Передача электроэнергии

Передача электрической энергии – один из основных видов деятельности ПАО «Россети Ленэнерго».

Услуги по передаче электрической энергии – комплекс организационно и технологически связанных действий, в том числе по оперативно-технологическому управлению, которые обеспечивают передачу электрической энергии через технические устройства электрических сетей в соответствии с обязательными требованиями.

Правовые основы экономических отношений в сфере электроэнергетики установлены Федеральным законом от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике». Он определяет полномочия органов государственной власти на регулирование этих отношений, основные права и обязанности субъектов электроэнергетики при осуществлении деятельности в сфере электроэнергетики (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и потребителей электрической энергии.

Общие принципы и порядок обеспечения недискриминационного доступа к услугам по передаче электроэнергии, а также принципы и порядок оказания этих услуг определены в Правилах недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 27.12.2004 № 861.

Недискриминационный доступ к услугам по передаче электрической энергии предусматривает обеспечение равных условий предоставления указанных услуг их потребителям независимо от организационно-правовой формы и правовых отношений с лицом, оказывающим эти услуги.

Потребителями услуг по передаче электрической энергии являются лица, владеющие на праве собственности или на ином законном основании энергопринимающими устройствами и (или) объектами электроэнергетики, технологически присоединенные в установленном порядке к электрической сети (в том числе опосредованно) субъекты оптового рынка электрической энергии, осуществляющие экспорт (импорт) электрической энергии, а также энергосбытовые организации и гарантирующие поставщики в интересах обслуживаемых ими потребителей электрической энергии

Услуги по передаче электрической энергии предоставляются сетевой организацией на основании договора о возмездном оказании услуг по передаче электрической энергии.

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с энергосбытовой организацией

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с потребителем

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии и мощности со смежной сетевой организацией

Основные принципы и методы регулирования цен (тарифов) в электроэнергетике, а также основания и порядок установления (пересмотра, применения) цен (тарифов) в электроэнергетике утверждены Постановлением Правительства Российской Федерации от 29.12.2011 № 1178 «О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике».

Правовые основы функционирования розничных рынков электрической энергии установлены Основными положениями функционирования розничных рынков, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442. Этим же документом установлены Правила организации учета электрической энергии на розничных рынках (раздел X). 

Основы регулирования отношений, связанных с введением полного или частичного ограничения режима потребления электрической энергии потребителям электрической энергии (мощности) — участникам оптового и розничных рынков электрической энергии, установлены Правилами полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442.

В соответствии с «Основными положениями функционирования розничных рынков электрической энергии», утвержденными Постановлением Правительства РФ от 4 мая 2012г. №442, субъектами розничных рынков, обеспечивающими поставки электрической энергии потребителям электрической энергии, являются:

— исполнители коммунальной услуги;

— гарантирующие поставщики;

— энергосбытовые, энергоснабжающие организации;

— производители электрической энергии (мощности) на розничных рынках;

— сетевые организации;

— субъекты оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, осуществляющие оперативно-диспетчерское управление на розничных рынках (системный оператор).

Данные субъекты электроэнергетики, в пределах своей ответственности, отвечают перед потребителями электрической энергии, приобретающими электрическую энергию (мощность) для собственных бытовых и (или) производственных нужд.

Потребители (юридические лица) заключают договоры электроснабжения с энергосбытовыми организациями (физические лица с исполнителем коммунальной услуги), в которых эти организации берут на себя ответственность за надежность обеспечения их электроэнергией и ее качество в соответствии с требованиями соответствующих технических регламентов и иными обязательными требованиями.

Таким образом, какие услуги по договору Вам оказывает одна из вышеперечисленных организаций — к такому субъекту энергетики необходимо обращаться по всем вопросам электроснабжения.

Для выполнения этих функций энергосбытовые организации заключают договоры оказания услуг по передаче электроэнергии с сетевыми организациями.

В частности, ПАО «Россети Ленэнерго» (как сетевая организация) оказывает услуги по передаче электрической энергии и осуществляет право заключения договоров оказания услуг по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и несет ответственность перед потребителями услуг по передаче электрической энергии согласно заключенному договору на оказание этих услуг.

Компания ПАО «Россети Ленэнерго» постоянно проводит работу по улучшению качества оказания услуг по передаче электроэнергии, в части повышения надежности электроснабжения и улучшения электромагнитной совместимости электрических сетей электроснабжения общего назначения ПАО «Россети Ленэнерго» с электрическими сетями потребителей электрической энергии. Это подтверждается соответствующими сертификатами на соответствие стандарту показателей и норм качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения). ПАО «Россети Ленэнерго» работает в соответствии с «Методическими указаниями по расчету уровня надежности и качества поставляемых товаров и оказываемых услуг для организации по управлению единой национальной (общероссийской) электрической сетью и территориальных сетевых организаций», утвержденными Приказом Минэнерго России от 29.11.2016 № 1256.

Для улучшения проводимой ПАО «Россети Ленэнерго» работы, в соответствии с действующим законодательством, а также в целях повышения качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, просим вас обращаться в адрес организации, с которой у вас заключен договор электроснабжения, т.е. в энергосбытовую организацию (гарантирующему поставщику).

При обращениях в адрес нашей компании энергосбытовых организаций, с которыми у ПАО «Россети Ленэнерго» заключен договор оказания услуг по передаче электроэнергии, необходимо предоставлять следующие сведения, которые должны иметь также и потребители:

1. Копии документов о технологическом присоединении, составляемые в процессе технологического присоединения энергопринимающих устройств к объектам электросетевого хозяйства, акт об осуществлении технологического присоединения, акт разграничения балансовой принадлежности электросетей, акт разграничения эксплуатационной ответственности сторон и, при необходимости, акт согласования технологической и аварийной брони электроснабжения потребителя электрической энергии (мощности).

2. Данные по компенсации реактивной мощности, релейной защите, управлению, автоматизации и диспетчеризации системы электроснабжения.

3. Описание дополнительных и резервных источников электроэнергии.

4. Фактическую нагрузку.

Отсутствие вышеуказанной информации значительно затрудняет работу ПАО «Россети Ленэнерго» по дальнейшему повышению качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, а также не позволяет проводить работы по уменьшению допустимого числа часов отключения в год, не связанного с неисполнением потребителем обязательств по соответствующим договорам и их расторжением, а также с обстоятельствами непреодолимой силы и иными основаниями, исключающими ответственность гарантирующих поставщиков, энергоснабжающих, энергосбытовых и сетевых организаций и иных субъектов электроэнергетики перед потребителем в соответствии с законодательством Российской Федерации и условиями договоров.

Обращаем ваше внимание, что согласно «Правилам полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии», утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 4 мая 2012г. №442, невыполнение потребителем электроэнергии условий договора, касающихся обеспечения функционирования устройств релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики, устройств компенсации реактивной мощности или подключение потребителем, к принадлежащим ему энергопринимающим устройствам, электропотребляющего оборудования, повлекшего нарушение характеристик технологического присоединения, указанных в документах о технологическом присоединении, являются обстоятельствами, при наступлении которых вводится режим ограничения потребления электрической энергии.

популярные способы и альтернативные варианты

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.

Высокое напряжение, как способ уменьшения потерь

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 = I² * R_л ,

где I – сила тока, проходящего через магистраль, R_Л – 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.

