מערכת אנרגיה - מה זה?

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מהי מערכת חשמל? זהו מכלול כל משאבי האנרגיה המחוברים ביניהם, וכולל גם את כל השיטות להפקת אנרגיה חשמלית ואנרגיה תרמית. מערכת זו כוללת גם את השינוי, ההפצה והשימוש במשאב המתקבל. שרשרת זו כוללת מתקנים כגון מפעלי חשמל ותרמיים, מבני אספקת נפט, קווי אנרגיה מתחדשת חלופית, אספקת גז, פחם ותעשיות גרעיניות.

מידע כללי

מערכת החשמל היא גם המכלול של כל תחנות הכוח, כמו גם רשתות חשמל ותרמיות המחוברות ביניהן, בנוסף, הן חיברו אופני פעולה נפוצים הקשורים לתנועה מתמשכת של הייצור. בנוסף לייצור, זה כולל גם תהליכי טרנספורמציה, העברה והפצה של אנרגיה חשמלית ותרמית זמינה, בכפוף לאופן פעולה אחד.

מערכת האנרגיה היא גם מערכת כללית הכוללת את כל משאבי האנרגיה מכל סוג. כאןאותו הדבר חל על כל שיטות ההשגה, השינוי וההפצה, כמו גם כל האמצעים הטכנולוגיים והמפעלים הארגוניים העוסקים במתן כל סוגי המשאב הזה לאוכלוסיית המדינה.

לפיכך, מערכת החשמל היא הסכום הכולל של כל תחנות הכוח ורשתות החום המחוברות ביניהן, ויש להן גם לוח זמנים משותף שנקבע בתהליך של ייצור, אספקה והפצה מתמשכים של אנרגיית חשמל וחום, בהתחשב בכך יש להם שליטה ריכוזית כללית על אופן הפעולה הזה.

הפרטים של מערכת האנרגיה

כדאי לשים לב לעובדה חשובה מאוד: לאנושות אין את היכולת לצבור אנרגיה חשמלית או תרמית לעתיד. אי אפשר לאגור את המשאבים האלה. זאת בשל הפרט של העבודה של תחנות העוסקות בייצור של חומר גלם זה. העניין הוא שתפעול אובייקט העוסק בייצור אנרגיה חשמלית הוא יצור רציף של משאב, כמו גם שמירה על שוויון היחס בין הכוח הנצרך והמופק בכל עת. במילים אחרות, תחנות כוח מייצרות בדיוק את כמות האנרגיה שהן צריכות לתת. כך גם לגבי תחנות משנה תרמיות. מקורות אנרגיה, כמו גם צרכניה, משולבים במערכות אנרגיה בעיקר על מנת להבטיח אמינות גבוהה של אספקת האנרגיה מסוג זה לאוכלוסייה.

פרמטרים של מערכת החשמל ותחנות הכוח

אחד מהמאפיינים העיקריים, הקובעים בתפעול תחנת הכוח ומאפיין את פעולתה הכוללת של המערכת כולה, הוא הספק.

קיבולת מותקנת של תחנת הכוח. הגדרה זו מובנת כסכום האינדיקטורים הנומינליים של כל האלמנטים המותקנים במתקן אחד. כדי להסביר ביתר פירוט, המצטבר נקבע על ידי הדרכון הטכני של כל מנוע ראשי, שיכול להיות קיטור, גז, טורבינה הידראולית או סוג אחר של מנוע. יחידות ראשוניות אלו משמשות להנעת גנרטורים חשמליים. ראוי לציין שמאפיין זה צריך לכלול גם את המכשירים הנחשבים לגיבוי, וכאלה שנמצאים כעת בתיקון.

קיבולות מפעל כוח

מלבד הקיבולת המותקנת, ישנם מספר מאפיינים נוספים המתארים את פעולת תחנת הכוח. קיבולת רשת עשויה להיות זמינה גם.

כדי לחשב מחוון זה, יש צורך להחסיר מהמערך את האינדיקטורים שיש למנועים בתיקון. כמו כן, כאשר מוצאים פרמטר זה, יש צורך לקחת בחשבון דבר כגון מגבלה טכנית, אשר עשויה להיות קשורה לעיצוב או מחוון טכנולוגי של המנוע.

יש גם מאפיינים כמו כוח עבודה. תיאור אפשרות זו הוא די פשוט. הוא כולל מחוון כולל, שהוא סכום הערכים הדיגיטליים של אותם מנועים שפועלים כעת.

