Transmiterea energiei electrice de la centrala la consumator

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

De la sursele directe de generare la consumator, energia electrică trece prin multe puncte tehnologice. În același timp, purtătorii ei înșiși sub formă de linii cu conductori sunt esențiali în această infrastructură. În multe feluri, ele formează un sistem complex și pe mai multe niveluri de transport de energie electrică, în care consumatorul este veriga finală.

De unde vine electricitatea?

La prima etapă a procesului general de furnizare a energiei are loc generarea, adică producerea de energie electrică. Pentru aceasta, se folosesc stații speciale care produc energie din celel alte surse ale sale. Căldura, apa, lumina soarelui, vântul și chiar pământul pot fi folosite ca acestea din urmă. În fiecare caz, se folosesc stații generatoare care convertesc energia naturală sau generată artificial în energie electrică. Acestea pot fi centrale nucleare sau termice tradiționale și morile de vânt cu solarbaterii. Pentru transportul energiei electrice către majoritatea consumatorilor se folosesc doar trei tipuri de stații: centrale nucleare, termocentrale și hidrocentrale. În consecință, instalații nucleare, termice și hidrologice. Acestea generează aproximativ 75-85% din energie la nivel mondial, deși din cauza factorilor economici și mai ales de mediu există o tendință crescândă de reducere a acestui indicator. Într-un fel sau altul, aceste centrale electrice principale produc energie pentru transmiterea ei ulterioară către consumator.

Rețele de transport de energie electrică

Transportul energiei generate se realizează prin infrastructura de rețea, care este o combinație de diverse instalații electrice. Structura de bază pentru transportul energiei electrice către consumatori include transformatoare, convertoare și substații. Dar locul de frunte în acesta este ocupat de liniile electrice care conectează direct centralele electrice, instalațiile intermediare și consumatorii. În același timp, rețelele pot diferi unele de altele - în special, prin scop:

• Rețele publice. Furnizați instalații casnice, industriale, agricole și de transport.
• Comunicații de rețea pentru alimentare autonomă. Furnizați energie obiectelor autonome și mobile, care includ avioane, nave, stații nevolatile etc.
• Rețele de alimentare cu energie electrică a instalațiilor care efectuează operațiuni tehnologice individuale. La aceeași unitate de producție, pe lângă alimentarea principală cu energie electrică, poate fi prevăzută o linie pentru a menține operabilitatea unui anumitechipamente, transportoare, instalații de inginerie etc.
• Contactați liniile de alimentare. Rețele concepute pentru a furniza energie electrică direct vehiculelor în mișcare. Acest lucru se aplică tramvaielor, locomotivelor, troleibuzelor etc.

Clasificarea rețelelor de transport după dimensiune

Cele mai mari sunt rețelele principale care conectează sursele de generare a energiei cu centrele de consum din țări și regiuni. Astfel de comunicații se caracterizează prin putere mare (în cantitate de gigawați) și tensiune. La nivelul următor, există rețele regionale, care sunt ramuri de la liniile principale și, la rândul lor, au ei înșiși ramuri mai mici. Prin astfel de canale, electricitatea este transmisă și distribuită în orașe, regiuni, noduri mari de transport și câmpuri îndepărtate. Deși rețelele de acest calibru se pot lăuda cu performanțe mari de putere, principalul lor avantaj nu constă în volumul de aprovizionare cu resurse energetice, ci în distanța de transport.

La următorul nivel sunt rețelele regionale și interne. În cea mai mare parte, ele îndeplinesc și funcțiile de distribuire a energiei între consumatori specifici. Canalele raionale sunt alimentate direct din cele regionale, deservind zonele de blocuri urbane și rețelele satelor. În ceea ce privește rețelele interne, acestea distribuie energia în cartier, sat, fabrică și obiecte mai mici.

Substații în rețelele de alimentare cu energie

Între segmente separate ale liniilor de transport a energiei electrice sunt instalate transformatoare în format de substații. Sarcina lor principală este de a crește tensiunea pe fondul scăderii curentului. Și există, de asemenea, setări step-down care reduc indicatorul de tensiune de ieșire în condiții de creștere a intensității curentului. Necesitatea unei astfel de reglementări a parametrilor de electricitate pe drumul către consumator este determinată de necesitatea compensării pierderilor de rezistență activă. Faptul este că transmiterea energiei electrice se realizează prin fire cu o suprafață optimă a secțiunii transversale, care este determinată numai de absența unei descărcări corona și de puterea curentului. Imposibilitatea controlării altor parametri duce la necesitatea unor echipamente suplimentare de control sub forma aceluiași transformator. Dar există un alt motiv pentru care tensiunea ar trebui să crească în detrimentul stației. Cu cât acest indicator este mai mare, cu atât distanța de transmisie a energiei este, probabil, mai mare, menținând în același timp un potențial de putere ridicat.

