Введение
В настоящее время основными источниками электрической энергии служат разного рода электростанции, с помощью которых различные другие виды энергии преобразовываются в электрическую. По своим основным параметрам подобные электростанции можно поделить на несколько ключевых трупп:
— тепловые;
— атомные;
— гидроэлектростанции.
Тепловые электростанции функционируют за счет того, что в них происходит процесс сгорания угля, нефти или природного газа. Тепло, которое выделяется в ходе этого процесса, испаряет воду в котлах. Именно с помощью этого пара происходит вращение ротора генераторов. В них механическая энергия переходит в электрическую.
Атомные электростанции работают на аналогичном принципе, однако здесь используется совершенно иной тип топлива. В качестве топлива используются различного рода радиоактивные элементы, которые способны выделять тепло в процессе радиоактивного распада.
Гидроэлектростанции вообще не используют тепловую энергию в процессе своего функционирования. Здесь источником энергии, как это видно из их названия, служит движущаяся вода, которая и приводит в действие ротор генератора электрической энергии.
Кроме того, встречаются ветряные и гелиоэлектростанции, геотермальные, приливные и т. д. Однако в нашей стране использование подобных электростанций не слишком развито.
Тепловые электростанции классифицируют на две основные группы:
— конденсационные;
— теплофикационные.
Конденсационные электростанции функционируют таким образом, что в ходе их работы тепловая энергия практически полностью превращается в электрическую.
Теплофикационные электростанции (они же теплоэлектроцентрали или ТЭЦ) превращают тепловую энергию в электрическую, но делают это частично, так как основная масса тепловой энергии тратится на то, чтобы снабжать теплом предприятия и жилые дома. Следует отметить, что конденсационные паротурбинные электростанции возводят, главным образом, там, где происходит добыча угля, торфа или горючих сланцев.
При возведении гидроэлектростанций решается не только проблема электроснабжения округи, но и в значительной степени улучшается ситуация, связанная с судоходством на реке, где строится такая электростанция. Помимо этого, гидроэлектростанция может быть использована для орошения земель, водоснабжения и в некоторых других областях человеческой деятельности.
Если же в районе отсутствуют запасы топлива, а также нет рек с приемлемыми ресурсами, которые необходимы для строительства гидроэлектростанций, то в этом случае сооружают атомные электростанции. Они функционируют на ядерном топливе, однако расход такого топлива крайне незначительный. Полученная электроэнергия доходит до потребителей по специальным линиям высокого напряжения (как правило, такие линии способны выдерживать напряжение 110 кВ, но бывает и больше). Перед тем как непосредственно попасть к потребителю, электроэнергия проходит через повышающие трансформационные подстанции.
Для того чтобы нагрузка между электростанциями была распределена как можно более равномерно, а также для более надежного снабжения потребителей электроэнергией используют параллельную работу электростанций на общую электрическую сеть. Она включает в себя непосредственно сами электростанции, линии электропередач, трансформационные подстанции, а также тепловые сети, которые объединены в единую систему с помощью общего режима производства и распределения как электрической, так и тепловой энергии. Подобные системы образуют одну общую электрическую сеть, которая охватывает целую республику, край или область.
Электросети используют для того, чтобы передавать и распределять электрическую энергию, которая идет к потребителям. Такие сети включают в себя распределительные устройства, а также специальные воздушные или кабельные линии, способные выдерживать различные напряжения. Запитываются данные сети через распределительное устройство генераторного напряжения электростанции или же через распределительные устройства вторичного напряжения, которые обычно размещают на понижающей подстанции.
Электрические сети могут быть двух разновидностей:
— постоянного тока;
— переменного тока.
Постоянный ток используется в сети железных дорог, метро, трамвайных и троллейбусных линиях, а также в некоторых предприятиях. Все остальные снабжаются за счет переменного тока, который обычно проводят трехфазным переменным током, а его частота составляет 50 Гц.
Гидрогенераторы и турбодефисы способны вырабатывать электроэнергию, напряжение которой может составлять 6, 10 или 20 кВ. Такую энергию транспортировать на значительные расстояния крайне невыгодно, так как будут достаточно большие потери. В связи с этим на специальных повышающих электроподстанциях данное напряжение увеличивается до 110, 220 и 550 кВ, только после этого электроэнергия передается на необходимое расстояние. Перед непосредственной передачей потребителю электроэнергия попадает в понижающие подстанции, где общее напряжение снижается до 35, 10 и 6 кВ.
Предприятия и целые города снабжаются электроэнергией за счет распределительных устройств и подстанций, которые должны, по возможности, находиться как можно ближе к потребителям.
Распределительное устройство предназначено для того, чтобы принимать и правильно распределять электроэнергию. Оно имеет в своей структуре коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, помимо этого в нем находятся разного рода вспомогательные устройства, например компрессорные, аккумуляторные и т. д. Также в распределительное устройство помещают защитные конструкции, автоматику и измерительные приборы.
Распределительные устройства по. своему типу могут делиться на две группы:
— открытые распределительные устройства — у них все оборудование находится под открытым небом;
— закрытые распределительные устройства — все составные элементы устанавливают в специальных помещениях.
Электроустановка, которая предназначена для того, чтобы преобразовывать и распределять электрическую энергию по потребителям, называется подстанцией. Она включает в себя трансформаторы, или преобразователи, энергии иного рода, распределительные устройства, а также устройства управления и вспомогательные конструкции. В зависимости оттого, на базе чего функционирует та или иная подстанция, она может быть одного из двух видов:
— трансформаторная;
— преобразовательная.
Если та или иная конструкция не входит в состав подстанции, но при этом она используется для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении, без проведения преобразования или трансформации, то это устройство принято именовать распределительным пунктом.
На то, каким будет качество электрической энергии, влияет постоянство частоты и стабильность напряжения в пределах нормы. При этом частота электрического тока задается электростанцией сразу для всей системы.
В зависимости от конфигурации сети общий уровень напряжения может меняться по мере того, как он будет подходить к потребителю, на него также будет оказывать непосредственное влияние условия загруженности оборудования и общий расход электрической энергии. Напряжение электрической сети и электрооборудования приведены к одному общему стандарту.
