Ako funguje elektrická sieť

Elektrická sieť — súbor elektrických inštalácií na prenos a distribúciu elektrickej energie, pozostávajúci z rozvodní, rozvodných zariadení, drôtov, nadzemných a káblových elektrických vedení pracujúcich v určitej oblasti. Je možná aj iná definícia: súbor rozvodní a distribučných zariadení a elektrických vedení, ktoré ich spájajú, umiestnené na území okresu, sídla, spotrebiteľa elektriny.

Elektrárne v Rusku sú združené vo federálnom energetickom systéme, ktorý je zdrojom elektrickej energie pre všetkých jeho užívateľov. Prenos a distribúcia elektriny sa uskutočňuje pomocou nadzemných elektrických vedení, ktoré prechádzajú celou krajinou. Na zníženie strát pri prenose elektriny sa v elektrických vedeniach používa veľmi vysoké napätie – desiatky a (častejšie) stovky kilovoltov.

Pre svoju hospodárnosť, pri prenose energie, vynález vynájdený ruským inžinierom M.O. Dolivo-Dobrovolsky je trojfázový systém striedavého prúdu, v ktorom sa elektrina prenáša pomocou štyroch vodičov.Tri z týchto vodičov sa nazývajú linka alebo fáza a štvrtý sa nazýva neutrálny alebo jednoducho neutrálny.

Spotrebitelia elektriny sú dimenzované na nižšie napätie ako je napätie v napájacej sústave. Napätie sa znižuje v dvoch stupňoch. Po prvé, v znižovacej rozvodni, ktorá je súčasťou energetického systému, sa napätie zníži na 6-10 kV (kilovoltov). Ďalšie znižovanie napätia prebieha pri trafostanice… Ich známe štandardné „transformátorové kabíny“ sú roztrúsené po továrňach a obytných oblastiach. Za transformátorovou stanicou napätie klesne na 220-380 V.

Napätie medzi linkovými vodičmi trojfázového striedavého systému sa nazýva sieťové napätie. Nominálne r.m.s. hodnota sieťového napätia v Rusku sa rovná 380 V (voltom). Napätie medzi nulou a ktorýmkoľvek z vodičov vedenia sa nazýva fáza. Je trikrát menší ako lineárny koreň. Jeho nominálna hodnota v Rusku je 220 V.

Zdrojom energie pre energetický systém sú trojfázové alternátory inštalované v elektrárňach. Každé z vinutí generátora indukuje sieťové napätie. Cievky sú symetricky umiestnené po obvode generátora. V súlade s tým sú sieťové napätia navzájom fázovo posunuté. Tento fázový posun je konštantný pri 120 stupňoch.

Trojfázový AC systém

Po transformátorovej stanici sa napätie dodáva spotrebiteľom cez rozvádzače alebo (v podnikoch) distribučné body.

Niektorí spotrebitelia (elektrické motory, priemyselné zariadenia, sálové počítače a výkonné komunikačné zariadenia) sú určené na priame pripojenie k trojfázovej elektrickej sieti.Sú k nim pripojené štyri vodiče (nepočítajúc ochrannú zem).

Spotrebitelia s nízkym príkonom (osobné počítače, domáce spotrebiče, kancelárske vybavenie atď.) Sú určené pre jednofázovú elektrickú sieť. K nim sú pripojené dva vodiče (nepočítajúc ochrannú zem). Vo väčšine prípadov je jeden z týchto vodičov lineárny a druhý neutrálny. Podľa normy je napätie medzi nimi 220 V.

Vyššie uvedené efektívne hodnoty napätia úplne nevyčerpajú parametre elektrickej siete. Variabilné elektriny charakterizované aj frekvenciou. Nominálna štandardná frekvencia v Rusku je 50 Hz (Hertz).

Skutočné hodnoty napätia a frekvencie elektrickej siete sa samozrejme môžu líšiť od nominálnych hodnôt.

Noví odberatelia elektriny sú trvalo pripojení k sieti (zvýši sa prúd alebo zaťaženie siete) alebo sa niektorí odberatelia odpoja (v dôsledku toho sa zníži prúd alebo zaťaženie siete). Keď sa zaťaženie zvyšuje, napätie siete klesá a keď sa zaťaženie znižuje, napätie siete sa zvyšuje.

Aby sa znížil vplyv zmeny zaťaženia na napätie, v znižovacích rozvodniach je automat systém regulácie napätia… Je navrhnutý tak, aby udržiaval konštantné (v určitých medziach as určitou presnosťou) napätie pri zmene zaťaženia v sieti. Regulácia sa vykonáva opakovaným spínaním vinutí výkonných znižovacích transformátorov.

Frekvencia striedavého prúdu nastavená rýchlosťou otáčania generátorov v elektrárňach.Keď sa zaťaženie zvyšuje, frekvencia má tendenciu mierne klesať, riadiaci systém elektrárne zvyšuje prietok pracovnej tekutiny cez turbínu a obnovuje sa rýchlosť generátora.

Samozrejme, žiadny regulačný systém (napätie alebo frekvencia) nemôže fungovať dokonale a v každom prípade musí užívateľ elektrickej siete akceptovať určité odchýlky charakteristík siete od nominálnych hodnôt.

V Rusku sú požiadavky na kvalitu elektrickej energie štandardizované. GOST 23875-88 uvádza definície indikátory kvality napájaniaa GOST 13109-87 stanovuje hodnoty týchto ukazovateľov. Táto norma stanovuje hodnoty ukazovateľov na miestach pripojenia spotrebiteľov elektriny. Pre spotrebiteľa to znamená, že môže od organizácie zásobovania energiou požadovať, aby zavedené normy neboli rešpektované niekde v elektrizačnej sústave, ale priamo v jeho zásuvke.

Najdôležitejšími ukazovateľmi kvality napájania sú odchýlka napätia od menovitej hodnoty, nesínusový faktor napätia, odchýlka frekvencie od 50 Hz.

Podľa normy, aspoň 95% času každý deň, fázové napätie by malo byť v rozsahu 209-231 V (odchýlka 5%), frekvencia by mala byť v rozmedzí 49,8-50,2 Hz a koeficient non- sínusoida by nemala presiahnuť 5 %.

Zvyšných 5 percent alebo menej času každý deň, napätie sa môže meniť od 198 do 242 V (odchýlka 10 %), frekvencia od 49,6 do 50,4 Hz a nesínusový faktor nesmie byť väčší ako 10 %.Povolené sú aj výraznejšie zmeny frekvencie: od 49,5 Hz do 51 Hz, ale celkové trvanie takýchto zmien nesmie presiahnuť 90 hodín za rok.

Výpadky napájania sú situácie, keď indikátory kvality napájania na krátky čas prekročia stanovené limity. Frekvencia sa môže líšiť o 5 Hz od menovitej hodnoty. Napätie môže klesnúť na nulu. V budúcnosti by sa mali obnoviť ukazovatele kvality.

A. A. Lopukhin Neprerušiteľné zdroje napájania bez tajomstiev