Како функционише електрична мрежа

Електрична мрежа — скуп електричних инсталација за пренос и дистрибуцију електричне енергије, који се састоји од трафостаница, дистрибутивних уређаја, жица, надземних и кабловских водова који раде на одређеном подручју. Могућа је и друга дефиниција: скуп трафостаница и дистрибутивних уређаја и електричних водова који их повезују, који се налазе на територији округа, насеља, потрошача електричне енергије.

Електране у Русији су обједињене у федерални електроенергетски систем, који је извор електричне енергије за све њене кориснике. Пренос и дистрибуција електричне енергије врши се уз помоћ надземних далековода који прелазе целу земљу. Да би се смањили губици при преносу електричне енергије, у далеководима се користе веома високи напони — десетине и (чешће) стотине киловолти.

Због своје исплативости, приликом преноса енергије, проналазак који је изумео руски инжењер М.О. Доливо-Доброволски је трофазни систем наизменичне струје у коме се електрична енергија преноси помоћу четири жице.Три од ових жица се називају линија или фаза, а четврта неутрална или једноставно неутрална.

Потрошачи електричне енергије пројектовани су за нижи напон од напона у електроенергетском систему. Напон се смањује у две фазе. Прво, на трафостаници са степеницама, која је део електроенергетског система, напон се спушта на 6-10 кВ (киловолти). Даље снижавање напона се одвија на трансформаторске подстанице… Њихове познате стандардне „трансформаторске кабине“ су разбацане по фабрикама и стамбеним подручјима. Након трафостанице, напон пада на 220-380 В.

Напон између линијских проводника трофазног система наизменичне струје назива се линијски напон. Номинално р.м.с. вредност мрежног напона у Русији је једнако 380 В (волти). Напон између неутралног и било ког линијског проводника назива се фаза. Три пута је мањи од линеарног корена. Његова номинална вредност у Русији је 220 В.

Извор енергије за електроенергетски систем су трофазни алтернатори уграђени у електране. Сваки од намотаја генератора индукује линијски напон. Намотаји су симетрично смештени око обима генератора. Сходно томе, линијски напони су фазно померени један у односу на други. Овај фазни помак је константан на 120 степени.

Трофазни систем наизменичне струје

Након трансформаторске подстанице, напон се напаја потрошачима преко разводних ормана или (у предузећима) разводних тачака.

Неки потрошачи (електромотори, индустријска опрема, мејнфрејмови и моћна комуникациона опрема) су пројектовани за директно повезивање на трофазну електричну мрежу.На њих су спојене четири жице (не рачунајући заштитно уземљење).

Потрошачи мале снаге (лични рачунари, кућни апарати, канцеларијска опрема итд.) Пројектовани су за једнофазну електричну мрежу. На њих су спојене две жице (не рачунајући заштитно уземљење). У већини случајева, једна од ових жица је линеарна, а друга неутрална. Према стандарду, напон између њих је 220 В.

Горе наведене ефективне вредности напона не исцрпљују у потпуности параметре електричне мреже. Променљива електрична енергија такође карактерише учесталост. Номинална стандардна фреквенција у Русији је 50 Хз (Херц).

Стварне вредности напона и фреквенције електричне мреже могу се, наравно, разликовати од номиналних вредности.

Нови потрошачи електричне енергије су трајно прикључени на мрежу (повећавају се струја или оптерећење мреже) или се неки потрошачи искључују (као резултат тога, струја или оптерећење на мрежи се смањује). Како се оптерећење повећава, напон мреже опада, а како се оптерећење смањује, напон мреже расте.

Да би се смањио ефекат промене оптерећења на напон, у трафостаницама са степеницама постоји аутомат систем регулације напона… Дизајниран је да одржава константан (у одређеним границама и са одређеном тачношћу) напон када се оптерећење у мрежи промени. Регулација се врши узастопним пребацивањем намотаја снажних опадајућих трансформатора.

АЦ фреквенција постављена брзином ротације генератора у електранама.Како се оптерећење повећава, фреквенција има тенденцију благог смањења, систем управљања електраном повећава брзину протока радног флуида кроз турбину, а брзина генератора се враћа.

Наравно, ниједан регулациони систем (напон или фреквенција) не може да ради савршено, а у сваком случају корисник електричне мреже мора да прихвати нека одступања карактеристика мреже од номиналних вредности.

У Русији су стандардизовани захтеви за квалитет електричне енергије. ГОСТ 23875-88 даје дефиниције индикатори квалитета електричне енергије, а ГОСТ 13109-87 утврђује вредности ових индикатора. Овај стандард утврђује вредности индикатора на местима прикључка потрошача електричне енергије. За потрошача, то значи да може да захтева од електроенергетске организације да се утврђене норме не поштују негде у електроенергетском систему, већ директно у његовој утичници.

Најважнији показатељи квалитета електричне енергије су одступање напона од номиналне вредности, несинусни фактор напона, одступање фреквенције од 50 Хз.

Према стандарду, најмање 95% времена сваког дана, фазни напон треба да буде у опсегу од 209-231 В (одступање 5%), фреквенција треба да буде у границама 49,8-50,2 Хз, а коефицијент не- синусоидност не би требало да прелази 5%.

Преосталих 5 процената или мање времена сваког дана, напон може да варира од 198 до 242 В (одступање 10%), фреквенција од 49,6 до 50,4 Хз, а несинусни фактор не сме бити већи од 10%.Дозвољене су и јаче промене фреквенције: од 49,5 Хз до 51 Хз, али укупно трајање таквих промена не сме бити дуже од 90 сати годишње.

Прекиди струје су ситуације када индикатори квалитета електричне енергије за кратко време прелазе утврђене границе. Фреквенција може одступити за 5 Хз од номиналне вредности. Напон може пасти на нулу. Индикаторе квалитета треба вратити у будућности.

А. А. Лопукхин Непрекидна напајања без тајни