ระบบพลังงานของประเทศ — คำอธิบายสั้น ๆ ลักษณะของงานในสถานการณ์ต่าง ๆ

ระบบพลังงานของประเทศคือการรวมกันขององค์ประกอบหลายอย่าง - โรงไฟฟ้า, สถานีย่อยการกระจายแบบ step-up และ step-down, เครือข่ายไฟฟ้าและความร้อน

โรงไฟฟ้าผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อน (สำหรับ CHP) พลังงานไฟฟ้า, ที่เกิดจากโรงไฟฟ้า, เพิ่มขึ้นเป็นค่าแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการในสถานีย่อยบูสเตอร์และป้อนเข้าสู่เครือข่าย, โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครือข่ายไฟฟ้าหลัก, ซึ่งจะกระจายต่อไปตามปริมาณพลังงานที่ใช้โดยภูมิภาคหนึ่ง, องค์กรภายในระบบไฟฟ้าของ ประเทศหรือภูมิภาคที่แยกจากกัน

หากเราพูดถึงระบบพลังงานของประเทศ เครือข่ายแกนหลักจะโอบล้อมอาณาเขตทั้งหมดของประเทศ เครือข่ายหลักประกอบด้วยสาย 220, 330, 750 kV ซึ่งมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจำนวนมาก ตั้งแต่หลายร้อยเมกะวัตต์ไปจนถึงหลายสิบ GW

ขั้นตอนต่อไปคือการเปลี่ยนแปลงของเครือข่ายลำต้นไฟฟ้าแรงสูงสำหรับสถานีย่อยระดับภูมิภาค สถานีย่อยขององค์กรขนาดใหญ่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 110 kV กระแสไฟฟ้าภายในสิบ MW ไหลผ่านกริด 110 kV

ในสถานีไฟฟ้าย่อยขนาด 110 kV ไฟฟ้าจะถูกจ่ายไปยังสถานีย่อยของผู้ใช้ที่มีขนาดเล็กกว่าในพื้นที่ที่มีประชากรอาศัยอยู่และในองค์กรต่างๆ ด้วยแรงดันไฟฟ้า 6, 10, 35 kV นอกจากนี้แรงดันไฟหลักจะลดลงตามค่าที่ผู้ใช้ต้องการ หากสิ่งเหล่านี้เป็นการตั้งถิ่นฐานและวิสาหกิจขนาดเล็ก แรงดันไฟฟ้าจะลดลงเหลือ 380/220 V นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ขององค์กรอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าแรงสูง 6 kV โดยตรง

ซีเอชพี (CHP) นอกจากพลังงานไฟฟ้าแล้ว ยังสร้างความร้อนซึ่งใช้เพื่อให้ความร้อนแก่อาคารและโครงสร้างต่างๆ พลังงานความร้อนที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนจัดหาให้กับผู้บริโภคผ่านเครือข่ายความร้อน

ลักษณะเฉพาะของระบบไฟฟ้า

เมื่อพิจารณาถึงการทำงานของระบบไฟฟ้า จะต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับกระบวนการส่งพลังงานไฟฟ้า การสร้างและการส่งพลังงานไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่สัมพันธ์กันที่ซับซ้อน

ในระบบพลังงานไฟฟ้า การสร้าง การส่ง และการใช้พลังงานโดยผู้บริโภคจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องตามเวลาจริง ไม่มีการสะสมไฟฟ้า (สะสม) ในปริมาณของระบบไฟฟ้า ดังนั้นความสมดุลระหว่างไฟฟ้าที่ผลิตและที่ใช้จะถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่องในระบบไฟฟ้า

ความไม่ชอบมาพากลของระบบพลังงานไฟฟ้าคือการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไปยังผู้บริโภคเกือบจะทันทีทันใดและเป็นไปไม่ได้ที่จะสะสมพลังงานไฟฟ้าในปริมาณที่มีนัยสำคัญ คุณสมบัติเหล่านี้กำหนดความพร้อมกันของกระบวนการผลิตและการใช้ไฟฟ้า

ในการผลิตและการใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับ ความเท่าเทียมกันของไฟฟ้าที่สร้างขึ้นและบริโภค ณ ช่วงเวลาใด ๆ จะสอดคล้องกับความเท่าเทียมกันของพลังงานที่ใช้งานและพลังงานปฏิกิริยาที่สร้างขึ้นและบริโภค

ดังนั้น ในช่วงเวลาใดๆ ในโหมดหยุดนิ่งของระบบไฟฟ้า โรงไฟฟ้าจะต้องสร้างพลังงานเท่ากับกำลังไฟฟ้าของผู้ใช้และครอบคลุมการสูญเสียพลังงานในเครือข่ายสายส่งไฟฟ้า นั่นคือ ต้องสังเกตความสมดุลของพลังงานที่สร้างขึ้นและที่ใช้ไป .

แนวคิดของสมดุลพลังงานปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับอิทธิพล พลังงานปฏิกิริยา, ส่งผ่านองค์ประกอบของเครือข่ายไฟฟ้า, ไปยังโหมดแรงดันไฟฟ้า การหยุดชะงักของสมดุลพลังงานปฏิกิริยาทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันไฟฟ้าในเครือข่าย

โดยทั่วไปแล้ว ระบบไฟฟ้าที่ขาดกำลังไฟฟ้าแบบแอคทีฟก็จะขาดกำลังไฟฟ้าแบบรีแอกทีฟด้วย อย่างไรก็ตาม การไม่ถ่ายโอนพลังงานปฏิกิริยาที่ขาดหายไปจากระบบพลังงานข้างเคียงจะมีประสิทธิภาพมากกว่า แต่จะสร้างขึ้นในอุปกรณ์ชดเชยที่ติดตั้งในระบบไฟฟ้านี้

หนึ่งในตัวบ่งชี้หลักของการมีอยู่ของความสมดุลระหว่างพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตและบริโภคคือ ความถี่เครือข่าย… ความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้าในรัสเซีย เบลารุส ยูเครน และในประเทศยุโรปส่วนใหญ่คือ 50 Hzหากความถี่ของระบบไฟฟ้าของประเทศอยู่ภายใน 50 Hz (ความคลาดเคลื่อน ± 0.2 Hz) แสดงว่ามีการสังเกตความสมดุลของพลังงาน

ในกรณีไฟฟ้าที่ผลิตได้ขาดดุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารออกฤทธิ์ จะเกิดการขาดดุลไฟฟ้า นั่นคือ สมดุลพลังงานถูกรบกวน ในกรณีนี้ความถี่ของเครือข่ายไฟฟ้าจะลดลงต่ำกว่าค่าที่อนุญาต ยิ่งไฟฟ้าขาดดุลในระบบไฟฟ้ามากเท่าใดความถี่ก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น

กระบวนการทำลายสมดุลพลังงานเป็นสิ่งที่อันตรายที่สุดสำหรับระบบพลังงานและหากไม่หยุดในระยะเริ่มต้น ระบบพลังงานจะพังทลายลงอย่างสมบูรณ์

เพื่อป้องกันการพังทลายของระบบไฟฟ้าในกรณีที่ไม่มีไฟฟ้าในสถานีไฟฟ้าย่อย จึงใช้ระบบอัตโนมัติฉุกเฉิน — ขนถ่ายความถี่อัตโนมัติ (AChR) และระบบอัตโนมัติของการกำจัดโหมดอะซิงโครนัส (ALAR)

AChR จะปิดโหลดบางส่วนของผู้บริโภคโดยอัตโนมัติ ซึ่งช่วยลดการขาดดุลพลังงานในระบบไฟฟ้า ALAR เป็นระบบอัตโนมัติที่ซับซ้อนซึ่งจะตรวจจับและลบโหมดอะซิงโครนัสโดยอัตโนมัติในเครือข่ายไฟฟ้า กรณีไฟฟ้าดับในระบบไฟฟ้า ALAR ทำงานร่วมกับ AFC

ในทุกส่วนของระบบไฟฟ้า อาจเกิดสถานการณ์ฉุกเฉินต่างๆ ได้: ความเสียหายต่ออุปกรณ์ต่างๆ ที่สถานีและสถานีย่อย ความเสียหายต่อสายเคเบิลและสายไฟเหนือศีรษะ การหยุดชะงักของการทำงานปกติของอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์และอุปกรณ์อัตโนมัติ เป็นต้น ผู้ใช้ตามที่พวกเขา หมวดหมู่ความน่าเชื่อถือของพลังงาน.

ลักษณะการควบคุมแรงดันไฟฟ้า

แรงดันไฟฟ้าในระบบไฟฟ้าถูกควบคุมในลักษณะเพื่อให้แน่ใจว่าค่าแรงดันไฟฟ้าปกติในทุกพื้นที่ การควบคุมแรงดันไฟฟ้าของผู้ใช้จะกระทำตามค่าแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยที่ได้รับจากสถานีย่อยขนาดใหญ่

ตามกฎแล้วการปรับดังกล่าวจะดำเนินการเพียงครั้งเดียวจากนั้นแรงดันไฟฟ้าจะถูกปรับที่โหนดขนาดใหญ่ - สถานีย่อยระดับภูมิภาคเนื่องจากไม่สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าของสถานีย่อยของผู้บริโภคแต่ละแห่งอย่างต่อเนื่องเนื่องจากมีจำนวนมาก

