El sistema energético del país: una breve descripción, características del trabajo en diferentes situaciones.
El sistema energético del país es una combinación de varios elementos: centrales eléctricas, subestaciones de distribución elevadoras y reductoras, redes eléctricas y térmicas.
Las centrales eléctricas producen energía eléctrica y térmica (para cogeneración). Energía eléctrica, generado por centrales eléctricas, se aumenta al valor de voltaje requerido en las subestaciones elevadoras y se alimenta a la red, en particular a las redes eléctricas principales, donde se distribuye de acuerdo con la cantidad de energía consumida por una determinada región, una empresa dentro del sistema eléctrico de un país o una región separada.
Si hablamos del sistema energético del país, las redes troncales enredan todo su territorio. Las redes troncales incluyen líneas de 220, 330 y 750 kV, a través de las cuales fluyen grandes flujos de energía, desde varios cientos de MW hasta decenas de GW.
La siguiente etapa es la transformación de redes troncales de alto voltaje para subestaciones regionales, nodales, subestaciones de grandes empresas con un voltaje de 110 kV. La energía fluye dentro del flujo de decenas de MW a través de redes de 110 kV.
En las subestaciones de 110 kV, la electricidad se distribuye a subestaciones de usuarios más pequeños en áreas pobladas y varias empresas con voltajes de 6, 10, 35 kV. Además, la tensión de red se reduce a los valores requeridos por el usuario. Si se trata de asentamientos y pequeñas empresas, entonces el voltaje se reduce a 380/220 V. También hay equipos de grandes empresas industriales que funcionan directamente con alto voltaje de 6 kV.
cogeneración (cogeneración) además de energía eléctrica, generan calor, que se utiliza para calentar edificios y estructuras. La energía térmica suministrada por la central térmica se distribuye a los consumidores a través de redes de calor.
Características del sistema de potencia
Al considerar la operación del sistema de potencia, se debe prestar especial atención a los procesos de transmisión de energía eléctrica. La generación y transmisión de energía eléctrica es un proceso complejo interrelacionado.
En el sistema eléctrico de potencia, la generación, transmisión y consumo de energía por parte de los consumidores se realiza de manera continua, en tiempo real. La acumulación de electricidad (acumulación) en los volúmenes del sistema eléctrico no tiene lugar, por lo tanto, el equilibrio entre la electricidad generada y la consumida se monitorea constantemente en el sistema eléctrico.
La peculiaridad de los sistemas de energía eléctrica es la transferencia casi instantánea de energía eléctrica de las fuentes a los consumidores y la imposibilidad de acumularla en cantidades significativas. Estas propiedades determinan la simultaneidad del proceso de producción y consumo de electricidad.
En la producción y consumo de energía eléctrica en corriente alterna, la igualdad de energía eléctrica generada y consumida en cualquier instante de tiempo corresponde a la igualdad de potencia activa y reactiva generada y consumida.
Por lo tanto, en cualquier momento del tiempo en el modo estacionario del sistema de potencia, las centrales eléctricas deben generar potencia igual a la potencia de los consumidores y cubrir las pérdidas de energía en la red de transmisión de energía, es decir, se debe observar el equilibrio de potencia generada y consumida. .
El concepto de balance de potencia reactiva está relacionado con la influencia Poder reactivo, transmitida a través de los elementos de la red eléctrica, al modo tensión. La interrupción del balance de potencia reactiva conduce a un cambio en el nivel de voltaje en la red.
Por lo general, los sistemas de potencia que son deficientes en potencia activa también son deficientes en potencia reactiva. Sin embargo, es más eficiente no transferir la energía reactiva faltante de los sistemas eléctricos vecinos, sino generarla en los dispositivos de compensación instalados en este sistema eléctrico.
Uno de los principales indicadores de la presencia del equilibrio entre la energía eléctrica producida y consumida es frecuencia de la red… La frecuencia de la red eléctrica en Rusia, Bielorrusia, Ucrania y en la mayoría de los países europeos es de 50 Hz.Si la frecuencia del sistema eléctrico del país está dentro de los 50 Hz (tolerancias ± 0,2 Hz), significa que se observa el balance energético.
En caso de déficit de la electricidad generada, en particular de su principio activo, se produce un déficit de potencia, es decir, se altera el balance energético. En este caso, hay una disminución en la frecuencia de la red eléctrica por debajo del valor permitido. Cuanto mayor es el déficit de electricidad en el sistema eléctrico, menor es la frecuencia.