Caracteristicile transformatoarelor digitale

Un tip modern de substație, permite controlul digital. Deci, un transformator standard de acest tip prevede includerea următoarelor componente:

• Camera de control operațional. Personalul de exploatare, printr-un terminal special conectat printr-o conexiune la distanță (uneori fără fir), controlează funcționarea stației în modurile grele și normale. Se poate aplicadispozitive auxiliare de automatizare, iar viteza de transmitere a comenzilor variază de la câteva minute la ore.
• Unitate de control anti-urgență. Acest modul este activat în cazul unor perturbări puternice pe linie. De exemplu, dacă transmiterea energiei electrice de la o centrală electrică la un consumator are loc în condiții de procese electromecanice tranzitorii (cu o oprire bruscă a propriei puteri, un generator, o scădere semnificativă a sarcinii etc.).
• Protecție releu. De regulă, un modul automat cu o sursă de alimentare independentă, a cărui listă de sarcini include controlul local al sistemului de alimentare prin detectarea și izolarea rapidă a părților defecte ale rețelei.

Instalații electrice auxiliare pe liniile electrice

Substația, pe lângă blocul de transformare, prevede prezența deconectatoarelor, separatoarelor, a dispozitivelor de măsurare și a altor dispozitive suplimentare. Ele nu sunt direct legate de complexul de control și funcționează implicit. Fiecare dintre aceste instalații este concepută pentru a îndeplini sarcini specifice:

• Separatorul deschide/închide circuitul de alimentare dacă nu există nicio sarcină pe firele de alimentare.
• Separatorul deconecteaza automat transformatorul de la retea pentru timpul necesar functionarii de urgenta a statiei. Spre deosebire de modulul de control, în acest caz, trecerea la faza de funcționare de urgență se realizează mecanic.
• Aparatele de măsurare determină vectorii de tensiune și curent la care electricitatea este transmisă de la sursă la consumator înmoment specific în timp. Acestea sunt, de asemenea, instrumente automate care sprijină contabilizarea erorilor metrologice.

Probleme în transmiterea energiei electrice

La organizarea și exploatarea rețelelor de alimentare cu energie electrică apar multe dificultăți de natură tehnică și economică. De exemplu, pierderile de putere de curent deja menționate datorate rezistenței în conductori sunt considerate cea mai importantă problemă de acest fel. Acest factor este compensat de echipamentele transformatoare, dar, la rândul său, necesită întreținere. Întreținerea tehnică a infrastructurii rețelei, prin care se transmite electricitatea la distanță, este, în principiu, costisitoare. Necesită costuri atât cu resursele materiale, cât și organizaționale, ceea ce afectează în cele din urmă creșterea tarifelor pentru consumatorii de energie. Pe de altă parte, echipamentele de ultimă generație, materialele pentru conductori și optimizarea proceselor de control încă permit reducerea unei părți a costurilor de operare.

Cine este consumatorul de energie electrică?

În mare măsură, cerințele pentru alimentarea cu energie sunt determinate de consumator. Și în această calitate pot acționa întreprinderile de producție, utilitățile publice, companiile de transport, proprietarii de cabane de țară, locuitorii clădirilor cu mai multe apartamente etc.. Principala diferență dintre diferitele grupuri de consumatori poate fi numită puterea liniei sale de alimentare. Conform acestui criteriu, toate canalele de transport de energie electrică către consumatori din diferite grupuri pot fiîmpărțit în trei tipuri:

• Până la 5 MW.
• De la 5 la 75 MW.
• De la 75 la 1 mie MW.

Concluzie

Desigur, infrastructura de alimentare cu energie de mai sus va fi incompletă fără un organizator direct al proceselor de distribuție a resurselor energetice. Participanții pieței angro de energie care dețin licența de furnizor corespunzătoare acționează ca o companie de furnizare. Se încheie un acord pentru serviciile de transport de energie electrică cu o organizație de vânzări de energie sau un alt furnizor care garantează furnizarea în perioada de facturare specificată. În același timp, sarcinile de întreținere și operare a infrastructurii de rețea, care oferă un anumit obiect de consum în temeiul contractului, pot fi în departamentul unei organizații terțe complet diferite. Același lucru este valabil și pentru sursa de producere a energiei.