Como funciona a rede elétrica

Rede elétrica — conjunto de instalações elétricas destinadas à transmissão e distribuição de energia elétrica, composto por subestações, aparelhos de distribuição, fios, linhas aéreas e linhas de cabos que operam em uma determinada área. Outra definição é possível: um conjunto de subestações e dispositivos de distribuição e as linhas elétricas que os conectam, localizados no território do distrito, assentamento, consumidor de eletricidade.

As usinas de energia na Rússia estão unidas no sistema de energia federal, que é a fonte de energia elétrica para todos os seus usuários. A transmissão e distribuição de energia elétrica é realizada com o auxílio de linhas aéreas que atravessam todo o país. Para reduzir as perdas durante a transmissão de eletricidade, tensões muito altas - dezenas e (mais frequentemente) centenas de quilovolts - são usadas em linhas de energia.

Devido ao seu custo-benefício, ao transferir energia, a invenção inventada pelo engenheiro russo M.O. Dolivo-Dobrovolsky é um sistema trifásico de corrente alternada no qual a eletricidade é transmitida por meio de quatro fios.Três desses fios são chamados de linha ou fase, e o quarto é chamado de neutro ou simplesmente neutro.

Consumidores de eletricidade são projetados para uma tensão mais baixa do que a tensão no sistema de energia. A tensão é reduzida em dois estágios. Primeiro, na subestação abaixadora, que faz parte do sistema de energia, a tensão é reduzida para 6-10 kV (quilovolts). A redução adicional da tensão ocorre em subestações transformadoras… Suas “cabines de transformadores” padrão familiares estão espalhadas pelas fábricas e áreas residenciais. Após a subestação do transformador, a tensão cai para 220-380 V.

A tensão entre os condutores de linha de um sistema CA trifásico é chamada de tensão de linha. Nominalmente r.m.s. valor da tensão da rede na Rússia é igual a 380 V (volts). A tensão entre o neutro e qualquer um dos condutores de linha é chamada de fase. É três vezes menor que a raiz linear. Seu valor nominal na Rússia é de 220 V.

A fonte de energia para o sistema elétrico são os alternadores trifásicos instalados nas usinas. Cada um dos enrolamentos do gerador induz uma tensão de linha. As bobinas estão localizadas simetricamente em torno da circunferência do gerador. Consequentemente, as tensões de linha são defasadas uma em relação à outra. Esta mudança de fase é constante em 120 graus.

Sistema CA trifásico

Após a subestação transformadora, a tensão é fornecida aos consumidores por meio de quadros elétricos ou (nas empresas) pontos de distribuição.

Alguns consumidores (motores elétricos, equipamentos industriais, mainframes e equipamentos de comunicação potentes) são projetados para conexão direta a uma rede elétrica trifásica.Existem quatro fios conectados a eles (sem contar o terra de proteção).

Os consumidores de baixa potência (computadores pessoais, eletrodomésticos, equipamentos de escritório, etc.) são projetados para uma rede elétrica monofásica. Dois fios estão conectados a eles (sem contar o aterramento de proteção). Na maioria dos casos, um desses fios é linear e o outro é neutro. De acordo com o padrão, a tensão entre eles é de 220 V.

Os valores de tensão rms acima não esgotam completamente os parâmetros da rede elétrica. Variável eletricidade também caracterizada pela frequência. A frequência nominal padrão na Rússia é de 50 Hz (Hertz).

Os valores reais da tensão e frequência da rede elétrica podem, obviamente, diferir dos valores nominais.

Novos consumidores de eletricidade estão permanentemente conectados à rede (a corrente ou carga na rede aumenta) ou alguns consumidores são desconectados (como resultado, a corrente ou carga na rede diminui). À medida que a carga aumenta, a tensão da rede cai e, à medida que a carga diminui, a tensão da rede aumenta.

Para reduzir o efeito da mudança de carga na tensão, nas subestações abaixadoras há um sistema de regulação de tensão… Ele é projetado para manter uma tensão constante (dentro de certos limites e com certa precisão) quando a carga na rede muda. A regulação é realizada alternando repetidamente os enrolamentos de potentes transformadores abaixadores.

frequência AC definido pela velocidade de rotação dos geradores nas usinas.À medida que a carga aumenta, a frequência tende a diminuir ligeiramente, o sistema de controle da usina aumenta a vazão do fluido de trabalho através da turbina e a velocidade do gerador é restaurada.

Obviamente, nenhum sistema de regulação (tensão ou frequência) pode funcionar perfeitamente e, em qualquer caso, o usuário da rede elétrica deve aceitar alguns desvios das características da rede em relação aos valores nominais.

Na Rússia, os requisitos de qualidade da energia elétrica são padronizados. GOST 23875-88 fornece definições indicadores de qualidade de energia, e GOST 13109-87 estabelece os valores desses indicadores. Esta norma estabelece os valores dos indicadores nos pontos de conexão dos consumidores de energia elétrica. Para o consumidor, isso significa que ele pode exigir da concessionária que as normas estabelecidas não sejam respeitadas em algum ponto do sistema elétrico, mas diretamente em sua tomada.

Os indicadores mais importantes da qualidade da energia são o desvio de tensão do valor nominal, fator de tensão não senoidal, desvio de frequência de 50 Hz.

De acordo com o padrão, pelo menos 95% do tempo a cada dia, a tensão da fase deve estar na faixa de 209-231 V (desvio 5%), a frequência deve estar dentro de 49,8-50,2 Hz e o coeficiente de não a sinusoidalidade não deve exceder 5%.

Nos 5% restantes ou menos do tempo de cada dia, a tensão pode variar de 198 a 242 V (desvio de 10%), a frequência de 49,6 a 50,4 Hz e o fator não senoidal não deve ser superior a 10%.Mudanças mais fortes de frequência também são permitidas: de 49,5 Hz a 51 Hz, mas a duração total dessas mudanças não deve exceder 90 horas por ano.

As interrupções de energia são situações em que os indicadores de qualidade de energia por um curto período de tempo excedem os limites estabelecidos. A frequência pode desviar 5 Hz do valor nominal. A tensão pode cair para zero. Os indicadores de qualidade devem ser restaurados no futuro.

A. A. Lopukhin Fontes de alimentação ininterruptas sem segredos