Hur elnätet fungerar

Elektriskt nätverk — en uppsättning elektriska installationer för överföring och distribution av elektrisk energi, bestående av transformatorstationer, distributionsanordningar, ledningar, luft- och kabelkraftledningar som fungerar i ett visst område. En annan definition är möjlig: en uppsättning transformatorstationer och distributionsanordningar och de elektriska ledningarna som förbinder dem, belägna på distriktets territorium, bosättning, elkonsument.

Kraftverk i Ryssland är förenade i det federala kraftsystemet, som är källan till elektrisk kraft för alla dess användare. Överföring och distribution av el sker med hjälp av luftledningar som korsar hela landet. För att minska förlusterna vid elöverföring används mycket höga spänningar — tiotals och (oftast) hundratals kilovolt — i kraftledningar.

På grund av dess kostnadseffektivitet, vid överföring av energi, uppfanns uppfinningen av den ryske ingenjören M.O. Dolivo-Dobrovolsky är ett trefas växelströmssystem där elektricitet överförs med hjälp av fyra ledningar.Tre av dessa ledningar kallas linje eller fas, och den fjärde kallas neutral eller helt enkelt neutral.

Elkonsumenter är konstruerade för en lägre spänning än spänningen i elsystemet. Spänningen reduceras i två steg. Först, vid nedtrappningsstationen, som är en del av kraftsystemet, trappas spänningen ner till 6-10 kV (kilovolt). Ytterligare sänkning av spänningen sker kl transformatorstationer… Deras välbekanta standard "transformatorbås" är utspridda i fabrikerna och bostadsområdena. Efter transformatorstationen sjunker spänningen till 220-380 V.

Spänningen mellan linjeledarna i ett trefas växelströmssystem kallas linjespänningen. Nominellt r.m.s. nätspänningsvärde i Ryssland är det lika med 380 V (volt). Spänningen mellan nollan och någon av linjeledarna kallas en fas. Den är tre gånger mindre än den linjära roten. Dess nominella värde i Ryssland är 220 V.

Energikällan för kraftsystemet är trefasgeneratorer installerade i kraftverk. Var och en av generatorns lindningar inducerar en linjespänning. Spolarna är symmetriskt placerade runt generatorns omkrets. Följaktligen är linjespänningarna fasförskjutna i förhållande till varandra. Denna fasförskjutning är konstant vid 120 grader.

Trefas AC-system

Efter transformatorstationen levereras spänningen till konsumenterna genom elcentraler eller (i företag) distributionspunkter.

Vissa konsumenter (elmotorer, industriell utrustning, stordatorer och kraftfull kommunikationsutrustning) är konstruerade för direkt anslutning till ett trefas elnät.Det finns fyra ledningar anslutna till dem (exklusive skyddsjorden).

Lågströmkonsumenter (persondatorer, hushållsapparater, kontorsutrustning, etc.) är designade för ett enfas elektriskt nätverk. Två ledningar är anslutna till dem (inte räknar skyddsjorden). I de flesta fall är en av dessa ledningar linjär och den andra är neutral. Enligt standarden är spänningen mellan dem 220 V.

Ovanstående rms-spänningsvärden förbrukar inte parametrarna för det elektriska nätverket helt. Variabel elektricitet kännetecknas också av frekvens. Den nominella standardfrekvensen i Ryssland är 50 Hz (Hertz).

De faktiska värdena för spänningen och frekvensen för det elektriska nätverket kan naturligtvis skilja sig från de nominella värdena.

Nya elförbrukare är permanent anslutna till nätet (strömmen eller belastningen på nätet ökar) eller vissa förbrukare kopplas bort (som ett resultat av detta minskar strömmen eller belastningen på nätet). När belastningen ökar sjunker nätspänningen och när belastningen minskar ökar nätspänningen.

För att minska effekten av laständring på spänningen finns i nedtrappade transformatorstationer en automat spänningsregleringssystem… Den är utformad för att upprätthålla en konstant (inom vissa gränser och med en viss noggrannhet) spänning när belastningen i nätverket ändras. Reglering utförs genom att upprepade gånger byta lindningarna på kraftfulla nedtrappningstransformatorer.

AC frekvens ställs av rotationshastigheten för generatorer i kraftverk.När belastningen ökar tenderar frekvensen att minska något, kraftverkets styrsystem ökar flödeshastigheten för arbetsvätskan genom turbinen och generatorhastigheten återställs.

Naturligtvis kan inget reglersystem (spänning eller frekvens) fungera perfekt, och i alla fall måste användaren av det elektriska nätverket acceptera vissa avvikelser av nätverkets egenskaper från de nominella värdena.

I Ryssland är kraven på kvaliteten på elektrisk energi standardiserade. GOST 23875-88 ger definitioner indikatorer för strömkvalitet, och GOST 13109-87 fastställer värdena för dessa indikatorer. Denna standard fastställer värdena för indikatorer vid anslutningspunkterna för elkonsumenter. För konsumenten innebär det att han kan kräva av kraftförsörjningsorganisationen att de fastställda normerna inte respekteras någonstans i elsystemet, utan direkt i hans uttag.

De viktigaste indikatorerna för strömkvalitet är spänningsavvikelse från det nominella värdet, icke-sinusformad spänningsfaktor, frekvensavvikelse från 50 Hz.

Enligt standarden, minst 95 % av tiden varje dag, ska fasspänningen ligga i intervallet 209-231 V (avvikelse 5 %), frekvensen bör ligga inom 49,8-50,2 Hz och koefficienten för icke- sinusformaditeten bör inte överstiga 5 %.

De återstående 5 procenten eller mindre av tiden varje dag kan spänningen variera från 198 till 242 V (avvikelse 10 %), frekvensen från 49,6 till 50,4 Hz och den icke-sinusformade faktorn får inte vara mer än 10 %.Starkare förändringar i frekvens är också tillåtna: från 49,5 Hz till 51 Hz, men den totala varaktigheten av sådana förändringar får inte överstiga 90 timmar per år.

Strömavbrott är situationer när strömkvalitetsindikatorer under en kort tid överskrider fastställda gränser. Frekvensen kan avvika med 5 Hz från det nominella värdet. Spänningen kan sjunka till noll. Kvalitetsindikatorer bör återställas i framtiden.

A. A. Lopukhin Avbrottsfri strömförsörjning utan hemligheter