่ ความถี่มาตรฐานที่กำหนดในรัสเซียคือ 50 Hz (เฮิรตซ์)

ค่าที่แท้จริงของแรงดันและความถี่ของเครือข่ายไฟฟ้าอาจแตกต่างจากค่าเล็กน้อย

ผู้ใช้ไฟฟ้ารายใหม่เชื่อมต่อกับเครือข่ายอย่างถาวร (กระแสหรือโหลดบนเครือข่ายเพิ่มขึ้น) หรือผู้ใช้ไฟฟ้าบางรายถูกตัดการเชื่อมต่อ (ส่งผลให้กระแสหรือโหลดบนเครือข่ายลดลง) เมื่อโหลดเพิ่มขึ้น แรงดันเครือข่ายจะลดลง และเมื่อโหลดลดลง แรงดันเครือข่ายจะเพิ่มขึ้น

เพื่อลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงโหลดต่อแรงดันไฟฟ้าในสถานีย่อยแบบ step-down จะมีระบบอัตโนมัติ ระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้า… ได้รับการออกแบบมาเพื่อรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ (ภายในขอบเขตที่กำหนดและมีความแม่นยำ) เมื่อโหลดในเครือข่ายเปลี่ยนแปลง การควบคุมดำเนินการโดยการสลับขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์ที่ทรงพลังซ้ำๆ

ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ กำหนดโดยความเร็วในการหมุนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าเมื่อโหลดเพิ่มขึ้น ความถี่มีแนวโน้มลดลงเล็กน้อย ระบบควบคุมโรงไฟฟ้าจะเพิ่มอัตราการไหลของของเหลวทำงานผ่านกังหัน และความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะกลับคืนมา

แน่นอนว่าไม่มีระบบควบคุมใด ๆ (แรงดันหรือความถี่) ที่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ และไม่ว่าในกรณีใด ๆ ผู้ใช้เครือข่ายไฟฟ้าจะต้องยอมรับการเบี่ยงเบนบางประการของคุณลักษณะของเครือข่ายจากค่าเล็กน้อย

ในรัสเซียข้อกำหนดด้านคุณภาพพลังงานไฟฟ้าเป็นมาตรฐาน GOST 23875-88 ให้คำจำกัดความ ตัวบ่งชี้คุณภาพไฟฟ้าและ GOST 13109-87 กำหนดค่าของตัวบ่งชี้เหล่านี้ มาตรฐานนี้กำหนดค่าของตัวบ่งชี้ที่จุดเชื่อมต่อของผู้ใช้ไฟฟ้า สำหรับผู้บริโภคนั่นหมายความว่าเขาสามารถเรียกร้องจากองค์กรจัดหาพลังงานว่าบรรทัดฐานที่กำหนดไว้นั้นไม่ได้รับการเคารพในระบบไฟฟ้า แต่อยู่ในเต้าเสียบโดยตรง

ตัวบ่งชี้คุณภาพไฟฟ้าที่สำคัญที่สุดคือค่าเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าจากค่าเล็กน้อย, ปัจจัยแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซน์, การเบี่ยงเบนความถี่จาก 50 Hz

ตามมาตรฐาน อย่างน้อย 95% ของเวลาในแต่ละวัน แรงดันเฟสควรอยู่ในช่วง 209-231 V (ค่าเบี่ยงเบน 5%) ความถี่ควรอยู่ในช่วง 49.8-50.2 Hz และค่าสัมประสิทธิ์ของ ความเป็นไซน์ไม่ควรเกิน 5%

เวลาที่เหลืออีก 5 เปอร์เซ็นต์หรือน้อยกว่าในแต่ละวัน แรงดันไฟฟ้าอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ 198 ถึง 242 V (เบี่ยงเบน 10%) ความถี่ตั้งแต่ 49.6 ถึง 50.4 Hz และแฟกเตอร์ที่ไม่ใช่ไซน์จะต้องไม่เกิน 10 %อนุญาตให้เปลี่ยนความถี่ที่แรงขึ้นได้ตั้งแต่ 49.5 Hz ถึง 51 Hz แต่ระยะเวลารวมของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวต้องไม่เกิน 90 ชั่วโมงต่อปี

ไฟฟ้าดับเป็นสถานการณ์ที่ตัวบ่งชี้คุณภาพไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ ความถี่สามารถเบี่ยงเบนได้ 5 Hz จากค่าเล็กน้อย แรงดันไฟฟ้าสามารถลดลงเป็นศูนย์ ตัวบ่งชี้คุณภาพควรได้รับการกู้คืนในอนาคต

A. A. Lopukhin เครื่องสำรองไฟฟ้าที่ไม่มีความลับ