O sistema energético do país — uma breve descrição, características do trabalho em diferentes situações

O sistema energético do país é uma combinação de vários elementos - usinas de energia, subestações de distribuição elevadoras e abaixadoras, redes elétricas e de calor.

As usinas produzem energia elétrica e térmica (para CHP). Energia elétrica, gerado por usinas, é aumentada para o valor de tensão necessário em subestações de reforço e alimentada na rede, em particular nas principais redes elétricas, onde é posteriormente distribuída de acordo com a quantidade de energia consumida por uma determinada região, um empreendimento dentro do sistema elétrico de um país ou uma região separada.

Se falamos do sistema energético do país, as redes backbone envolvem todo o seu território. As redes tronco incluem linhas de 220, 330, 750 kV, através das quais grandes fluxos de energia fluem - de várias centenas de MW a dezenas de GW.

A próxima etapa é a transformação de redes troncais de alta tensão para subestações regionais, nodais, subestações de grandes empresas com tensão de 110 kV. A energia flui dentro de dezenas de MW através de redes de 110 kV.

Nas subestações de 110 kV, a eletricidade é distribuída para subestações de usuários menores em áreas populosas e várias empresas com tensões de 6, 10, 35 kV. Além disso, a tensão da rede é reduzida aos valores exigidos pelo usuário. Se forem assentamentos e pequenas empresas, a tensão é reduzida para 380/220 V. Há também equipamentos de grandes empresas industriais alimentados diretamente por alta tensão de 6 kV.

CHP (CHP) além da energia elétrica, geram calor, que é utilizado para aquecer prédios e estruturas. A energia térmica fornecida pela central térmica é distribuída aos consumidores através de redes de calor.

Características do sistema de energia

Ao considerar a operação do sistema de potência, atenção especial deve ser dada aos processos de transmissão de energia elétrica. A geração e transmissão de energia elétrica é um processo complexo e inter-relacionado.

No sistema elétrico de potência, a geração, transmissão e consumo de energia pelos consumidores ocorre de forma contínua, em tempo real. A acumulação de eletricidade (acumulação) nos volumes do sistema elétrico não ocorre, portanto, o equilíbrio entre a eletricidade gerada e consumida é constantemente monitorado no sistema elétrico.

A peculiaridade dos sistemas elétricos de potência é a transferência quase instantânea de energia elétrica das fontes aos consumidores e a impossibilidade de acumulá-la em quantidades significativas. Essas propriedades determinam a simultaneidade do processo de produção e consumo de energia elétrica.

Na produção e consumo de energia elétrica em corrente alternada, a igualdade da eletricidade gerada e consumida em qualquer instante de tempo corresponde à igualdade da potência ativa e reativa gerada e consumida.

Portanto, em qualquer momento do modo estacionário do sistema elétrico, as usinas devem gerar potência igual à potência dos consumidores e cobrir as perdas de energia na rede de transmissão de energia, ou seja, deve-se observar o equilíbrio da potência gerada e consumida .

O conceito de balanço de potência reativa está relacionado à influência potência reativa, transmitida pelos elementos da rede elétrica, para o modo tensão. A interrupção do balanço de potência reativa leva a uma mudança no nível de tensão na rede.

Normalmente, os sistemas de energia que são deficientes em potência ativa também são deficientes em potência reativa. Entretanto, é mais eficiente não transferir a potência reativa faltante dos sistemas de potência vizinhos, mas sim gerá-la em dispositivos compensadores instalados neste sistema de potência.

Um dos principais indicadores da presença do equilíbrio entre a energia elétrica produzida e consumida é frequência de rede… A frequência da rede elétrica na Rússia, Bielo-Rússia, Ucrânia e na maioria dos países europeus é de 50 Hz.Se a frequência do sistema de energia do país estiver dentro de 50 Hz (tolerâncias ± 0,2 Hz), significa que o balanço de energia é observado.

Em caso de déficit da eletricidade gerada, em especial do seu ingrediente ativo, ocorre um déficit de potência, ou seja, o balanço energético é perturbado. Nesse caso, ocorre uma diminuição da frequência da rede elétrica abaixo do valor admissível. Quanto maior o déficit de eletricidade no sistema de energia, menor a frequência.