Классификация линий электропередач

В энергетике принято разделять ЛЭП на виды в зависимости от следующих показателей:

1. Конструктивные особенности линий, осуществляющих передачу электроэнергии. В зависимости от исполнения они могут быть двух видов:

• Воздушными. Передача электричества осуществляется с использованием проводов, которые подвешиваются на опоры. Воздушные линии электропередач
• Кабельными. Такой способ монтажа подразумевает укладку кабельных линий непосредственно в грунт или в специально предназначенные для этой цели инженерные системы. Обустройство блочной кабельной канализации

2. Вольтаж. В зависимости от величины напряжения ЛЭП принято классифицировать на следующие виды:

• Низковольтные, к таковым относятся все ВЛ с напряжением не более 1-го кВ.
• Средние – от 1-го до 35-ти кВ.
• Высоковольтные – 110,0-220,0 кВ.
• Сверхвысоковольтные – 330,0-750,0 кВ.
• Ультравысоковольтные — более 750-ти кВ. Ультравысоковольтная ЛЭП Экибастуз-Кокчетав 1150 кВ

3. Разделение по типу тока при передаче электричества, он может быть переменным и постоянным. Первый вариант более распространен, поскольку электростанции, как правило, оборудованы генераторами переменного тока. Но для уменьшения нагрузочных потерь энергии, особенно на большой дальности передачи, более эффективен второй вариант. Как организованы схемы передачи электричества в обоих случаях, а также преимущества каждого из них, будет рассказано ниже.
4. Классификация в зависимости от назначения. Для этой цели приняты следующие категории:

• Линии от 500,0 кВ для сверхдальних расстояний. Такие ВЛ связывают между собой отдельные энергетические системы.
• ЛЭП магистрального назначения (220,0-330,0 кВ). При помощи таких линий осуществляется передача электричества, вырабатываемого на мощных ГЭС, тепловых и атомных электростанциях, а также их объединения в единую энергосистему.
• ЛЭП 35-150 кВ относятся к распределительным. Они служат для снабжения электроэнергией крупных промышленных площадок, подключения районных распределительных пунктов и т.д.
• ЛЭП с напряжением до 20,0 кВ, служат для подключения групп потребителей к электрической сети.

Способы передачи электроэнергии

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 представлены перспективные беспроводные технологии, над совершенствованием которых ведутся работы.

Технологии беспроводной передачи электричества

К сожалению, на текущий момент возможности транспортировки электричества беспроводным способом сильно ограничены, поэтому об эффективной альтернативе методу прямой передачи говорить пока рано. Исследовательские работы в этом направлении позволяют надеяться, что в ближайшее время решение будет найдено.

Схема передачи электроэнергии от электростанции до потребителя

Ниже на рисунке представлены типовые схемы, из которых первые две относятся к разомкнутому виду, остальные — к замкнутому. Разница между ними заключается в том, что разомкнутые конфигурации не являются резервированными, то есть, не имеют резервных линий, которые можно задействовать при критическом увеличении электрической нагрузки.

Пример наиболее распространенных конфигураций ЛЭП

Обозначения:

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 ЛЕП переменного и постоянного тока.

Рис. 6. Схемы передачи электроэнергии к потребителям при использовании ЛЭП с переменным (А) и постоянным (В) током

Обозначения:

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 электироэнергии 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 ( В на рис.6) от предыдущей схемы отличается наличием двух преобразовательных блоков (5 и 6).

Закрывая тему раздела, для наглядности приведем упрощенный вариант схемы городской сети.

Наглядный пример структурной схемы электроснабжения

Обозначения:

1. Электростанция, где электроэнергия производится.
2. Подстанция, повышающая напряжение, чтобы обеспечить высокую эффективность передачи электроэнергии на значительные расстояния.
3. ЛЭП с высоким напряжением (35,0-750,0 кВ).
4. Подстанция с понижающими функциями (на выходе 6,0-10,0 кВ).
5. Пункт распределения электроэнергии.
6. Питающие кабельные линии.
7. Центральная подстанция на промышленном объекте, служит для понижения напряжения до 0,40 кВ.
8. Радиальные или магистральные кабельные линии.
9. Вводный щит в цеховом помещении.
10. Районная распределительная подстанция.
11. Кабельная радиальная или магистральная линия.
12. Подстанция, понижающая напряжение до 0,40 кВ.
13. Вводный щит жилого дома, для подключения внутренней электрической сети.

Передача электроэнергии на дальние расстояния

Основная проблема, связанная с такой задачей – рост потерь с увеличением протяженности ЛЭП. Как уже упоминалось выше, для снижения энергозатрат на передачу электричества уменьшают силу тока путем увеличения напряжения. К сожалению, такой вариант решения порождает новые проблемы, одна из которых коронные разряды.

С точки зрения экономической целесообразности потери в ВЛ не должны превышать 10%. Ниже представлена таблица, в которой приводится максимальная протяженность линий, отвечающих условиям рентабельности.

Таблица 1. Максимальная протяженность ЛЭП с учетом рентабельности (не более 10% потерь)

Напряжение ВЛ (кВ)	Протяженность (км)
0,40	1,0
10,0	25,0
35,0	100,0
110,0	300,0
220,0	700,0
500,0	2300,0
1150,0*	4500,0*

* — на текущий момент ультравысоковольтная ВЛ переведена на работу с напряжением в половину от номинального (500,0 кВ).

Постоянный ток в качестве альтернативы

В качестве альтернативы электропередачи переменного тока на большое расстояние можно рассматривать ВЛ с постоянным напряжением. Такие ЛЭП обладают следующими преимуществами:

• Протяженность ВЛ не влияет на мощность, при этом ее максимальное значение существенно выше, чем у ЛЭП с переменным напряжением. То есть при увеличении потребления электроэнергии (до определенного предела) можно обойтись без модернизации.
• Статическую устойчивость можно не принимать во внимание.
• Нет необходимости синхронизировать по частоте связанные энергосистемы.
• Можно организовать передачу электроэнергии по двухпроводной или однопроводной линии, что существенно упрощает конструкцию.
• Меньшее влияние электромагнитных волн на средства связи.
• Практически отсутствует генерация реактивной мощности.

Несмотря на перечисленные способности ЛЭП постоянного тока, такие линии не получили широкого распространения. В первую очередь это связано с высокой стоимостью оборудования, необходимого для преобразования синусоидального напряжения в постоянное. Генераторы постоянного тока практически не применяются, за исключением электростанций на солнечных батареях.

С инверсией (процесс  полностью противоположный выпрямлению) также не все просто, необходимо допиться качественных синусоидальных характеристик, что существенно увеличивает стоимость оборудования. Помимо этого следует учитывать проблемы с организацией отбора мощности и низкую рентабельность при протяженности ВЛ менее 1000-1500 км.

Кратко о свехпроводимости.

Сопротивление проводов можно существенно снизить, охладив их до сверхнизких температур. Это позволило бы вывести эффективность передачи электроэнергии на качественно новый уровень и увеличить протяженность линий для использования электроэнергии на большом удалении от места ее производства. К сожалению, доступные на сегодняшний день технологии не могут позволить использования сверхпроводимости для этих целей ввиду экономической нецелесообразности.

Список использованной литературы

• Герасименко А.А. Федин И.Т. «Передача и распределение электрической энергии» 2008
• Веникова В.А. «Электрические системы. Режимы работы электрических систем и сетей» 1998
• Дубинский, Г. Н. «Наладка устройств электроснабжения напряжением выше 1000В»  2014
• А. Куско, М. Томпсон «Сети электроснабжения. Методы и средства обеспечения качества энергии» 2012

Передача электроэнергии на большие расстояния

 

Передача новостей на большие расстояния всего пару сотен лет назад казалась чем-то из области фантастики. Время почтовых голубей, издревле использовавшихся римлянами, персами, и египтянами, прошло после изобретения телеграфной связи. С уверенностью можно сказать, что с передачей энергии на большие дистанции в те же периоды истории дела обстояли гораздо хуже. Проводники с высоким сопротивлением, низкое напряжение, серьезная коммерческая борьба за использование постоянного тока – лишь некоторые из факторов, тормозивших развитие электрических систем и сетей.

Ни для кого не секрет, что энергетику можно назвать достаточно консервативной отраслью. Если сравнивать скорость развития тепло- и электроэнергетики с прогрессом в информационных технологиях за одинаковые периоды времени, то разница чувствуется особенно резко. Окружающие нас сенсорные дисплеи с ультравысоким разрешением, искусственный интеллект, повсеместный и универсальный доступ к сети Интернет заметно развились с начала этого столетия. Однако опоры линий электропередачи (ЛЭП) до сих пор несут на себе тысячи километров сталеалюминиевыех проводов, перегрузки предотвращаются автоматическими выключателями, не сильно изменившимися за последние 70 лет. Суперпроводники, работающие при комнатной температуре, так и остались артефактами на страницах научных журналов и научно-популярной литературы. Чем же вызвана кажущаяся неповоротливость энергетики? Какие факторы на это влияют? И как вообще происходит передача электроэнергии на большие расстояния? Обо всем по порядку.

