Общие сведения. Основные определения

Система распределения и потребления электроэнергии, получаемой предприятием от энергосистемы, должна строиться таким образом, чтобы удовлетворялись основные требования потребителей электрической энергии: надежность, качество и экономичность электроснабжения.

Надежность электроснабжения достигается обеспечением бесперебойной работы всех элементов энергосистемы и электрических сетей, и применением целого ряда специальных технических устройств (релейной защиты и автоматики, автоматического включения резерва (АВР), автоматического повторного включения (АПВ)).

Качество электроснабжения определяется поддержанием на заданном уровне значений напряжения и частоты, а также ограничением в сети уровней высших гармоник, несинусоидальности и несимметрии напряжения.

Экономичность электроснабжения – это обеспечение надежного и качественного питания потребителей с наименьшими затратами.

Основным источником питания электроэнергией промышленных предприятий является энергосистема. Энергосистема – это совокупность электростанций, подстанций, электрических и тепловых сетей, а также установок потребителей электроэнергии и тепла, связанных общностью режимов производства, распределения и потребления электрической энергии и тепла.

На первых этапах развития электроэнергетики, электростанции работали изолированно, обслуживая отдельный район. Начало развития электроэнергетики бывшего СССР, связано с разработкой и реализацией плана ГОЭЛРО (Государственная комиссия по электрификации России, 1920г.), предусматривающего строительство 30 крупных электростанций. Развитие электроэнергетики страны в 1930-е годы характеризовалось началом формирования энергосистем (ЭС), т.е. объединением крупных электростанций. В дальнейшем энергосистемы были объединены в Единую энергетическую систему страны (ЕЭС).

Объединение изолированных электростанций в энергетические системы дает следующие преимущества:

- повышается надежность электроснабжения;

- улучшается использование генераторов станций за счет их более полной загрузки;

- уменьшается абсолютное количество резервных агрегатов;

- улучшается качество электроэнергии (т.е., в этом случае, легче обеспечить неизменность величины напряжения и частоты);

- появляется возможность согласования работы электростанций различных типов.

Упрощенная схема ЭС и структурная схема ЕЭС показаны, соответственно, на рис. 1.1 и рис 1.2.

Рис.1.1. Упрощенная схема энергосистемы

Рис. 1.2. Структурная схема ЕЭС

Часть энергосистемы, включающая в себя электростанции, электрические сети и установки потребителей электроэнергии составляет электрическуюсистему. Другими словами, электрическая система – это электрическая часть энергетической системы.

Электрическая сеть – это совокупность электрических линий и подстанций на определенной территории. Электрическая сеть предприятия объединяет понизительные и преобразовательные подстанции (ПС), распределительные подстанции, линии электропередачи (ЛЭП), электроприемники (ЭП) и является продолжением электрической системы.

Электрическая линия – система проводов или кабелей, предназначенная для передачи электроэнергии от источника к потребителю.

Электростанцией называется промышленная установка, предназначенная непосредственно для производства электроэнергии (или также и тепловой энергии) путем преобразования других видов энергии (тепловой, ядерной, гидравлической, ветровой и т.д.).

Прием, преобразование и передача электроэнергии (ЭЭ) происходит на подстанциях. Электрическая ПС – это электроустановка, состоящая из силовых трансформаторов(или других преобразователей ЭЭ выпрямителей, инверторов и т.п.), распределительных устройств (РУ), устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств.

Распределение поступающей электроэнергии без трансформации выполняется на РП.

Приемник электроэнергии (ЭП) представляет собой устройство, в котором ЭЭ используется в производственных и бытовых целях.

Рассмотрим упрощенную принципиальную схему электроснабжения промышленного предприятия, показанную на рис. 1.3.

Источниками питания здесь являются: ГРУ 10 кВ ТЭЦ; ГПП-1 110/10 кВ и ГПП-2 220/10 кВ. Связь с энергосистемой осуществляется по ЛЭП 110 кВ и ЛЭП 220 кВ.

Передача электроэнергии от источника питания к потребителям осуществляется ступенчато. В данном случае имеется 2 ступени:

- первая ступень – передача (распределение) ЭЭ между цехами осуществляется на напряжении 10 кВ;

- вторая ступень – распределение ЭЭ внутри цехов производится на напряжении 10 кВ и 0,4 кВ.

Это упрощенная схема. На действующих предприятиях ступеней напряжения больше (110, 35, 10, 6, 0,66, 0,4 кВ).

Межцеховые (распределительные) и внутрицеховые сети составляют внутреннюю систему электроснабжения предприятия. Под внешним электроснабжением понимают часть сети энергосистемы, которая обеспечивает подачу ЭЭ на приемные подстанции предприятия, т.е. питающие линии. В данном случае – это ЛЭП 1 и ЛЭП 2. В качестве питающего напряжения могут использоваться разные классы: 35, 110, 154, 220, 330 кВ.

Рис. 1.3. Схема распределения электроэнергии металлургического завода