Лекция №1

Современное состояние энергетики и проблемы в области электрических сетей электростанций и подстанций

Народное хозяйство развитых стран, в том числе и России, ха­рактеризуется большим энерго- и электропотреблением, превы­шающим в 3…5 раз средние показатели по мировому сообществу в целом. Поскольку с уровнем потребления энергетических ресурсов корреляционно связаны комфортность жизни и величина валового национального продукта, то стремление многих стран к увеличе­нию энергопотребления является объективным фактором.

Российская энергосистема включает в себя различные типы электростанций. В табл.1 приведены основные сведения о наи­более крупных из них, заимствованные из обзора: «Энергетиче­ская политика Российской Федерации», выполненного Междуна­родным Энергетическим Агентством по результатам обследования состояния энергетики Российской Федерации и опубликованного в 1995 году.

По данным Департамента Гос. Энергонадзора и энергосбереже­ния Министерства промышленности и энергетики Российской Фе­дерации

По экспертным оценкам потребление электроэнергии в России к 2010 году должно возрасти до 1200 млрд. кВт·ч.

В области электроснабжения промышленных предприятий и других объектов имеют место свои специфические проблемы, к ко­торым можно отнести следующие:

1. Обеспечение требуемой  надежности  электроснабжения  и надлежащего качества электроэнергии при минимальных затратах.
2. Создание рациональных и достаточно гибких в эксплуатации схем, позволяющих обеспечивать оптимальные режимы электропотребления в нормальных условиях и близкие к ним в послеаварийных.
3. Повсеместное внедрение автоматизированных систем контроля и учета электропотребления (АСКУЭ).
4. Автоматизация управления системами электроснабжения.
5. Создание и применение систем автоматизированного проек­тирования (САПР) и др.

Основные понятия, термины и определения

Под электроснабжением согласно ГОСТ 19431-84 «Энергети­ка и электрификация. Термины и определения» понимается – обес­печение потребителей электрической энергией. Система электроснабжения (СЭС) предназначена для переда­чи, приема и распределения электроэнергии.

В системе электроснабжения можно выделить три вида электроустановок:

Электрической станцией называется предприятие, на котором группа электрических аппаратов объединены в единую систему для выработки электрической энергии.

На электрических станциях используются различные виды первичных энергоносителей (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и др.), которые с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуются в электрическую энергию.

По виду используемых первичных энергоносителей электростанции разделяются основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные и др.

 Приемником электроэнергии  (электроприемником, токоприемником) называется электрическая часть производственной установки, получающая электроэнергию от источника и преобразующая ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энер­гию электростатического и электромагнитного поля.

Электрооборудование производственных установок, преобразующая электрическую энергию в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энер­гию электростатического и электромагнитного поля называется приемником электроэнергии  (электроприемником, токоприемником).

По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются в зависимости от вида энергии, в который дан­ный приемник преобразует электрическую энергию: электродвига­тели приводов машин и механизмов; электротермические установки; электрохимические установки; установки электроосвещения; установки электростатического и электромагнитного поля, элект­рофильтры; устройства искровой обработки, устройства контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультра­звука и т.д.). Электроприемники характеризуются номинальными параметрами: напряжением, током, мощностью и др.

Совокупность электроприемников (ЭП) производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем (потребителем).

Совокупность электроприемников (ЭП) производственных установок присоединенных к распределительной электрических сетей и к общему пункту электропитания, называется электропотребителем (потребителем).

Совокупность электрических станций, линий электропередачи, подстанций, тепловых сетей и приемников, объединенных общим и непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой и электрической энергии, называется энергетической системой.

Часть энергетической системы, состоящая из генераторов, распределительных устройств, повышающих и понижающих подстанций, линий электрической сети и приемников электроэнергии, называют электроэнергетической системой.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из подстанций и распределительных устройств, соединенных линиями электропередачи, и работающая на определенной территории.

Электрическая сеть объекта электроснабжения, называемая системой электроснабжения объекта, является продолжением электрической системы. Система электроснабжения объекта объединяет понижающие и преобразовательные подстанции, распределительные пункты, ЭП и линии электропередач (ЛЭП).

Прием, преобразование и распределение электроэнергии происходят на подстанции – электроустановке, состоящей из трансформаторов или преобразователей электроэнергии, распределительных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств.

Распределение поступающей электроэнергии без ее преобразования или трансформации выполняется на распределительных подстанциях (РП).

Основные требования, предъявляемые к системам электроснабжения,

и факторы, влияющие на их формирование

Системы электроснабжения, как и любые другие сложные сис­темы, объекты должны отвечать определенным технико-экономи­ческим требованиям. Они должны:

а)          обладать минимальными затратами при обеспечении всех заданных технических показателей;

б)          обеспечивать требуемую надежность;

в)          быть удобны в эксплуатации и безопасны в обслуживании;

г)          обеспечивать надлежащее качество электроэнергии;

д)          обладать гибкостью, обеспечивающей оптимальные режи­мы эксплуатации;

е)          позволять осуществление реконструкции без существенного удорожания первоначального варианта.

При построении СЭС необходимо учитывать большое число различных факторов. К ним относятся:

а)         потребляемая мощность;

б)        категория надежности питания;

в)         характер графиков нагрузок потребителей;

г)         размещение электрических нагрузок на плане, т.е. по территории предприятия;

д)        условия окружающей среды (помещений, грунта, воздуха);

е)         напряжение и другие характеристики электроприемников;

ж)       местоположение и параметры источников питания;

з)         требования энергоснабжающей организации;

и)        перспективный план развития электрификации района;

к)         возможность кооперирования с другими предприятиями;

л)        наземные и подземные коммуникации;

м)        другие факторы (перегрузочная способность оборудования, возможность роста нагрузок и т.д.).

Каждый из перечисленных требований и факторов оказывает определенное влияние на формирование СЭС.

Система электроснабжения современного предприятия

Электроснабжение – обес­печение потребителей электрической энергией. Под потребителя­ми подразумеваются предприятия, организации и т.д., электропри­емники которых присоединены к электрическим сетям и использу­ют электрическую энергию (ЭЭ).

Все множество электроприемников предприятий и организа­ций по своему функциональному назначению принято делить на четыре группы:

-        электропривод;

-        электротехнологические установки;

-        электрическое освещение;

-        устройства управления и обработки информации.

Первые две группы принято называть силовыми электропри­емниками.

В зависимости от профиля деятельности предприятия доля участия указанных групп в общем балансе электропотребления предприятия не одинакова и колеблется в широких пределах. Последняя группа ЭП, с точки зрения электропотребления, ничтожна по сравнению с тремя пер­выми. Выделение их в отдельную группу объясняется особыми требованиями к их системам электроснабжения в части обеспече­ния надежности электроснабжения и качества электроэнергии.

Систему электроснабжения современного среднего и крупного предприятия можно рассматривать как сложную систему, состоя­щую из подсистем внешнего, внутризаводского и внутрицехового электроснабжений. На рис.1 показана примерная структурная схема СЭС промышленного предприятия.

Часть системы внешнего электроснабжения, рас­положенная между источником и главной понизительной подстан­цией (ГПП), называется точкой балансовой принадлежности сетей предприятия и энергосистемы.

Чаще всего СЭС являются централизованными и значительно реже – автономными. Первые из них подключаются к электрическим сетям энергоснабжающих организаций, а вторые питаются только от внутренних источников. Систему электроснабжения предприятия вместе с его электро­приемниками принято называть электрохозяйством предприятия.

Рис.1. Принципиальная структура системы электроснабжения предприятия