Как отмечалось выше, исторически сложилось, что изначально сторонников передачи электричества с использованием постоянного тока было больше. Такой перевес не был обусловлен точными расчетами, имела место пропаганда в СМИ и реклама. Почему же сейчас в контексте передачи электроэнергии мы слышим лишь о переменном токе?

Все начинается с электростанций. И для производителей, и для потребителей электроэнергии экономически выгодно иметь один централизованной источник энергии, а не множество разрозненных. От таких центров питания финансово целесообразно прокладывать ЛЭП к потребителям. Как известно, мощность (а в каждый момент времени по проводам передается именно мощность) равна произведению напряжения на ток. Для получения одной и той же мощности можно либо увеличить ток и снизить напряжение, либо сделать наоборот.

Случай с низким напряжением и высоким током очень неэффективный, при такой стратегии потери электроэнергии на длинных ЛЭП могут составлять 60 и более процентов. Случай с высоким напряжением и низким током гораздо более выгодный. При использовании постоянного тока увеличение уровня напряжения составляет серьезную проблему, а вот с переменным этого добиться очень просто. Трансформаторы – это электрические машины, преобразующие электрическую мощность с низкого напряжения в мощность с высоким напряжением. Чем длиннее ЛЭП, тем под более высоким напряжением находятся ее провода. Кроме того, бесчисленное количество заводов и предприятий используют электродвигатели. Двигатели постоянного тока в сравнении с двигателями переменного тока безусловно проигрывают: их КПД ниже, в них больше трущихся частей, их конструкция сложнее. Поэтому большинство электродвигателей в мире – это двигатели переменного тока.

Теперь, зная ответ на вопрос, почему победа осталась за переменным током, можно взглянуть на энергосистему с большей высоты. Различные электростанции в разных уголках планеты производят электричество. Говоря упрощенно, от электрогенераторов на станциях провода тянутся к трансформаторной подстанции (ТП), повышающей напряжение до 35, 110, 330, или 750 кВ. Провода на опорах оттуда тянутся к потребителям – в города и на заводы, где напряжение снова понижается на понижающих ТП до уровня, необходимого потребителю. Это напряжения в 0.4, 1, 10 кВ. Точка, в которой соединяются две и более ЛЭП, называется электрической подстанцией. Таким образом различные электростанции одной страны связываются в одну энергосистему, а энергосистемы разных стран – в объединенную энергосистему.

Трансформатор на подстанции

Передача энергии на большие расстояния – это всегда вопрос компромисса. Что выгоднее: строить новую электростанцию или прокладывать ЛЭП от существующих станций на огромное расстояние? Например, суммарная протяженность ЛЭП в Беларуси на начало 2019 года составляла почти 280 000 км. Где и как строить линию электропередачи? При монтаже опор огромное значение играет рельеф местности и характер грунта, а также наличие населенных пунктов, дорог и деревьев.

От потребляемой мощности зависит напряжение сети. От мощности, напряжения, и, как ни странно, погоды зависит выбор проводов, изоляторов и опор. При строительстве энергоемких предприятий надо решить: питаться от существующей подстанции или монтировать ТП в цеху? В целом при строительстве объектов решается вопрос о категории электроснабжения, то есть нужно ли прокладывать резервные линии и если да, то сколько? Отдельный и сложный вопрос представляет собой устойчивость энергосистемы, то есть ее способность функционировать, когда пропадает питание от электростанций или ЛЭП вследствие запланированного ремонта или аварии.  

Ротор турбогенератора

На данный момент принимается множество решений для модернизации энергосистем, например, привычные провода заменяют на алюминиевые с композитным тросом вместо стального. Это уменьшает провис проводов, увеличивает безопасную зону вокруг ЛЭП и их надежность. В целом же человечество еще не вышло на революционно новые методы производства и передачи электроэнергии.

Пожалуй, можно сказать, что в современном мире электроэнергетика находится на третьем месте после воздуха и воды. Миллионы километров проводов и кабелей смонтированы, огромные генераторы (диаметром до 16 метров) прочно закреплены на земной поверхности, это и объясняет вынужденную неповоротливость и стратегическую важность высоковольтной электроэнергетики.

Для обслуживания и проверки ЛЭП и электрических сетей существуют лаборатории электрофизических измерений. К таким, например, относится компания «ТМРсила-М», имеющая многолетний опыт работы в энергетике и сформированная из опытных специалистов.

 

Общая информация о передаче электрической энергии

Акционерное общество «ОРЭС-Прикамья» — территориальная сетевая организация, которая оказывает услуги по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства и соответствует утвержденным Правительством Российской Федерации критериям отнесения владельцев объектов электросетевого хозяйства к территориальным сетевым организациям. Услуги по передаче электрической энергии — это комплекс организационных и технологически связанных мероприятий, в том числе по оперативно-диспетчерскому управлению, которые обеспечивают передачу электрической энергии через объекты электросетевого хозяйства в соответствии с требованиями, установленными законодательством РФ в электроэнергетике.

Стоимость услуг по передаче электрической энергии определяется исходя из тарифа на услуги по передаче электрической энергии и объема оказанных услуг по передаче электрической энергии.

На территории Пермского края и Удмуртской Республики применяется «котловой» способ расчета тарифа на услуги по передаче электроэнергии, суть которого состоит в том, что тарифы на услуги по передаче электрической энергии на одном уровне напряжения устанавливаются одинаковыми для всех потребителей услуг, расположенных на территории региона и принадлежащих к одной группе, независимо от того, к сетям какой организации они присоединены.

На территории Пермского края и Удмуртской Республики действует котловая схема расчетов между субъектами розничного рынка электроэнергии и мощности — «Котел сверху». По этой схеме все энергосбытовые организации региона в интересах обслуживаемых ими потребителей электрической энергии оплачивают услугу по передаче электрической энергии по единым котловым тарифам «держателю котла» — ОАО «МРСК Урала» в лице филиала «Пермэнерго» (в Пермском крае) и ПАО «МРСК Центра и Приволжья» в лице филиала «Удмуртэнерго» (в Удмуртской Республике).

В свою очередь «держатель котла» производит расчет с территориальными сетевыми организациями по индивидуальным тарифам, утвержденным уполномоченным органом в области установления тарифов.

Схема котла

Схема взаимодействия субъектов розничного рынка

Как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям

Ни для кого не секрет, что электричество в наш дом попадает от электростанций, являющихся основными источниками электроэнергии. Однако между нами (потребителями) и станцией может быть сотни километров и через все это дальнее расстояние ток должен каким-то образом передаваться с максимальным КПД. В этой статье мы, собственно, и рассмотрим, как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям.

Маршрут транспортировки электричества

Итак, как мы уже сказали, начальной точкой является электрическая станция, которая, собственно, и генерирует электроэнергию. На сегодняшний день основными видами электростанций являются гидро- (ГЭС), тепло- (ТЭС) и атомные (АЭС). Помимо этого бывают солнечные, ветровые и геотермальные эл. станции.

Далее от источника электричество передается к потребителям, которые могут находиться на дальних расстояниях. Чтобы осуществить передачу электроэнергии, нужно повысить напряжение с помощью повышающих трансформаторов (напряжение могут повысить вплоть до 1150 кВ, в зависимости от расстояния).

Почему электроэнергия передается при повышенном напряжении? Все очень просто. Вспомним формулу электрической мощности – P=UI, тогда если передавать энергию к потребителю, то чем выше напряжение на линии электропередач – тем меньше ток в проводах, при той же потребляемой мощности. Благодаря этому можно строить ЛЭП с большим напряжением, уменьшив сечение проводов, по сравнению с ЛЭП с низшим напряжением. Значит и сократятся расходы на строительство – чем тоньше провода, тем они дешевле.

