Задачи развития электроэнергетических систем и сетей:

обеспечение балансов электроэнергии и мощности, надежного электроснабжения потребителей.

прогнозирование энергопотребления;

развитие генерирующих мощностей;

развитие системообразующих сетей и межсистемных связей;

развитие питающих сетей,

развитие распределительных сетей,

развитие систем диспетчерского управления, противоаварийного управления, релейной защиты, телемеханики.

Распределительные электрические сети - подсистема ЭЭС.

Основные задачи описания распределительных электрических сетей;

энерго-экономическая характеристика района электрических сетей;

прогнозирование электрической нагрузки на основе вероятностного анализа;

балансы активной и реактивной мощности;

разработка конкурентно-способных вариантов развития электрической сети;

расчет и анализ установившихся режимов;

регулирование напряжения и реактивной мощности.

Инвестиционная привлекательность их реконструкции и развития.

Лекция 2.

Классификация электрических сетей и их характеристика.

Цель лекции. Привести классификацию электрических сетей и дать их краткую характеристику.

План лекции

1. Признаки классификации электрических сетей.

2. Классификация по роду тока и напряжению.

3. Классификация по выполняемым функциям.

4. Классификация по характеру потребителей.

5. Классификация по конфигурации схемы сети и по размерам территории.

6. Классификация по отношению к помещениям.

По роду тока сети делятся на сети:

переменного и постоянного тока.

Линии электропередачи сверхвысокого напряжения

Линии электропередачи СВН являются межсистемными связями. Для них характерны большая протяженность (более 500 км) и значительная передаваемая мощность (более 500 МВА на одну цепь). В таких линиях применяют расщепление проводов.

Особенности ЛЭП сверхвысокого напряжения:

учет распределенности параметров и волновых свойств линии,

необходимость применения специальных устройств и мероприятий для управления режимом линии и увеличения пропускной способности линии.

Волновой характер передачи энергии совершается за счет движения результирующих волн напряжения и тока.

Основными характеристиками бегущей волны является фазовая скорость и длина волны.

Длиной волны называется расстояние между двумя соседними точками на линии, фазы колебаний которых отличаются на 2 .

Волновое сопротивление, определяющее токи прямой и обратной волн по соответствующим напряжениям, является функцией параметров линии, связанных с ее конструкцией.

Волновой длиной линии называется величина, характеризующая изменение фазы напряжения или тока при распространении волны от конца к началу линии.

Натуральная мощность течет по линии, когда сопротивление нагрузки на ее конце равно волновому сопротивлению.

Для ЛЭП СВН характерны большие зарядные мощности, поэтому подключают на концах линии и иногда посередине реакторы поперечной компенсации.

Линии свн на постоянном токе

преимущества:

предел передаваемой мощности по линии не зависит от ее длины и больше, чем у передачи переменного тока;

снимается понятие передела по статической устойчивости;

для таких линий достаточно 2 провода или одного, если в качестве второго использовать землю;

энергосистемы, связанные ЛЭП постоянного тока или вставками постоянного тока могут работать не синхронно или с различными частотами;

возможен реверс мощности.

Недостатки:

наличие выпрямительных устройств ведет к искажению качества электроэнергии; невозможен отбор мощности;

большая стоимость электропередачи.

По номинальному напряжению сети делятся на:

низковольтные (НН) до 1 кВ;

сети среднего напряжения (СН) (3-35 кВ);

сети высокого напряжения (ВН) (110-220 кВ);

сети сверхвысокого напряжения (СВН) (330-750 кВ);

сети ультравысокого напряжения (УВН) 1150 кВ.

Линии ВН и СН (6-220 кВ) служат для передачи больших мощностей на расстояния в сотни км. Линии 110-220 кВ служат для связи электростанций в системе и для распределения электроэнергии между потребителями на расстояния десятков км.

Линии НН соединяют энергетическую систему непосредственно с потребителями небольшой мощности. Они используются и вне энергосистемы прямой связи источников тока низкого напряжения с отдельными токоприемниками низковольтными сетями.

По выполненным функциям различают: системообразующие, питающие и распределительные сети.

Системообразующие сети напряжением 330 ÷ 1150 кВ осуществляют функции формирования объединенных энергосистем, объединяя мощные электростанции и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления, и одновременно обеспечивают передачу электроэнергии от мощных электростанций. Системообразующие сети осуществляют системные связи, т.е. связи очень большой длины между энергосистемами. Режимом системообразующих сетей управляет диспетчер объединенного диспетчерского управления (СО-ОДУ).

Основные преимущества объединения энергосистем:

1. Надежность работы. Если поврежден какой-то элемент (генератор, СТ или ЛЭП), то потребитель продолжает получать энергию от системы через другие неповрежденные элементы или при дефиците мощности в данной ЭС энергия может поступать по межсистемным связям от других энергосистем.

2. Использование несовмещения max нагрузок. У каждого потребителя или ЭС имеется свой max как по величине, так и по времени. В ОЭС использование этого несовмещения особенно эффективно. Например, если на Урале наступает ночь и электроосвещение отключается, то в Москве – вечер – в это время электроосвещение включается. Естественно, что высвободившуюся энергии в одной ЭС можно направить по ЛЭП в другую ЭС или туда, где есть в ней необходимость.