การควบคุมแรงดันไฟฟ้าในสถานีไฟฟ้าย่อยดำเนินการโดยใช้ตัวเปลี่ยนแทปนอกวงจรและสวิตช์โหลดที่ติดตั้งอยู่ในหม้อแปลงไฟฟ้าและตัวเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติ การควบคุมโดยใช้สวิตช์ปิดวงจรจะดำเนินการโดยถอดหม้อแปลงออกจากแหล่งจ่ายไฟหลัก (การสลับโดยไม่มีการกระตุ้น) อุปกรณ์สลับโหลด อนุญาตให้มีการควบคุมแรงดันโหลด เช่น โดยไม่จำเป็นต้องถอดหม้อแปลงออกก่อน (ตัวแปลงสัญญาณอัตโนมัติ)

การควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยใช้สวิตช์ออนโหลดของหม้อแปลงไฟฟ้าสามารถทำได้ทั้งแบบอัตโนมัติและแบบแมนนวล นอกจากนี้ ยังขึ้นอยู่กับเงื่อนไขทางเทคนิคของหม้อแปลง (autotransformers) เพื่อยืดอายุการใช้งานของสวิตช์ออนโหลด มีการตัดสินใจที่จะควบคุมแรงดันไฟฟ้าเฉพาะในโหมดแมนนวลโดยมีการถอดโหลดเบื้องต้นออกจากหม้อแปลงในเวลาเดียวกัน ความสามารถในการเปลี่ยนก๊อกของเครื่องเปลี่ยนแทปบนโหลดนั้นยังคงอยู่ และในกรณีที่จำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว การดำเนินการนี้สามารถทำได้โดยไม่ต้องถอดโหลดออกจากหม้อแปลงก่อน

การสูญเสียพลังงานและพลังงาน

การส่งพลังงานไฟฟ้าย่อมมาพร้อมกับการสูญเสียกำลังและพลังงานในหม้อแปลงและสายไฟ ความสูญเสียเหล่านี้ต้องได้รับการคุ้มครองโดยความสามารถในการจ่ายไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มเงินลงทุนสำหรับการก่อสร้างระบบไฟฟ้า

นอกจากนี้ การสูญเสียกำลังไฟฟ้าและพลังงานทำให้โรงไฟฟ้าสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้น ต้นทุนไฟฟ้าจึงเพิ่มต้นทุนไฟฟ้า ดังนั้นในการออกแบบจำเป็นต้องพยายามลดการสูญเสียเหล่านี้ในทุกองค์ประกอบของเครือข่ายการส่งกำลัง

ดูสิ่งนี้ด้วย: กำลังและการสูญเสียพลังงานในวงจรไฟฟ้า และ มาตรการลดการสูญเสียในโครงข่ายไฟฟ้า

การทำงานแบบขนานของระบบไฟฟ้า

ระบบไฟฟ้าของประเทศหรือส่วนต่าง ๆ ของระบบไฟฟ้าภายในประเทศสามารถเชื่อมต่อถึงกันได้ และโดยรวมแล้วถือเป็นระบบไฟฟ้าที่เชื่อมต่อถึงกัน

หากระบบพลังงาน 2 ระบบมีพารามิเตอร์เหมือนกัน ระบบจะสามารถทำงานแบบขนาน (ซิงโครนัส) ได้ ความเป็นไปได้ของการทำงานแบบซิงโครนัสของระบบไฟฟ้าสองระบบทำให้สามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือได้อย่างมาก เนื่องจากในกรณีที่ไฟฟ้าขาดดุลมากในระบบไฟฟ้าระบบใดระบบหนึ่ง ระบบไฟฟ้าอื่นสามารถทดแทนการขาดดุลนี้ได้ด้วยการเชื่อมต่อระบบไฟฟ้าของหลายประเทศ ทำให้สามารถส่งออกหรือนำเข้าไฟฟ้าระหว่างประเทศเหล่านี้ได้

แต่ถ้าระบบพลังงานสองระบบมีความแตกต่างบางประการในพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้า ถ้าจำเป็นต้องรวมระบบพลังงานเหล่านี้เข้าด้วยกัน การเชื่อมต่อโดยตรงกับการทำงานแบบขนานจะไม่เป็นที่ยอมรับ

ในกรณีนี้ พวกเขาออกจากสถานการณ์โดยใช้สายไฟฟ้ากระแสตรงเพื่อถ่ายโอนไฟฟ้าระหว่างระบบไฟฟ้า ซึ่งทำให้สามารถรวมระบบพลังงานที่ไม่ซิงโครไนซ์ซึ่งมีความถี่ของกริดต่างกันได้