Соответственно от станции электричество передается на повышающий трансформатор (при необходимости), а после этого с помощью ЛЭП осуществляется передача электроэнергии на ЦРП (центрально распределительные подстанции). Последние, в свою очередь, находятся в городах или в близком расстоянии от них. На ЦРП происходит понижение напряжения до 220 или же 110 кВ, откуда электроэнергия передается к подстанциям.

Далее напряжение еще раз понижают (уже до 6-10 кВ) и происходит распределение электрической энергии по трансформаторным пунктам, именуемым также ТП. К трансформаторным пунктам электричество может передаваться не по ЛЭП, а подземной кабельной линией, т.к. в городских условиях это будет более целесообразно. Дело в том, что стоимость полосы отчуждения в городах достаточно высокая и более выгодно будет прокопать траншею и заложить кабель в ней, нежели занимать место на поверхности.

От трансформаторных пунктов электроэнергия передается к многоэтажным домам, постройкам частного сектора, гаражному кооперативу и т.д. Обращаем ваше внимание на то, что на ТП напряжение еще раз понижается, уже до привычных нам 0,4 кВ (сеть 380 вольт).

Если кратко рассмотреть маршрут передачи электроэнергии от источника к потребителям, то он выглядит следующим образом: электростанция (к примеру, 10 кВ) – повышающая трансформаторная подстанция (от 110 до 1150 кв) – ЛЭП – понижающая трансформаторная подстанция – ТП (10-0,4 кВ) – жилые дома.

Вот таким способом электричество передается по проводам в наш дом. Как вы видите, схема передачи и распределения электроэнергии к потребителям не слишком сложная, все зависит от того, насколько большое расстояние.

Наглядно увидеть, как электрическая энергия поступает в города и доходит до жилого сектора, вы можете на картинке ниже:

Более подробно об этом вопросе рассказывают эксперты:

Как электричество поступает от источника к потребителю

Что еще важно знать

Также хотелось пару слов сказать о моментах, которые пересекаются с этим вопросом. Во-первых, уже достаточно долго проводятся исследования на тему того, как осуществить передачу электроэнергии без проводов. Существует множество идей, но самым перспективным на сегодняшний день решением является использование беспроводной технологии WI-Fi. Учёные из Вашингтонского университета выяснили, что этот способ вполне реален и приступили к более подробному исследованию вопроса.

Во-вторых, на сегодняшний день по ЛЭП передается переменный ток, а не постоянный. Это связано с тем, что преобразовательные устройства, которые сначала выпрямляют ток на входе, а потом снова делают его переменным на выходе, имеют достаточно высокую стоимость, что экономически не целесообразно. Однако все же пропускная способность линий электропередач постоянного тока в 2 раза выше, что также заставляет думать над тем, как ее более выгодно осуществить.

Вот мы и рассмотрели схему передачи электричества от источника к дому. Надеемся, вам стало понятно, как передается электроэнергия на расстоянии к потребителям и почему для этого используют высокое напряжение.

Будет интересно прочитать:

Передача электрической энергии

Все взаимодействия регламентируются комплексом нормативно-правовой документации.

Субъекты розничных рынков
• потребители электрической энергии;
• гарантирующие поставщики;
• энергосбытовые организации;
• энергоснабжающие организации;
• исполнители коммунальных услуг;
• сетевые организации и иные владельцы объектов электросетевого хозяйства;
• производители (поставщики) электрической энергии, продажа которой не осуществляется на оптовом рынке;
•системный оператор и иные субъекты оперативно-диспетчерского управления в технологически изолированных территориальных электроэнергетических системах.

Гарантирующий поставщик
В соответствии с Федеральным законом «Об электроэнергетике» в каждом регионе должен быть гарантирующий поставщик, на которого возложена миссия обеспечения электроснабжения потребителей в сложных условиях реформирования. Это коммерческая организация, обязанная заключить договор купли-продажи электроэнергии с любым обратившимся к нему потребителем (ст. 3 ФЗ «Об электроэнергетике»).

Сетевые организации
Согласно Правилам недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии, утвержденным ПП РФ от 27.12.2004 № 861, это организации, владеющие на праве собственности или на ином установленном федеральными законами основании объектами электросетевого хозяйства, с использованием которых такие организации оказывают услуги по передаче электрической энергии и осуществляют в установленном порядке технологическое присоединение энергопринимающих устройств (энергетических установок) юридических и физических лиц к электрическим сетям, а также осуществляющие право заключения договоров об оказании услуг по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и иным законным владельцам и входящих в единую национальную (общероссийскую) электрическую сеть.

Территориальная сетевая организация
Это коммерческая организация, оказывающая услуги по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, не относящихся к единой национальной (общероссийской) электрической сети, а в случаях, установленных настоящим Федеральным законом, — с использованием объектов электросетевого хозяйства или части указанных объектов, входящих в единую национальную (общероссийскую) электрическую сеть (Федеральный закон от 26.03.2003 N 35-ФЗ «Об электроэнергетике»).

Урок 12. преобразование и передача электроэнергии — Естествознание — 11 класс

Естествознание, 11 класс

Урок 12. Преобразование и передача электроэнергии

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

• Какие способы передачи энергии на расстояние существуют?
• Чем обусловлены потери энергии при передаче?
• Чем выгоден каждый способ передачи электроэнергии?
• Как уменьшить потери при передаче электроэнергии?

Глоссарий по теме:

Электромагни́тная инду́кция — явление возникновения электрического тока, электрического поля или электрической поляризации при изменении во времени магнитного поля или при движении материальной среды в магнитном поле.

Правило Ленца: индукционный ток всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей.

Закон электромагнитной индукции (закон Фарадея).

Какова бы ни была причина изменения магнитного потока, охватываемого замкнутым проводящим контуром, возникающая в контуре Э.Д.С. индукции определяется формулой:

Первичной обмоткой называется та, на которую подается исходное напряжение от какого-либо источника переменного тока. Вторичная обмотка – обмотка, которая служит источником питания для потребителя. Обычно первичную обмотку обозначают индексом 1, а вторичную – индексом 2.

Трансформатор (от лат.transformare — «превращать, преобразовывать») — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Обязательная литература:

1. Александров, А. П. Атомная энергетика и научно-технический прогресс / А.П. Александров. — М.: Наука, 2015. — 272 c.
2. Арутюнян, А. А. Основы энергосбережения / А.А. Арутюнян. — М.: Энергосервис, 2016. — 600 c.
3. Демидов, В. И. Тепла Вам и света / В.И. Демидов. — М.: Лицей, 2009. — 254 c.

Дополнительные источники:

1. https://moiinstrumenty.ru/elektro/obmotka-transformatora.html
2. Якобсон, И.А. Испытания переключающих устройств силовых трансформаторов / И.А. Якобсон. — М.: Наука, 2006. — 56 c

Теоретический материал для самостоятельного изучения

В современном мире трудно представить себе даже несколько минут без электричества. Многие жизненно важные приборы, а также бытовая техника потребляют электроэнергию. Проблема передачи электроэнергии на различные расстояния: от маленьких деревень до многомиллионных городов до сих пор остается актуальной. Как это осуществить с минимальными потерями и наиболее эффективно?

Развитие цивилизации и научно-технический прогресс, связанный с использованием двигателей, потребовал решения не только задач производства энергии, но также задачи передачи энергии на расстояние. С давних пор известно два способа передачи топлива для двигателей: транспортный и более экономичный – трубопроводный, применяемые до сих пор. Но самый эффективный способ – по проводам. Французский физик М. Депре построил первую линию электропередачи в 1880 г. Однако, и этот способ не позволяет избежать потерь, связанных с нагревом подводящих проводов.