3. Меньшие резервы мощностей. В вязи с возможностью передачи мощности из одной ЭС в другую резервы мощностей в каждой системе могут быть сокращены, что дает большой экономический эффект.

4. Совместная работа тепло- и гидростанций. Такая работа позволяет шире использовать станции с дешевым топливом. Т.к., источник энергии на ГЭС является вода, а летом, когда воды много, целесообразно использовать ГЭС, чтобы экономить топливо на ТЭС.

5. Использование более крупных агрегатов. Один агрегат большей мощности дешевле, чем несколько мелких такой же суммарной мощности. Применение небольших агрегатов, которые устанавливались ранее для резервирования, в условиях ЭС и тем более ОЭС становится нецелесообразным.

6. Большая маневренность. Она дает возможность переключения или отключения линий трансформаторов и изменения путей их питания.

При создании объединенных энергетических систем можно уменьшить суммарную установленную мощность электростанций.

Максимум суммар­ной нагрузки системы меньше, чем сумма максимумов нагрузок от­дельных потребителей.

Это объясняется несовпадением отдельных максимумов из-за различных условий работы потребителей. В энер­гетических системах, охватывающих обширные географические рай­оны, несовпадение максимумов вызвано расположением потреби­телей в разных часовых поясах. Например, объединение потреби­телей, размещенных в европейской и сибирской частях страны, позволит получить более равномерный суммарный график но срав­нению с графиком нагрузки отдельных потребителей (рис. 1.5). Ус­тановленная мощность электростанций в системе должна быть до­статочной для покрытия максимальных нагрузок потребителей. Кроме того, исходя из требований, предъявляемых к надежности работы систем, должна предус­матриваться резервная мощ­ность генераторов. При парал­лельной работе электрических станций резервная мощность может быть уменьшена.

При объединении разных типов электростанций можно более полно использовать гидроэнергетические ресурсы.

Расход воды в реке колеблется в больших пределах. Для надеж­ного снабжения электроэнергией потребителей мощность гидро­электростанции (ГЭС) при изолированной ее работе нужно выби­рать исходя из обеспеченного расхода воды. В случае больших расходов часть воды пришлось бы сбрасывать мимо турбин.

Объединение нескольких электростанций разных видов позво­ляет повысить экономичность выработки электроэнергии.

Энергетические системы дают возможность согласованно рабо­тать тепловым и гидроэлектростанциям. В самом деле, в период не­достатка воды на ГЭС (зимой) выработка электроэнергии на них снижается и потребители обеспечиваются электроэнергией в боль­шей мере от ТЭС. Наоборот, летом при большом притоке воды ГЭС работают на полную мощность, а выработка электроэнергии ТЭС снижается. Это обеспечивает эконо­мию топлива и, следовательно, умень­шает себестоимость электроэнергии.

Электростанции, подключаемые к системе в часы наибольших (пиковых) нагрузок, называют пиковыми. (ГЭС и ГАЭС - гидроаккумулирующие электростанции).

Объединение энергосистем позволяет увеличить единичные мощ­ности агрегатов.

С возрастанием мощностей агрегатов улучшаются их техничес­кие характеристики и снижается удельная стоимость выработки электроэнергии.

Создание объединенных энергосистем позволяет повысить на­дежность электроснабжения потребителей.

Отдельные элементы системы (генераторы, трансформаторы, ЛЭП и др.) в результате аварий могут выходить из строя. В этих случаях часть потребителей может потерять питание. Применение устройств релейной защиты и ав­томатики является эффективным средством повышения надежнос­ти. Релейной защитой называется система устройств, которые производят отключение поврежденных элементов или частей сис­темы и локализуют аварию. К автоматическим устройствам отно­сятся устройства автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического ввода (включения) резерва (АВР).

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от ПС системообразующей сети и частично от шин 110-220 кВ электростанций к центрам питания (ЦП) распределительных сетей – районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнутые. Как правило, напряжение этих сетей ранее было 110-220 кВ. По мере роста плотности нагрузок, мощности электростанций и протяженности электросетей увеличивается напряжение распределительных сетей. В последнее время напряжения питающий сетей иногда бывает 330-500 кВ.

Районная ПС имеет обычно высшее напряжение 110-220 кВ и низшее напряжение 6-35 кВ. На этой ПС устанавливают трансформаторы позволяющие регулировать под нагрузкой (РПН) напряжение на шинах низшего напряжения. Эти шины ЦП распределительной сети, которая присоединена к ним.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных ПС к промышленным, городским, сельским потребителям.

По характеру потребителя сети делятся на:

промышленные,

городские

сельскохозяйственные.

По конфигурации сети делятся на :

Замкнутые;

разомкнутые.

Замкнутые сети делятся на:

простые замкнутые: кольцевые и сети с двухсторонним питанием,

сложнозамкнутые сети;

разомкнутые сети делятся на :радиальные,

магистральные,

разветвленные.

По размерам территории сети делятся на местные (напряжением до 35 кВ)

районные (напряжением 110-220 кВ)

региональные (напряжением 330 кВ и выше).

По отношению к помещениям сети делятся на:

внутренние ;

наружные.

Лекция 3.