מידע כללי על פעולת המערכת

עקרון הפעולה של התחנות הכלולות במערכת, באופן כללי, די פשוט. כל מתקן נועד לייצר כמות מסוימת של אנרגיה חשמלית או תרמית (עבור CHP). עם זאת, חשוב להוסיף כאן שאחרי שפותח משאב מסוג זה, הוא אינו מועבר מיד לצרכן, אלא עובר דרך מתקנים כאלה, הנקראים תחנות משנה. משמו של המבנה ברור שבאזור זה יש עלייה במתח לרמה הרצויה. רק לאחר מכן המשאב כבר מתחיל להתפשט לנקודות הצרכן. יש צורך לשלוט על מערכת החשמל בדיוק רב, כמו גם לווסת בבירור את אספקת האנרגיה. לאחר שעוברים את תחנת המדרגה, יש להעביר חשמל לקווים הראשיים.

מערכת האנרגיה של המדינה

פיתוח מערכת האנרגיה היא אחת המשימות החשובות ביותר של כל מדינה. אם אנחנו מדברים על קנה המידה של המדינה כולה, אז רשתות עמוד השדרה צריכות לסבך את כל שטח המדינה. רשתות אלה מאופיינות בעובדה שהחוטים מסוגלים לעמוד בזרימת אנרגיה חשמלית במתח של 220, 330 ו-750 קילו וולט. חשוב לציין כאן שהכוח הקיים בקווים כאלה הוא עצום. נתון זה יכול להגיע מכמה מאות mW לכמה עשרות GW.

העומס הזה של מערכת החשמל הוא עצום, ולכן השלב הבא של העבודה הוא הורדת המתח והכוח כדי לספק חשמל לתחנות משנה מחוזיות וצמתים. המתח עבור מתקנים כאלה צריך להיות 110 קילו וולט, והכוח לא יעלהכמה עשרות MW.

עם זאת, זה לא השלב האחרון. לאחר מכן, אנרגיה חשמלית מחולקת למספר זרמים קטנים יותר ומועברת לתחנות משנה לצרכן קטנות המותקנות בהתנחלויות או במפעלים תעשייתיים. המתח בקטעים כאלה כבר נמוך בהרבה ומגיע ל-6, 10 או 35 קילוואט. השלב האחרון הוא חלוקת המתח על גבי רשת החשמל כדי לספק אותו לאוכלוסייה. ההפחתה מתרחשת ל-380/220 V. עם זאת, ארגונים מסוימים פועלים במתח של 6 קילו וולט.

מאפייני משתמש

אם ניקח בחשבון את תהליך הפעולה של מערכת האנרגיה, אז יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לשלבים כגון הולכה והפקה של אנרגיה חשמלית. יש לציין מיד כי שני המצבים הללו של מערכת החשמל מחוברים ישירות זה לזה. הם יוצרים זרימת עבודה אחת מורכבת.

חשוב להבין שמערכת החשמל נמצאת במצב של ייצור והולכה מתמדת של חשמל לצרכנים בזמן אמת. תהליך כזה כמו הצטברות, כלומר, הצטברות המשאב המדולדל אינו מתרחש. משמעות הדבר היא שיש צורך בניטור וויסות מתמיד של האיזון בין הספק מיוצר לצריכה.

יתרת חשמל

ניתן לנטר את האיזון בין הספק המופק והצריך לפי מאפיין כמו תדירות רשת החשמל. התדר במערכת החשמל של רוסיה, בלארוס ומדינות אחרות הוא 50 הרץ. חֲרִיגָהמחוון זה מותר ב-±0.2 הרץ. אם מאפיין זה הוא בטווח של 49.8-50.2 הרץ, אזי זה נחשב כי האיזון בפעולת מערכת האנרגיה נצפה.

אם יש מחסור בהספק מופק, מאזן האנרגיה יופר, ותדירות הרשת תתחיל לרדת. ככל שמחוון הספק נמוך יותר, תגובת התדר תרד. חשוב להבין שפגיעה בביצועי המערכת, או ליתר דיוק באיזון שלה, היא אחד הליקויים החמורים ביותר. אם בעיה זו לא תיעצר בשלב הראשוני שלה, אז בעתיד היא תוביל לכך שתהיה קריסה מוחלטת של מערכת האנרגיה של רוסיה או כל מדינה אחרת שבה האיזון יופר.

איך למנוע הרס

כדי למנוע את ההשלכות הקטסטרופליות שיתרחשו אם המערכת תקרוס, הומצאה תוכנית טעינת תדרים אוטומטית והשתמשה בתחנות משנה. זה עובד באופן אוטונומי לחלוטין. הכללתו מתרחשת ברגע שיש מחסור בכוח בקו. כמו כן, נעשה שימוש במבנה אחר למטרות אלו, הנקרא ביטול אוטומטי של מצב אסינכרוני.

