Передача электроэнергии

Лекция №25 Способы получения, передачи и использования электрической энергии. Классификация и схемы электрических сетей.

Передача электроэнергии

Электричество не относится к накопительным ресурсам. На сегодняшний день нет эффективных технологий, позволяющих аккумулировать энергию, выработанную генераторами, поэтому передача электроэнергии потребителям относится к актуальным задачам. В стоимость ресурса входят затраты на его производство, потери при транспортировке и расходы на монтаж и обслуживание ЛЭП. При этом от схемы передачи напрямую зависит эффективность системы электроснабжения.

Несмотря на то, что во внутренних сетях большинства потребителей, как правило, 220/380 В, электроэнергия передается к ним по высоковольтным магистралям и понижается на трансформаторных подстанциях. Для такой схемы работы есть весомые основания, дело в том, что наибольшая доля потерь приходится на нагрев проводов.

Мощность потерь описывает следующая формула

Q = I * R,

где I – сила тока, проходящего через магистраль, R – ее сопротивление.

Исходя из приведенной формулы можно заключить, что снизить затраты можно путем уменьшения сопротивления в ЛЭП или понизив силу тока. В первом случае потребуется увеличивать сечения провода, это недопустимо, поскольку приведет к существенному удорожанию электропередающих магистралей. Выбрав второй вариант, понадобится увеличить напряжение, то есть, внедрение высоковольтных ЛЭП приводит к снижению потерь мощности.

Осуществить передачу электроэнергии можно двумя способами:

– методом прямой передачи;

– преобразуя электричество в другой вид энергии.

В первом случае электроэнергия передается по проводникам, в качестве которых выступает провод или токопроводящая среда. В воздушных и кабельных ЛЭП применяется именно этот метод передачи. Преобразование электричества в другой вид энергии открывает перспективы беспроводного снабжения потребителей. Это позволит отказаться от линий электропередач и, соответственно, от расходов, связанных с их монтажом и обслуживанием.

Ниже на рисунке представлены типовые схемы, передачи электроэнергии от электростанции до потребителя: 1 – радиальная схема, на одном конце линии находится электростанция производящая энергию, на втором – потребитель или распределительное устройство; 2 – магистральный вариант радиальной схемы, отличие от предыдущего варианта заключается в наличии отводов между начальным и конечным пунктами передачи; 3 – магистральная схема с питанием на обоих концах ЛЭП; 4 – кольцевой тип конфигурации; 5 – магистраль с резервной линией (двойная магистраль); 6 – сложнозамкнутый вариант конфигурации (подобные схемы применяются при подключении ответственных потребителей)

Теперь рассмотрим более подробно радиальную схему для передачи вырабатываемой электроэнергии по ЛЭП переменного и постоянного тока.

Схемы передачи электроэнергии к потребителям при использовании ЛЭП с переменным (А) и постоянным (В) током: 1 – генератор, где вырабатывается я электроэнергия с синусоидальной характеристикой; 2 – подстанция с повышающим трехфазным трансформатором; 3 – подстанция с трансформатором, понижающим напряжение трехфазного переменного тока; 4 – отвод для передачи электроэнергии распределительному устройству; 5 – выпрямитель, то есть устройство преобразующее трехфазный переменный ток в постоянный; 6 – инверторный блок, его задача сформировать из постоянного напряжение синусоидальное.

Как видно из схемы (А), с источника энергии электричество подается на повышающий трансформатор, затем при помощи воздушных линий электропередач производится транспортировка электроэнергии на значительные расстояния. В конечной точке линия подключается к понижающему трансформатору и от него идет к распределителю.

Метод передачи электроэнергии в виде постоянного тока (рисунок В) от предыдущей схемы отличается наличием двух преобразовательных блоков (5 и 6).