При простейшем способе передачи, когда источник электроэнергии (электрогенератор) связан проводами с потребителем, процесс передачи можно изобразить схемой, приведенной на Рис. 1

Рис.1

Обозначая полезную потребляемую мощность (мощность на нагрузке) через Wн, а паразитную мощность, идущую на нагревание проводов через Wп, получим для них выражения:

W_н = I²R_н

W_п = I²R_п

Из этих формул видно, что отношение мощностей равно отношению сопротивлений.

Чтобы уменьшить потери сопротивление подводящих проводов стараются сделать как можно меньше. Провода делают из хорошо проводящего материала – в основном из алюминия или меди и достаточно толстыми.

Уменьшить потери энергии в проводах по сравнению с энергией, которую нужно передать, можно, если уменьшить ток, текущий в проводах, по сравнению с током, который течет в приборах потребителя. Сделать это позволяет трансформатор, принцип действия которого основан на взаимопреобразовании электрического и магнитного полей. Трансформатор, история применения которого насчитывает почти полтора века, все это время служит человечеству верой и правдой. Его назначение — преобразование напряжения переменного тока. Это одно из немногих устройств, КПД которого может достигать почти 100%.

Самый простой трансформатор — это сердечник из ферромагнитного материала с большой магнитной проницаемостью (например, из электротехнической стали) и две намотанных на него обмотки (рис. 2). При пропускании через первичную обмотку переменного тока силой I₁ в сердечнике возникает меняющийся магнитный поток Ф, которым пронизывается как первичная, так и вторичная обмотка.

В каждом из витков этих обмоток находится одинаковая по численному значению ЭДС индукции. Таким образом, отношения ЭДС в обмотках и витков в них одинаковы. На холостом ходу (I₂ = 0) напряжения на обмотках практически равны ЭДС индукции в них, следовательно, для напряжений также выполняется соотношение:

U₁ / U₂ ≈ N₁ / N_2, где

N₁ и N₂ — число витков в обмотках.

Отношение U₁ / U₂ называют еще коэффициентом трансформации (k). Если U₁ < U₂, трансформатор называют повышающим, при U₁ > U₂ — понижающим (рис 2). У первого трансформатора коэффициент трансформации больше, а у второго — меньше единицы. Поскольку КПД трансформатора близок к 100%, мощность в цепи первичной обмотки приблизительно равна мощности в цепи вторичной обмотки:

U₁I₁=U₂I₂

Следовательно, ток во вторичной обмотке меньше, чем ток в цепи потребителя. Так как потери на нагрев проводов в линии электропередачи пропорциональны , уменьшение тока в проводах линии электропередачи позволяет уменьшить потери энергии.

Один и тот же трансформатор, в зависимости от того к которой обмотке прикладывается, а с какой снимается напряжение, может быть как повышающим, так и понижающим.

Рис 2. Повышающий трансформатор (k < 1)

Рис 3. Понижающий трансформатор (k > 1)

При U₂>>U₁, U₂>>U₃ и, соответственно, I₂<<I₁, I₂<<I₃ потери электроэнергии на нагрев проводов значительно уменьшаются.

Но и трансформаторы не идеальные устройства. Реальные трансформаторы, работающие в системе передачи электроэнергии достаточно сложны и внутри их помимо полезного, возникают и вредные токи, снижающие эффективность передачи.

Поэтому не прекращаются поиски усовершенствования выработки и передачи электроэнергии.

Рис.4 Устройство трансформатора

Рис.5. Сверхпроводники

Выводы:

• Передача энергии на расстояние в виде электроэнергии является в настоящее время наиболее удобным и дешевым способом передачи энергии.
• Использование трансформаторов и увеличение напряжения в проводах линий электропередачи, позволяет существенно снизить потери энергии при передаче электроэнергии.
• Ученые постоянно работают над проблемой сбережения энергии при ее передаче, например, использование сверхпроводников. Но многие проекты находятся еще на стадии разработки.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1: Подчеркните правильные ответы: «Чтобы уменьшить потери сопротивление подводящих проводов стараются сделать как можно __________. Провода делают из хорошо проводящего материала – в основном из ________ или ее сплавов и достаточно_________».

Варианты ответов: больше, меньше, стали, меди, толстыми, тонкими.

Правильный вариант: Чтобы уменьшить потери сопротивление подводящих проводов стараются сделать как можно меньше. Провода делают из хорошо проводящего материала – в основном из меди или ее сплавов и достаточно толстыми.

Задание 2: Решите кроссворд.

По горизонтали
2. статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты, называют….

3. обмотка, на которую подается исходное напряжение от какого-либо источника переменного тока.

По вертикали
1.обмотка, которая служит источником питания для потребителя.

Правильный вариант:

Передача электроэнергии — Energy Education

Рис. 1. Линии электропередачи высокого напряжения используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. ^[1]

Передача электроэнергии — это процесс доставки произведенной электроэнергии — обычно на большие расстояния — в распределительную сеть, расположенную в населенных пунктах. ^[2] Важной частью этого процесса являются трансформаторы, которые используются для увеличения уровней напряжения, чтобы сделать возможной передачу на большие расстояния. ^[2]

Система передачи электроэнергии, объединенная с электростанциями, системами распределения и подстанциями, образует так называемую электрическую сеть . Сеть удовлетворяет потребности общества в электроэнергии и является тем, что передает электроэнергию от ее генерации до конечного использования. Поскольку электростанции чаще всего располагаются за пределами густонаселенных районов, система передачи должна быть довольно большой.

Линии электропередач

Линии электропередачи или линии передачи, такие как показанные на Рисунке 1, транспортируют электроэнергию с места на место.Обычно это электричество переменного тока, поэтому повышающие трансформаторы могут повышать напряжение. Это повышенное напряжение обеспечивает эффективную передачу на 500 километров или меньше. Есть 3 типа линий: ^[3]

• Воздушные линии имеют очень высокое напряжение, от 100 кВ до 800 кВ, и обеспечивают большую часть передачи на большие расстояния. Они должны быть высокого напряжения, чтобы минимизировать потери мощности на сопротивление.
• Подземные линии используются для транспортировки электроэнергии через населенные районы, под водой или почти везде, где нельзя использовать воздушные линии.Они менее распространены, чем воздушные линии из-за потерь, связанных с теплом, и более высокой стоимости.
• Линии субпередачи несут более низкое напряжение (26 кВ — 69 кВ) к распределительным станциям и могут быть надземными или подземными.

Рисунок 2. Карта линий электропередачи США и Канады. ^[4]

Снижение потерь в ЛЭП

Линии электропередач теряют мощность на сопротивление, которое представляет собой тепло, выделяемое при пропускании электрического тока через резистор. 2 \ times R [/ math]

где

• [math] I [/ math] — ток в амперах
.
• [math] R [/ math] — сопротивление в Ом.

Выше было упомянуто, что линии высокого напряжения уменьшают эту потерянную мощность.Этот факт можно объяснить, посмотрев на передаваемую мощность, [математически] P_ {trans} = I \ times V [/ math]. По мере увеличения напряжения ток должен пропорционально уменьшаться, поскольку мощность остается постоянной. Например, если напряжение увеличивается в 100 раз, ток должен уменьшиться в 100 раз, и результирующая потеря мощности будет уменьшена на 100 ² = 10000. Однако есть предел, который является очень высоким. напряжения (2000 кВ) электричество начинает разряжаться, что приводит к большим потерям. ^[3] При распределении электроэнергии и в США, по оценкам EIA, около 6% электроэнергии теряется. ^[5]

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ligne_haute-tension.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1} Р. Пейнтер и Б.Дж. Бойделл, «Передача и распределение электроэнергии: обзор» в журнале Introduction to Electricity , 1-е изд., Верхний Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Пирсон, 2011 г., глава 25, раздел 1, стр. 1095-1097
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Р. Пейнтер и Б. Дж. Бойделл, «Линии передачи и подстанции» в книге Введение в электричество , 1-е изд., Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Пирсон, 2011, глава 25, сек. .3, стр.1102-1104
4. ↑ EIA, Canada Week: Интегрированная электрическая сеть повышает надежность в США, Канаде. [Online], Доступно: http: // www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=8930
5. ↑ EIA. (27 мая 2015 г.). Потери электроэнергии [Онлайн]. Доступно: http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=105&t=3

