国のエネルギーシステム - 簡単な説明、さまざまな状況における仕事の特徴

この国のエネルギー システムは、発電所、昇圧および降圧配電変電所、電力および熱ネットワークなど、いくつかの要素の組み合わせです。

発電所は電気エネルギーと熱エネルギー（CHP 用）を生成します。電気エネルギー、 発電所によって生成される、昇圧変電所で必要な電圧値まで昇圧され、ネットワーク、特に主要な電気ネットワークに供給され、特定の地域、つまり電力システム内の企業によって消費されるエネルギー量に応じてさらに分配されます。国または別の地域。

この国のエネルギーシステムについて言えば、基幹ネットワークが領土全体に絡み合っています。幹線ネットワークには 220、330、750 kV の送電線が含まれており、数百 MW から数十 GW までの大規模な電力が流れます。

次の段階は、電圧 110 kV の地域、ノード変電所、大企業の変電所向けの高電圧幹線ネットワークの変革です。 110 kV グリッドを通る電力の流れは数十 MW 以内です。

110 kV 変電所では、電圧が 6、10、35 kV の人口密集地域やさまざまな企業の小規模なユーザー変電所に電力が配電されます。さらに、主電源電圧はユーザーが必要とする値まで低下します。これらが集落や小規模企業の場合、電圧は 380/220 V に下げられます。また、高電圧 6 kV で直接電力供給される大企業の設備もあります。

CHP (CHP) 電気エネルギーに加えて熱も発生し、その熱は建物や構造物の暖房に使用されます。火力発電所から供給される熱エネルギーは、熱ネットワークを通じて消費者に供給されます。

電源システムの特徴

電力システムの運用を考えるときは、電力の伝送プロセスに特別な注意を払う必要があります。電気エネルギーの生成と伝達は、複雑に相互関連するプロセスです。

電力システムでは、消費者によるエネルギーの生成、伝送、消費がリアルタイムで継続的に行われます。電力システムのボリューム内での電力の蓄積（蓄積）は行われないため、電力システムでは発電電力と消費電力のバランスが常に監視されます。

電力システムの特徴は、電気エネルギーが供給源から消費者にほぼ瞬時に伝達されることと、それを大量に蓄積することが不可能であることです。これらの特性は、電力の生産と消費のプロセスの同時性を決定します。

交流電気エネルギーの生産と消費において、どの瞬間においても生成電力と消費電力が等しいことは、生成電力と消費電力の有効電力と無効電力が等しいことと一致します。

したがって、電力システムの定常モードでは常に、発電所は需要家の電力と等しい電力を生成し、送電網でのエネルギー損失をカバーする必要があります。つまり、発電電力と消費電力のバランスを観察する必要があります。 。

無効電力バランスの概念は影響力に関連しています 無効電力、電気ネットワークの要素を介して電圧モードに送信されます。無効電力バランスが崩れると、ネットワーク内の電圧レベルが変化します。

通常、有効電力が不足している電力システムは、無効電力も不足しています。ただし、不足した無効電力を隣接する電力システムから転送するのではなく、この電力システムに設置された補償装置で生成する方が効率的です。

生産された電気エネルギーと消費された電気エネルギーの間のバランスの存在を示す主な指標の 1 つは次のとおりです。 ネットワーク周波数… ロシア、ベラルーシ、ウクライナ、そしてほとんどのヨーロッパ諸国の送電網の周波数は 50 Hz です。その国の電力系統の周波数が50Hz以内（許容誤差±0.2Hz）であれば、エネルギーバランスが保たれていることを意味します。

生成された電気、特にその有効成分が不足すると、電力不足が発生し、エネルギーバランスが崩れます。この場合、電気ネットワークの周波数が許容値を下回ります。電力システムの電力不足が大きくなるほど、周波数は低くなります。

エネルギーバランスが崩れる過程はエネルギーシステムにとって最も危険であり、これを初期段階で止めなければエネルギーシステムは完全に崩壊してしまいます。

配電変電所に電力が供給されない場合の電力システムの崩壊を防ぐために、緊急自動化が使用されます。 自動周波数アンロード (AChR) と非同期モード排除の自動化 (ALAR)。

AChR は、需要家の負荷の特定の部分を自動的にオフにし、電力システムのエネルギー不足を削減します。 ALAR は、電気ネットワーク内の非同期モードを自動的に検出して削除する高度な自動システムです。電力系統に電力不足が発生した場合、ALAR は AFC と連携して動作します。

電力システムのすべてのセクションで、駅や変電所のさまざまな機器の損傷、ケーブルや架空送電線の損傷、リレー保護や自動化装置の通常動作の中断など、さまざまな緊急事態が発生する可能性があります。ユーザーの好みに応じて 電力信頼性カテゴリ.

電圧変動特性

電力システムの電圧は、すべての領域で正常な電圧値が確保されるように調整されます。エンドユーザーの電圧調整は、大規模な変電所から得られる平均電圧値に従って行われます。

原則として、このような調整は一度実行され、その後、電圧は大きなノード、つまり地域の変電所で調整されます。これは、各需要家変電所の数が多いため、各需要家変電所の電圧を常に調整するのは現実的ではないためです。

変電所の電圧調整は、電力変圧器および単巻変圧器に組み込まれたオフサーキットタップ切換器および負荷スイッチの助けを借りて実行されます。オフサーキットスイッチによる調整は、変圧器が主電源から切り離された状態で実行されます（励起なしのスイッチング）。 負荷時スイッチング装置 つまり、最初に変圧器（単巻変圧器）を切断する必要がなく、負荷電圧の調整が可能になります。

電源変圧器の負荷時スイッチを使用した電圧調整は、自動と手動の両方で実行できます。また、変圧器（単巻変圧器）の技術的条件に応じて、負荷時スイッチの耐用年数を延ばすために、電圧調整を行うことができます。変圧器から事前に負荷を除去して、手動モードのみで電圧を調整することが決定されます。同時に、負荷時タップ切替器のタップを切り替える機能が維持され、急速な電圧調整が必要な場合には、最初に変圧器から負荷を取り外すことなくこの操作を実行できます。

電力とエネルギーの損失

電気エネルギーの伝送には、変圧器や送電線での電力損失とエネルギー損失が必然的に伴います。これらの損失は、対応する電力供給能力の増加によってカバーする必要があり、電力システム構築のための設備投資の増加につながります。

さらに、電力とエネルギーの損失により、発電所での追加の燃料消費、つまり電気代が発生し、それによって電気代が増加します。したがって、設計では、送電ネットワークのすべての要素でこれらの損失を削減するように努める必要があります。

以下も参照してください。 電気回路における電力とエネルギーの損失 と 電力ネットワークの損失を減らすための対策

電力系統の並列運転

国の電力システム、または国内の電力システムの個別のセクションを相互に接続し、全体として相互接続された電力システムを構成することができます。

2 つのエネルギー システムが同じパラメータを持つ場合、それらは並行して (同期して) 動作できます。 2 つの電力システムの同期動作の可能性により、一方の電力システムで大きな電力不足が発生した場合でも、この不足を別の電力システムでカバーできるため、信頼性を大幅に向上させることができます。複数の国の電力システムを接続することで、これらの国の間で電力を輸出入することができます。

しかし、2 つの電力システムの電気パラメータ、特に送電網の周波数に何らかの違いがある場合、これらの電力システムを組み合わせる必要がある場合、並列運転との直接接続は受け入れられません。

この場合、電力システム間の電力伝送に直流線を使用することでこの状況を回避します。これにより、異なる系統周波数を特徴とする非同期電力システムを組み合わせることが可能になります。