El proceso de ruptura del equilibrio energético es el más peligroso para el sistema energético, y si no se detiene en la etapa inicial, se producirá el colapso total del sistema energético.
Para evitar el colapso del sistema eléctrico ante la ausencia de energía en las subestaciones de distribución, se utiliza la automatización de emergencia — descarga automática de frecuencia (AChR) y automatización de eliminación de modo asíncrono (ALAR).
AChR apaga automáticamente una cierta parte de la carga de los consumidores, lo que reduce el déficit de energía en el sistema de energía. ALAR es un sofisticado sistema automático que detecta y elimina automáticamente los modos asíncronos en las redes eléctricas. En caso de falta de energía en el sistema eléctrico, ALAR trabaja en conjunto con AFC.
En todas las secciones del sistema de potencia, son posibles diversas situaciones de emergencia: daños en varios equipos en estaciones y subestaciones, daños en cables y líneas eléctricas aéreas, interrupción del funcionamiento normal de los dispositivos de protección y automatización de relés, etc. usuarios de acuerdo con sus categoría de confiabilidad de energía.
Características de regulación de tensión
El voltaje en el sistema de energía se regula de tal manera que se garanticen valores de voltaje normales en todas las áreas. La regulación de voltaje del usuario final se realiza de acuerdo con los valores de voltaje promedio obtenidos de las subestaciones más grandes.
Como regla general, dicho ajuste se lleva a cabo una vez, luego el voltaje se ajusta en nodos grandes: subestaciones regionales, ya que no es práctico ajustar constantemente el voltaje de cada subestación de consumo debido a su gran número.
La regulación de voltaje en las subestaciones se lleva a cabo con la ayuda de cambiadores de tomas fuera de circuito e interruptores de carga integrados en transformadores de potencia y autotransformadores. La regulación mediante interruptores de corte se realiza con el transformador desconectado de la red (conmutación sin excitación). Dispositivos de conmutación bajo carga permitir la regulación de la tensión de carga, es decir, sin necesidad de desconectar previamente el transformador (autotransformador).
La regulación de tensión mediante el interruptor en carga de los transformadores de potencia se puede realizar tanto de forma automática como manual, además, dependiendo del estado técnico de los transformadores (autotransformadores), con el fin de prolongar la vida útil de los interruptores en carga, se puede Se toma la decisión de regular el voltaje exclusivamente en modo manual, con eliminación preliminar de la carga del transformador.Al mismo tiempo, se conserva la capacidad de cambiar las tomas del cambiador de tomas en carga y, en caso de que sea necesaria una regulación rápida de voltaje, esta operación se puede realizar sin quitar primero la carga del transformador.
Pérdidas de potencia y energía.
La transmisión de energía eléctrica está inevitablemente acompañada de pérdidas de potencia y energía en transformadores y líneas. Estas pérdidas deben ser cubiertas por un aumento correspondiente en la capacidad de suministro de energía, lo que conduce a un aumento en la inversión de capital para la construcción del sistema de energía.
Además, las pérdidas de potencia y energía provocan un consumo adicional de combustible en las centrales eléctricas, el costo de la electricidad, lo que aumenta el costo de la electricidad. Por lo tanto, en el diseño es necesario esforzarse en reducir estas pérdidas en todos los elementos de la red de transmisión de energía.
Ver también: Pérdida de potencia y energía en circuitos eléctricos. y Medidas para reducir pérdidas en redes eléctricas
Operación en paralelo de sistemas de potencia.
Los sistemas eléctricos de países o secciones separadas del sistema eléctrico dentro de un país pueden conectarse entre sí y en su conjunto constituir un sistema eléctrico interconectado.
Si dos sistemas de energía tienen los mismos parámetros, pueden funcionar en paralelo (sincrónicamente). La posibilidad de operación síncrona de dos sistemas de energía permite aumentar significativamente su confiabilidad, porque en caso de un gran déficit de energía en uno de los sistemas de energía, este déficit puede ser cubierto por otro sistema de energía.Al conectar los sistemas eléctricos de varios países, es posible exportar o importar electricidad entre estos países.
Pero si dos sistemas de energía tienen algunas diferencias en los parámetros eléctricos, en particular la frecuencia de la red eléctrica, entonces si es necesario combinar estos sistemas de energía, su conexión directa con la operación en paralelo es inaceptable.
En este caso, salen de la situación utilizando líneas de corriente continua para transferir electricidad entre sistemas de energía, lo que hace posible combinar sistemas de energía no sincronizados caracterizados por diferentes frecuencias de red.