Произошла ошибка: SQLSTATE [42S22]: Столбец не найден: 1054 Неизвестный столбец «rev_user» в «списке полей»

Электрические передачи и средства передачи

Объекты передачи и передачи электроэнергии Передача электроэнергии — это процесс транспортировки электроэнергии к потребителям на большие расстояния.Для некоторых новых солнечных электростанций могут потребоваться новые объекты передачи электроэнергии. Электротрансмиссия Передача электроэнергии — это процесс, с помощью которого большие объемы электроэнергии, произведенной на электростанциях, таких как промышленные солнечные установки, транспортируются на большие расстояния для последующего использования потребителями. В Северной Америке электроэнергия отправляется с электростанций в сеть электропередач Северной Америки , обширную сеть линий электропередач и связанные с ними объекты в Соединенных Штатах, Канаде и Мексике.Из-за большого количества потребляемой мощности и свойств электричества передача обычно происходит при высоком напряжении (69 кВ или выше). Электроэнергия обычно поставляется на подстанцию ​​ недалеко от населенного пункта. На подстанции электричество высокого напряжения преобразуется в более низкое напряжение, подходящее для использования потребителями, а затем доставляется конечным пользователям через (относительно) низковольтные распределительные линии. Для недавно построенных солнечных электростанций , если бы не было подходящих объектов передачи, потребовались бы новые линии передачи и связанные с ними объекты.Строительство, эксплуатация и вывод из эксплуатации высоковольтных линий электропередачи и связанных с ними объектов создадут ряд экологических воздействий. Тип и величина воздействий, связанных со строительством, эксплуатацией и выводом из эксплуатации линии электропередачи, будут варьироваться в зависимости от типа и размера линии, а также от длины линии электропередачи и множества других факторов, специфичных для площадки. К основным узлам высоковольтных линий электропередачи и сопутствующим объектам относятся: Передаточные башни Башни передачи являются наиболее заметным компонентом системы передачи энергии.Их функция состоит в том, чтобы изолировать проводники высокого напряжения (линии электропередач) от окружающей среды и друг от друга. Существуют различные конструкции башен, которые обычно используют открытую решетчатую конструкцию или монополь, но обычно они очень высокие (башня на 500 кв может иметь высоту 150 футов с поперечинами шириной до 100 футов), металлические конструкции. Передаточные башни Увеличить нажмите Проводники (линии электропередачи) Проводники — это линии электропередач , по которым электроэнергия подается в сеть и через нее к потребителям.Как правило, на опору для каждой электрической цепи натянуто несколько проводов. Проводники состоят в основном из скрученных металлических жил, но более новые проводники могут включать керамические волокна в матрицу из алюминия для дополнительной прочности при меньшем весе. Подстанции Очень высокие напряжения, используемые для передачи электроэнергии, преобразуются в более низкие напряжения для использования потребителями на подстанциях . Подстанции различаются по размеру и конфигурации, но могут занимать несколько акров; они очищены от растительности и обычно засыпаны гравием.Обычно они огорожены, и к ним ведет постоянная подъездная дорога. Как правило, подстанции включают в себя множество конструкций, проводов, ограждений, освещения и других элементов, которые создают «промышленный» вид. Подстанция Увеличить Щелкните фото ниже, чтобы просмотреть интерактивную панораму. Подстанция фотоэлектрического объекта — интерактивная панорама. Источник: Аргоннская национальная лаборатория Права проезда (полосы отвода) Полоса отчуждения для коридора электропередачи включает земельных участков, зарезервированных для линии электропередачи и связанных с ней объектов, необходимых для облегчения технического обслуживания и предотвращения риска пожаров и других аварий.Он обеспечивает запас прочности между высоковольтными линиями и окружающими конструкциями и растительностью. Некоторая расчистка растительности может потребоваться по соображениям безопасности и / или доступа. Полоса отвода обычно состоит из местной растительности или растений, выбранных по благоприятным моделям роста (медленный рост и низкая зрелая высота). Однако в некоторых случаях подъездные дороги составляют часть полосы отвода и обеспечивают более удобный доступ для автомобилей для ремонта и инспекции. Ширина полосы отвода изменяется в зависимости от номинального напряжения линии от 50 футов.примерно до 175 футов или более для линий 500 кВ. Передача ROW Увеличить нажмите Подъездные пути Подъездные пути к сооружениям линий электропередачи как для строительства, так и для обслуживания линий обычно требуются и могут быть вымощены или гравием. Для строительства подъездной дороги может потребоваться очистка от растительности и / или реконструкция земли. Дополнительные временные дороги также могут потребоваться на этапах строительства и вывода из эксплуатации проекта линии электропередачи. Для получения дополнительной информации Более подробная информация об электрической передаче и подробные описания компонентов передающего устройства представлены в следующем техническом отчете.

Основы системы передачи электроэнергии

Электроэнергетика Основы системы передачи электроэнергии

21.04.2020 Автор / Редактор: Люк Джеймс / Erika Granath

Передача электроэнергии включает в себя массовое перемещение электроэнергии от генерирующей площадки, такой как электростанция или электростанция, на электрическую подстанцию, где напряжение преобразуется и распределяется между потребителями или другими подстанциями.

Связанные компании

Технологии передачи и распределения электроэнергии (T&D) включают компоненты, используемые для передачи и распределения электроэнергии от объектов генерации до конечных пользователей.

(Источник: Unsplash)

Взаимосвязанные линии, которые обеспечивают движение электроэнергии, известны как «передающая сеть», и они образуют систему передачи электроэнергии или, как это более широко известно, энергосистему.

Первичная передача

Базовое представление энергосистемы с передачей, выделенной синим цветом.

(Источник: Solo Nunoo через ResearchGate)

Когда она вырабатывается на электростанции, электрическая энергия обычно находится в диапазоне от 11 кВ до 33 кВ. Перед отправкой в ​​распределительные центры по линиям электропередачи он повышается с помощью трансформатора до уровня напряжения, который может находиться в пределах от 100 кВ до 700 кВ или более, в зависимости от расстояния, на которое оно должно быть передано; чем больше расстояние, тем выше уровень напряжения.

Причина, по которой электрическая мощность повышается до этих уровней напряжения, состоит в том, чтобы сделать ее более эффективной за счет снижения потерь I2R, которые имеют место при передаче энергии. Когда напряжение повышается, ток уменьшается относительно напряжения, так что мощность остается постоянной, тем самым уменьшая эти потери I2R.

Этот этап известен как первичная передача — передача большого количества электроэнергии от начальной генерирующей станции к подстанции по воздушным линиям электропередачи.В некоторых странах подземные кабели также используются в случаях, когда передача осуществляется на более короткие расстояния.

Вторичная передача

Когда электрическая энергия достигает приемной станции, напряжение понижается до обычно между 33 кВ и 66 кВ. Затем он отправляется на линии передачи, выходящие из этой приемной станции, на электрические подстанции, расположенные ближе к «центрам нагрузки», таким как города, деревни и городские районы. Этот процесс известен как вторичная передача.

Когда электрическая мощность достигает подстанции, она понижается еще раз понижающим трансформатором до напряжений, близких к тем, при которых она была произведена — обычно около 11 кВ. Отсюда фаза передачи переходит в фазу распределения, и электроэнергия используется для удовлетворения спроса первичных и вторичных потребителей.

Следуйте за нами в LinkedIn

Вам понравилось читать эту статью? Тогда подпишитесь на нас в LinkedIn и будьте в курсе последних событий в отрасли, продуктов и приложений, инструментов и программного обеспечения, а также исследований и разработок.

Следуйте за нами здесь!

(ID: 46489228)

Как работают коробки передач | Американская Трансмиссионная Компания

Электроэнергия доставляется в дома, школы, больницы, предприятия и промышленность через интегрированную систему генерирующих станций, линий электропередач и подстанций. Линии передачи, которые состоят из тяжелых кабелей, натянутых между высокими башнями, переносят электроэнергию оттуда, где она вырабатывается, в районы, где она необходима. Сеть передачи позволяет передавать большие объемы энергии на большие расстояния.

