Передача и распределение электрической энергии

Электроэнергетической системой называется электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи и потребления электроэнергии.

Электроэнергетической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных ЛЭП.

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии.

Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, измерительные приборы и др.

Воздушная ЛЭП — устройство для передачи электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях.

Главный путь уменьшения потерь мощности в проводах ЛЭП — это повышение напряжения в линии передачи. Причем чем длиннее линия электропередачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение.

Так, например, в городах электроэнергию при напряжении 220 В передают на расстояние не более 200 м, а при напряжении 6 кВ — на расстояние до 5 км. В высоковольтной ЛЭП Волжская ГЭС — Москва используют напряжение 500 кВ.

Между тем генераторы, устанавливаемые на электростанциях, рассчитаны на напряжение, не превышающее 16−20 кВ. Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генератора.

Поэтому при передаче энергии от мощных электростанций электрический ток по шинам поступает на трансформаторные повышающие подстанции. Они состоят из силовых трансформаторов, располагаемых обычно на открытом воздухе недалеко от генераторов, распределительного устройства и щита управления. После повышения напряжения на подстанции до 35, 110, 220, 500, 750 кВ энергия направляется в район потребителя на понижающие подстанции, где напряжение понижается до 6−10 кВ.

Высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП) — это в основном «воздушные» линии. Их делают из голых алюминиевых, сталеалюминиевых или медных проводов, укрепленных на гирляндах изоляторов, которые подвешиваются на металлических и железобетонных опорах. Расстояние между проводами выбирается с таким расчетом, чтобы была исключена возможность пробоя воздушного промежутка между проводами при раскачивании их ветром. По вершинам опор прокладываются заземленные стальные оцинкованные тросы. Они предназначены для предохранения линии от атмосферного электричества. Трос, расположенный над проводами, воспринимает на себя атмосферные электрические разряды и отводит электрические заряды в землю.

С понижающих подстанций по сети с напряжением 6−10 кВ энергия частично направляется к высоковольтным потребителям, частично на понижающие подстанции, где напряжение понижается до 220−380 В. Далее по сети с напряжением 220 и 380 В она подводится к потребителям.

На рисунке 2 представлена одна из возможных схем передачи и распределения электроэнергии от двух соединенных между собой электростанций (А и Б). Схема показана однолинейной, т. е. все три фазы линии передачи изображены одной линией. Часто понижение напряжения происходит в несколько этапов. На каждом этапе напряжение становится меньше, а охватываемая электрической сетью территория — шире.

Рис. 2.

При очень высоком напряжении между проводами начинается коронный разряд, приводящий к потерям энергии. Потери энергии на разряд могут превысить потери на нагревание. Кроме того, при высоком напряжении резко возрастают требования к изолирующим приспособлениям ЛЭП, что усложняет и удорожает ее. Все это сдерживает строительство ЛЭП.