O processo de quebra do balanço de energia é o mais perigoso para o sistema de energia e, se não for interrompido no estágio inicial, ocorrerá o colapso completo do sistema de energia.

Para evitar o colapso do sistema de energia na ausência de energia nas subestações de distribuição, a automação de emergência é usada - descarga automática de frequência (AChR) e automação de eliminação de modo assíncrono (ALAR).

O AChR desliga automaticamente uma determinada parte da carga dos consumidores, o que reduz o déficit de energia no sistema de energia. ALAR é um sofisticado sistema automático que detecta e remove automaticamente modos assíncronos em redes elétricas. Em caso de falta de energia no sistema de energia, o ALAR trabalha em conjunto com o AFC.

Em todas as seções do sistema de energia, várias situações de emergência são possíveis: danos a vários equipamentos em estações e subestações, danos a cabos e linhas aéreas de energia, interrupção da operação normal dos dispositivos de proteção e automação do relé, etc. usuários de acordo com suas categoria de confiabilidade de energia.

Características de regulação de tensão

A tensão no sistema de energia é regulada de forma a garantir valores normais de tensão em todas as áreas. A regulação de tensão do usuário final é feita de acordo com os valores médios de tensão obtidos em subestações maiores.

Via de regra, esse ajuste é feito uma vez, depois a tensão é ajustada nos grandes nós - subestações regionais, pois é impraticável ajustar constantemente a tensão de cada subestação consumidora devido ao seu grande número.

A regulação de tensão nas subestações é realizada com a ajuda de comutadores de derivação fora do circuito e interruptores de carga embutidos em transformadores de potência e autotransformadores. A regulagem por meio de chaves de desligamento é realizada com o transformador desconectado da rede elétrica (comutação sem excitação). Dispositivos de comutação em carga permitem a regulação da tensão de carga, ou seja, sem a necessidade de desconectar primeiro o transformador (autotransformador).

A regulação de tensão por meio do interruptor em carga dos transformadores de potência pode ser realizada de forma automática e manual. Além disso, dependendo da condição técnica dos transformadores (autotransformadores), para prolongar a vida útil dos interruptores em carga, pode-se seja tomada a decisão de regular a tensão exclusivamente no modo manual, com remoção preliminar da carga do transformador.Ao mesmo tempo, a capacidade de comutar os taps do comutador em carga é preservada e, no caso de necessidade de regulação rápida da tensão, esta operação pode ser realizada sem primeiro remover a carga do transformador.

Perdas de potência e energia

A transmissão de energia elétrica é inevitavelmente acompanhada de perdas de potência e energia em transformadores e linhas. Essas perdas devem ser cobertas por um aumento correspondente na capacidade de fornecimento de energia, o que leva a um aumento no investimento de capital para a construção do sistema de energia.

Além disso, as perdas de potência e energia causam consumo adicional de combustível nas usinas, o custo da eletricidade, aumentando assim o custo da eletricidade. Portanto, no projeto é necessário buscar a redução dessas perdas em todos os elementos da rede de transmissão de energia.

Veja também: Potência e perda de energia em circuitos elétricos e Medidas para reduzir perdas em redes elétricas

Operação paralela de sistemas de energia

Os sistemas elétricos de países ou seções separadas do sistema elétrico dentro de um país podem ser conectados uns aos outros e, como um todo, constituem um sistema elétrico interconectado.

Se dois sistemas de energia tiverem os mesmos parâmetros, eles podem funcionar em paralelo (sincronamente). A possibilidade de operação síncrona de dois sistemas de energia permite aumentar significativamente sua confiabilidade, pois no caso de um grande déficit de energia em um dos sistemas de energia, esse déficit pode ser coberto por outro sistema de energia.Ao conectar os sistemas elétricos de vários países, é possível exportar ou importar eletricidade entre esses países.

Mas se dois sistemas de energia tiverem algumas diferenças nos parâmetros elétricos, em particular a frequência da rede elétrica, se for necessário combinar esses sistemas de energia, sua conexão direta com operação paralela é inaceitável.

Nesse caso, eles saem da situação usando linhas de corrente contínua para transferir eletricidade entre sistemas de energia, o que permite combinar sistemas de energia não sincronizados caracterizados por diferentes frequências de rede.