Как электричество подается в ваш дом:

Электроэнергия вырабатывается коммунальными предприятиями и другими производителями энергии на различных типах электростанций, ветряных и солнечных электростанциях. Электроэнергия «повышается» или преобразуется в более высокое напряжение на подстанциях до того, как она попадает в сеть высоковольтных линий электропередачи. Электроэнергия из передающей сети снижается до более низкого напряжения на подстанциях, а затем электрические распределительные компании подают электроэнергию в дома и предприятия.

Поколение

Электроэнергия вырабатывается на различных типах электростанций, ветряных и солнечных электростанций коммунальными предприятиями и независимыми производителями энергии.

Трансмиссия

Являясь жизненно важным звеном между производством и потреблением энергии, линии электропередачи несут электричество высокого напряжения на большие расстояния от электростанций до населенных пунктов. Это то, что делает ATC.

Распределение

Электроэнергия по линиям электропередачи снижена до более низких напряжений на подстанции. Затем дистрибьюторские компании переносят электроэнергию на ваше рабочее место и дом.

Межсоединения обеспечивают надежность

Поскольку электроэнергию нельзя хранить, ее необходимо производить, передавать и распределять в тот момент, когда она необходима.Сеть передачи высокого напряжения является жизненно важным связующим звеном между электростанциями, производящими электроэнергию, и людьми, которые в ней нуждаются.

В первые дни электрификации электростанции были небольшими и вырабатывали электричество для непосредственных районов. По мере роста спроса на электроэнергию коммунальные предприятия строили более крупные и более эффективные электростанции и разрабатывали системы передачи для передачи энергии на большие расстояния большему количеству потребителей на более обширных территориях.

Для повышения эффективности и надежности были подключены региональные передающие системы, позволяющие перетекать электроэнергию из одного региона в другой, что также снизило затраты за счет предоставления большего количества путей, по которым могла бы протекать основная поставка электроэнергии.Сегодняшняя «сеть» передачи электроэнергии отражает этот региональный подход к оптовой транспортировке электроэнергии.

Поставка электроэнергии и ее воздействие на окружающую среду

Посмотреть интерактивную версию этой схемы >>

О поставке электроэнергии

После того, как централизованная электростанция вырабатывает электроэнергию, она должна быть доставлена ​​конечному пользователю. Эта доставка происходит в три этапа:

• Трансмиссия. Централизованные электростанции вырабатывают электроэнергию высокого напряжения для облегчения передачи электроэнергии на большие расстояния и уменьшения количества электроэнергии, теряемой на трение в проводах. По высоковольтным линиям электропередачи электричество обычно подается на подстанцию.
• Подстанция. Подстанции используются для кондиционирования электроэнергии при ее перемещении по сети. Подстанции могут включать в себя коммутационное, защитное и управляющее оборудование; конденсаторы; регуляторы напряжения; и трансформаторы.Подстанции могут либо «понижать», либо «повышать» мощность высокого или низкого напряжения, чтобы подготовить ее к дальнейшей передаче или распределению.
• Распределение. Распределительная часть электрической сети включает линии электропередач более низкого напряжения, которые доставляют электроэнергию конечным пользователям. Распределительные сети, как правило, охватывают более короткие расстояния и включают в себя доставку электроэнергии с напряжением, обычным для потребностей конечного пользователя (например, 120 вольт для обычного дома).

На этом графике представлена ​​средняя почасовая потребность в электроэнергии для коммунального предприятия, которое поставляет электроэнергию всем типам потребителей в теплом климате.Источник: данные из формы 714 FERC за январь и июль с 2006 по 2013 год.

Коммунальные предприятия и другие сетевые операторы работают вместе, чтобы производить и поставлять электроэнергию там, где и когда это необходимо. По большей части электричество необходимо вырабатывать, когда оно будет использоваться. Эти потребности меняются в зависимости от дня, времени и погоды. На приведенном ниже графике показаны изменения количества электроэнергии, потребляемой клиентами в час в течение типичной недели летом и типичной недели зимой.

Доступность генерирующих мощностей также может колебаться. Например, количество солнечного света, которое может быть захвачено солнечными фотоэлектрическими панелями и преобразовано в электричество, зависит от погоды (солнечная или облачная) и угла падающего солнечного света (который зависит от сезона и времени суток).

Коммунальные предприятия и сетевые операторы должны гарантировать, что будет произведено достаточно энергии для удовлетворения спроса, когда он будет высоким. Электростанции с базовой нагрузкой вырабатывают электроэнергию большую часть времени в году и часто не могут быть легко выключены или перезапущены.Если потребителям требуется больше электроэнергии, чем могут обеспечить электростанции базовой нагрузки, операторы реагируют увеличением производства на централизованных генерирующих объектах, которые уже работают на более низком уровне или в режиме ожидания, импортируют электроэнергию из удаленных источников или обращаются к конечным пользователям, которые согласились потреблять меньше. электричество из сети через программы реагирования на спрос. Улучшение способности балансировать спрос и предложение на электроэнергию — одна из причин, по которой вкладываются средства в накопление энергии и модернизацию электросети.

Поставка электроэнергии в США

Во второй половине 20-го века коммунальные предприятия начали объединять свои системы передачи, чтобы распределять электроэнергию на большие расстояния от более крупных и централизованных электростанций. Эта система разрослась и включает в себя тысячи миль линий электропередачи и миллионы миль распределительных линий.

Хотя одна коммунальная компания может строить и обслуживать линии передачи и распределения, эти линии часто используются несколькими коммунальными предприятиями и розничными продавцами электроэнергии.В некоторых областях региональные организации, известные как независимые системные операторы (ISO) или региональные передающие организации (RTO), состоящие из коммунальных предприятий, а также федеральных и государственных регулирующих органов, координируют передачу и распределение в своем регионе. В регионах, где нет установленного ISO или RTO, системы доставки обслуживаются отдельными коммунальными предприятиями. Чтобы узнать больше об ISO и RTO, посетите веб-сайт Федеральной комиссии по регулированию энергетики.

Воздействие поставки электроэнергии на окружающую среду

В то время как наиболее значительные воздействия электроэнергии на окружающую среду связаны с тем, как она производится, доставка электроэнергии также может влиять на окружающую среду несколькими способами:

• Передача и распределение приводят к некоторым потерям электроэнергии при ее перемещении от точки производства к конечному пользователю.Эти потери в совокупности называются «потерей линии». В целом, чем больше расстояние должно пройти электричество от генератора до потребителя, тем больше потери в линии.
• Линии электропередач требуют регулярного обслуживания и эксплуатации. За деревьями и другими растениями возле проводов необходимо следить, чтобы они не касались проводов. В некоторых коридорах линий электропередач гербициды используются для борьбы с растительностью.
• Когда линии электропередач и подъездные пути к ним проходят в неосвоенных районах, они могут нарушать леса, заболоченные земли и другие природные территории.

Многие высоковольтные выключатели, переключатели и другое оборудование, используемое в системах передачи и распределения, изолированы гексафторидом серы, который является сильнодействующим парниковым газом. Этот газ может просочиться в атмосферу из-за стареющего оборудования или во время технического обслуживания и ремонта. Узнайте больше о гексафториде серы в электроэнергетических системах.

Основы электричества | Американская ассоциация государственной энергетики

Что такое электричество?

Люди используют электричество каждый день — чтобы заряжать телефоны, приводить в действие компьютеры, включать свет, готовить ужин и заваривать утреннюю чашку кофе.

Электричество — это поток электрического заряда. Дома, здания и предприятия получают электроэнергию через взаимосвязанную систему, которая генерирует, передает и распределяет электроэнергию, также называемую сетью.

