Энергосистема

Энергетическая система (энергосистема) — совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи, распределения и потребления электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

Характерные свойства энергосистем

1. Одновременность процессов производства, распределения и потребления электроэнергии. Генерация электроэнергии жёстко определена её потреблением. Распределение электроэнергии происходит с потерями. В связи с чем необходимо учитывать следующие особенности:
   • Снижение выработки мощности на электростанциях против требуемого значения приводит к снижению потребления, в случае отсутствия резервных источников питания у потребителей.
   • Снижение потребления электрической энергии приводит к соответствующему (с точностью до потерь) снижению выработки мощности на генераторах электростанций. Это не даёт полностью использовать установленную мощность электростанций на период времени снижения потребления электрической энергии.
   • Небаланс между суммарной мощностью, генерируемой на электростанциях, и суммарной мощностью потребления в энергосистеме, не может существовать. При снижении мощности, генерируемой на электростанциях, автоматически снижается мощность потребления, но при этом обычно изменяется качество электрической энергии.
2. Быстрота протекания процессов в энергосистеме требует специальных автоматических быстродействующих устройств, обеспечивающих качество электроэнергии, требуемый уровень надёжности и живучести, а также надлежащее протекание переходных процессов.
3. Связи энергосистемы со всеми отраслями экономики предопределяют необходимость своевременного опережающего развития энергосистем.

Параметры описывающие состояние энергосистемы обычно получают на основе измерений или в результате моделирования. При этом на основе моделирования исследуемых процессов оценивается прогнозные значения параметров энергосистемы в тех или иных режимах работы. А натурные измерения позволяют оценить особенность реальных процессов происходящих в энергосистеме. Это позволяет верифицировать составленные модели и собрать необходимые исходные данные для моделирования.

Преимущества объединения электрических систем

Объединение отдельных электрических систем и генераторов на параллельную работу позволяет достичь следующих преимуществ:

• Уменьшение величины суммарного резерва мощности.
• Увеличение числа часов использования дешёвых источников энергии, например гидроэлектростанций.
• Снижение суммарного максимума нагрузки объединённой энергосистемы за счёт «широтного» и «долготного» эффекта.
• Взаимопомощь в случае неодинаковых сезонных (суточных) изменений мощности электростанций.
• Облегчение работы энергосистем при проведение плановых ремонтов.

«Долготный» эффект — возникает при объединении отдельных энергосистем и генераторов по долготе. В этом случае часы максимумов нагрузки смещены по времени, что приводит к снижению суммарного совмещённого максимума.

«Широтный» эффект — возникает при объединении отдельных энергосистем и генераторов по широте. В этом случае длительность максимумов нагрузки на различных широтах может отличаться, в связи с чем возможна помощь со стороны районов энергосистемы с меньшей длительностью максимума нагрузки.

При этом важно отметить, что увеличение количества параллельно работающих генераторов приводит к следующим негативным эффектам:

• Увеличение токов короткого замыкания.
• Появляется возможность возникновения крупных каскадных аварий.

Основные элементы

В электроэнергетической системе принято выделять следующие элементы:

1. Линии электропередач.
2. Электрические машины.
3. Коммутационные аппараты.
4. Устройства силовой электроники.
5. Приёмники электрической энергии (нагрузка).
6. Релейная защита и автоматика.
7. Устройства заземления.
8. Измерительные устройства.

Дополнительная литература

1. Электрические системы. Электрические сети. / Под ред. д.т. н. В. А. Веникова. М.: Высшая школа — 1971.