Схема электроснабжения

Производство электрической энергии в ЕЭС России концентрируется преимущественно на крупных электростанциях, включенных на параллельную работу.

Потребители электрической энергии – промышленность, строительство, электрифицированный транспорт, сельское хозяйство, потребители быта и сферы обслуживания в городах и сельской местности.

Центры потребления электроэнергии, как правило, удалены от её источников, зачастую на расстояния в сотни и даже тысячи километров и распределены на значительной территории. В связи с этим возникает задача транспортирования электроэнергии от станций к потребителям. Эту задачу решают электрические сети, состоящие из линий электропередачи и подстанций. Совокупность электрической части электростанций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, а также центров управления, регулирования и защиты, объединённых в одно целое общностью режима и непрерывностью (одновременностью) процессов производства, передачи и потребления электрической энергии называется электроэнергетической системой.

Передача и распределение электрической энергии от энергосистемы происходит по следующей схеме:

На тепловых и гидроэлектростанциях электроэнергия вырабатывается генераторами напряжением от 3 до 24 кВ, в зависимости от мощности генераторов.

Для передачи выработанной электроэнергии от электростанции к потребителю на большие расстояния, в целях уменьшения ее потерь и экономии материалов на изготовление проводов генераторное напряжение повышают до напряжения 110-1000 кВ. Электроэнергия, вырабатываемая генератором, отводится к повышающему трансформатору по массивным жестким медным или алюминиевым проводникам, называемым шинами.

Генераторы, трансформаторы и шины соединены между собой через отключающие аппараты высокого напряжения – ручные и автоматические выключатели позволяющие изолировать оборудование для ремонта или замены и защищающие его от токов короткого замыкания. Защита от токов короткого замыкания обеспечивается автоматическими выключателями.

Для передачи электроэнергии на расстояние используются воздушные и кабельные линии электропередачи, которые вместе с электрическими подстанциями образуют электросети. Неизолированные провода воздушных ЛЭП подвешиваются с помощью изоляторов на опорах. Подземные кабельные ЛЭП широко применяются при сооружении электросетей на территории городов и промышленных предприятий.

По линиям электропередач электроэнергия поступает в трансформатор, установленный на понизительной трансформаторной подстанции, расположенной в районе использования электроэнергии. Здесь напряжение снижается до 6-35 кВ и по электрическим сетям распределяется по трансформаторным подстанциям (ТП), находящимся в непосредственной близости с потребителем, на расстоянии не более 1 км.

Трансформаторная подстанция представляет собой устройство, состоящее из силового понизительного трансформатора и распределительных устройств напряжением 6-10 кВ и 0,4 кВ. В трансформаторе трансформаторной подстанции напряжение понижается до 0,4 кВ. Затем по наружным электрическим сетям энергия поступает непосредственно к потребителям.

В целях повышения надежности электроснабжения в распределительном устройстве трансформаторной подстанции (0,4 кВ) обычно устанавливают несколько аппаратов защиты (автоматические выключатели, предохранители) отдельно для сетей наружного освещения для бытовых потребителей и производственных потребителей.

Распределение электроэнергии на подстанциях

На трансформаторных подстанциях напряжение последовательно понижается до уровня, необходимого для распределения по центрам электропотребления и в конце концов по отдельным потребителям. Высоковольтные ЛЭП через автоматические выключатели присоединяются к сборной шине распределительной подстанции. Здесь напряжение понижается до значений, установленных для магистральной сети, разводящей электроэнергию по улицам и дорогам. Напряжение магистральной сети может составлять от 4 до 46 кВ.

На трансформаторных подстанциях магистральной сети энергия ответвляется в распределительную сеть электроснабжения. Сетевое напряжение для бытовых и коммерческих потребителей составляет от 120 до 240 В. Крупные промышленные потребители могут получать электроэнергию с напряжением до 600 В, а также с более высоким напряжением – по отдельной линии от подстанции. Распределительная (воздушная или кабельная) сеть может быть организована по звездной, кольцевой или комбинированной схеме в зависимости от плотности нагрузки и других факторов. Сети ЛЭП соседних электроэнергетических компаний общего пользования объединяются в единую сеть.