ПОКОЛЕНИЕ : Электричество производится, когда определенные силы (механические, магнитные, тепловые или световые) взаимодействуют с энергоресурсами — солнечным светом, ветром, водой, природным газом, углем, нефтью, ядерной энергией. Различные процессы преобразуют потенциальную энергию этих ресурсов в электрический ток, который представляет собой движение заряженных частиц.

ПЕРЕДАЧА : Электрический ток затем перемещается к взаимосвязанной группе линий электропередачи и другому оборудованию. Эти линии перемещают электричество от источника, часто передавая электрический ток высокого напряжения на большие расстояния.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ : Устройства, называемые трансформаторами, затем снижают напряжение электричества и перемещают его на другой набор линий и оборудования, которые подключаются непосредственно к домам и предприятиям в вашем районе.

Какие источники электроэнергии?

Наличие электроэнергии

Некоторые источники энергии можно довольно легко наращивать и уменьшать, в то время как другие должны работать непрерывно. Непрерывно работающие станции также называются «ресурсами базовой нагрузки», а станции, которые используются только при увеличении энергопотребления, называются «промежуточными» или «пиковыми» ресурсами.Возобновляемые источники вырабатывают электроэнергию только при наличии достаточного количества энергии, например, от ветра или солнца, и при отсутствии соответствующих накопительных мощностей считаются «прерывистыми» или «переменными» ресурсами.

Куда идет электричество

Сеть электропередачи в Соединенных Штатах состоит из трех соединительных линий — больших сетей, которые работают синхронно и тщательно координируются для предотвращения массовых отключений электроэнергии. Эти соединения эффективно устанавливают границы того, где электричество течет через U.С.

Купля-продажа электроэнергии

Поставщики электроэнергии могут продавать электроэнергию, которую они производят или передают, на оптовых рынках электроэнергии. Федеральная комиссия по регулированию энергетики регулирует эту оптовую продажу электроэнергии. Стремясь расширить доступ к передаче для покупателей и продавцов, FERC призвал владельцев инфраструктуры передачи передать операции по передаче электроэнергии региональным передающим организациям, также называемым независимыми системными операторами.Эти RTO / ISO предоставляют услуги по передаче электроэнергии между штатами и управляют оптовыми рынками энергоснабжения. Не во всех регионах страны есть RTO или ISO, и существуют различия в региональных рынках электроснабжения и передачи.

Что такое Smart Grid?

Интеллектуальная сеть — это развивающаяся сеть линий электропередачи, оборудования, средств управления и технологий, работающих вместе для немедленного реагирования на спрос на электроэнергию.

Подробнее об электричестве

Система передачи и как она работает

Многие люди удивляются, узнав, что электричество по самой своей природе не может храниться — по крайней мере, с экономической точки зрения, в каких-либо заметных количествах (помимо того, что вы найдете в батарее).

Это означает, что электричество должно производиться и подаваться в тот момент, когда оно необходимо. Система передачи, которая доставляет вам электричество с поразительной скоростью 186 000 миль в час (почти скорость света), делает это возможным.

Как представлено в разделе «Общие сведения о передаче», электрическая система включает в себя производство, передачу и распределение. Потребность в оптовых передачах возникла по мере роста спроса на электроэнергию, а небольшие электростанции, которые могли обслуживать только свою местность, перестали соответствовать требованиям.Новые, более крупные электростанции вступили в строй, но были далеко от центров нагрузки. Линии электропередачи были единственным способом доставить электроэнергию туда, где она была необходима.

При подключении удаленных генерирующих станций к клиентам также возникла небольшая проблема. Электричество должно передаваться по проводам. Провода создают сопротивление потоку энергии, и это сопротивление создает небольшие потери передаваемой энергии. Ничего страшного для очень коротких расстояний; но чем длиннее провод, тем больше сопротивление и больше потери.

Решением проблемы сопротивления является увеличение напряжения (или «давления»), при котором электричество проталкивается по проводам. Чем выше напряжение, тем лучше система способна преодолевать сопротивление и минимизировать потери. Таким образом, сегодня, когда энергия перемещается на сотни или тысячи миль от места ее генерации, линии высокого напряжения 230, 500 или 765 киловольт обеспечивают быструю доставку электроэнергии с минимальными потерями энергии.

Почему башни?

В то время как электричество иногда можно передавать под землей, в «оптовых» системах передачи часто используются воздушные провода.Часто задаваемый вопрос о воздушных проводах, особенно в процессе планирования, — зачем нужны такие большие стальные башни. Два основных ответа — безопасность и надежность.

Из-за использования высокого напряжения местные, государственные и федеральные нормативные акты предъявляют определенные требования к построению линий электропередачи, в первую очередь в интересах безопасности. Одно из этих ключевых требований заключается в том, насколько высоко над землей должны находиться провода в самой нижней точке (известной как «зазор»).Требования к свободному пространству могут варьироваться в широких пределах, но обычно бывает в пределах 60–150 футов.

С требованиями к высоте возникает дополнительная потребность в устойчивости. Линии электропередачи и опоры должны противостоять ряду неблагоприятных факторов окружающей среды, от сильных ветров до отрицательных температур, когда ледяные и снежные отложения могут в противном случае привести к обрушению линии или опоры. В результате высоковольтные опоры обычно строятся так, чтобы выдерживать так называемые 50- или 100-летние штормы, чтобы погодные условия не прерывали работу электроснабжения.

Внутри проводов

Мощность передается по проводам переменного или постоянного тока. У обоих есть свои преимущества; однако «трехфазный переменный ток» — наиболее распространенный метод, используемый во всем мире.

При передаче переменного тока (AC) движение электрического заряда периодически меняет направление. В трехфазной системе переменного тока по проводам проходят три переменных тока, пиковые значения которых достигаются в разное время.

Трехфазные системы также можно разделить на одно- или двухконтурные.Двойная цепь означает, что структура передачи содержит два набора линий передачи, каждая из которых имеет три проводника (провода).

В системах постоянного тока (DC) поток электрического заряда идет только в одном направлении. Система работает при постоянном максимальном напряжении, что позволяет существующим коридорам линий электропередачи с проводниками одинакового сечения передавать на 100% больше энергии в области с более высоким потреблением, чем переменный ток.

Трехфазные системы переменного тока обычно считаются менее дорогостоящими, чем системы постоянного тока для более коротких расстояний (менее 400 миль).AC также предлагает некоторые преимущества с точки зрения повышения и понижения (см. Ниже), которые могут сделать его лучшей альтернативой, когда в линии есть несколько промежуточных соединений для обслуживания сообществ на ее маршруте.

Для больших расстояний и даже для более коротких расстояний, где нет промежуточных ответвлений, системы постоянного тока имеют два преимущества в дополнение к их способности обеспечивать значительно большую мощность. Во-первых, их дешевле построить, потому что им не нужно столько проводов, сколько для трехфазных систем.Во-вторых, они более эффективны с точки зрения предотвращения электрических потерь из-за сопротивления в линиях. В-третьих, системы постоянного тока также предлагают преимущества, связанные с надежностью. Изменения нагрузки, которые могут вызвать рассинхронизацию некоторых участков сети переменного тока и привести к каскадным сбоям в сети, не окажут такого же влияния, например, на систему постоянного тока. Более того, в таком сценарии звено постоянного тока может использоваться для стабилизации сети переменного тока.

Системы постоянного тока

также имеют свои недостатки, особенно с точки зрения стоимости и оборудования, связанного с повышением и понижением напряжения, но, учитывая преимущества постоянного тока в целом, многие операторы энергосистем рассматривают более широкое использование систем постоянного тока.

Шаг вперед и шаг вниз

Хотя электричество, проходящее по высоковольтным проводам, может иметь за собой силу 230, 500 или 765 киловольт, это не то, как поток начинается в источнике генерации; это не то, чем все закончится, когда в ваш дом попадет электричество. На самом деле, это было бы небезопасно с обеих сторон, если бы это было так.

В системе электропередачи подстанции и трансформаторы играют ключевую роль, повышая напряжение от генератора до магистральных линий электропередачи и понижая его от линий электропередачи к местным линиям, которые распределяют электроэнергию в вашем доме.