אם אנחנו מדברים על העבודה של AChR, אז הכל די פשוט. עקרון הפעולה של תוכנית זו הוא די פשוט וטמון בעובדה שהיא מכבה באופן אוטומטי חלק מהעומס על מערכת החשמל. כלומר, הוא מנתק ממנו חלק מהצרכנים, מה שמפחית את צריכת החשמל, ולכן מחזיר את האיזון למערכת הכוללת.

ALAR הוא יותרמערכת מורכבת שתפקידה למצוא מקומות של אופני פעולה אסינכרוניים של רשת החשמל ולחסל אותם. אם יש מחסור בחשמל במערכת האנרגיה הכללית במדינה, אז ה-AChR וה-ALAR בתחנות המשנה מופעלות במקביל.

התאמת מתח

המשימה של התאמת המתח במבנה האנרגיה מוגדרת בצורה כזו שיש צורך להבטיח את הערך התקין של מחוון זה בכל חלקי הרשת. חשוב לציין כאן שתהליך הרגולציה אצל הצרכן הסופי מתבצע בהתאם לערך הממוצע של המתח המגיע מהספק הגדול יותר.

הניואנס העיקרי הוא שהתאמה כזו מתבצעת פעם אחת בלבד. לאחר מכן, כל התהליכים מתרחשים בצמתים גדולים יותר, הכוללים, ככלל, תחנות מחוזיות. הדבר נעשה בשל העובדה שלא מעשי לבצע ניטור וויסות מתח קבוע בתחנת המשנה הסופית, שכן מספרם ברחבי הארץ פשוט עצום.

טכנולוגיה ומערכות אנרגיה

הפיתוח הטכנולוגי אפשר לחבר מערכות חשמל במקביל זו לזו. זה חל על מבנים של מדינות שכנות, או על הסדר בתוך מדינה אחת. היישום של חיבור כזה מתאפשר אם לשתי מערכות אנרגיה שונות יש את אותם פרמטרים. אופן פעולה זה נחשב לאמין מאוד. הסיבה לכך הייתה שבמהלך פעולה סינכרונית של שני מבנים, אם מתרחש מחסור בחשמל באחד מהם, ישהאפשרות לחסל אותו על חשבון אחר, לעבוד במקביל לזה. שילוב מערכות האנרגיה של מספר מדינות לאחת פותח הזדמנויות כמו ייצוא או יבוא של אנרגיה חשמלית ותרמית בין מדינות אלו.

עם זאת, לצורך אופן פעולה זה יש צורך בהתאמה מלאה של תדר רשת החשמל בין שתי המערכות. אם הם שונים בפרמטר זה, אפילו מעט, אז החיבור הסינכרוני שלהם אינו מותר.

קיימות מערכת אנרגיה

תחת היציבות של מערכת האנרגיה מובנת כיכולתה לחזור למצב פעולה יציב לאחר התרחשות של כל סוג של הפרעות.

למבנה שני סוגי יציבות - סטטי ודינאמי.

אם מדברים על הסוג הראשון של יציבות, אז הוא מאופיין בכך שמערכת האנרגיה מסוגלת לחזור למיקומה המקורי לאחר התרחשותן של הפרעות קטנות או המתרחשות באיטיות. לדוגמה, זה יכול להיות עלייה או ירידה איטית בעומס.

יציבות דינמית מובנת כיכולת של המערכת כולה לשמור על מיקום יציב לאחר התרחשות של שינויים פתאומיים או פתאומיים במצב ההפעלה.

Safety

הוראות במערכת החשמל לבטיחותה - זה מה שכל עובד בכל תחנת כוח צריך לדעת.

קודם כל, כדאי להבין מה נחשב מצב חירום. תיאור כזה מתאים למקרים שבהם יש שינויים בפעולה היציבה של הציוד, הכרוכים באיום של תאונה. הסימנים לאירוע זה נקבעים לכל אחדהתעשייה בהתאם למסמכי הרגולציה והטכניים שלה.

אם בכל זאת נוצר מצב חירום, אזי אנשי ההפעלה מחויבים לנקוט באמצעים ליישוב ולחסל את המצב. בתוך כך, חשוב למלא את שתי המשימות הבאות: להבטיח את שלומם של אנשים ובמידת האפשר לשמור על כל הציוד שלם ובטוח.