Sistem energi negara — deskripsi singkat, karakteristik pekerjaan dalam situasi yang berbeda

Sistem energi negara adalah kombinasi dari beberapa elemen - pembangkit listrik, gardu distribusi step-up dan step-down, jaringan listrik dan panas.

Pembangkit listrik menghasilkan energi listrik dan termal (untuk CHP). Energi listrik, dihasilkan oleh pembangkit listrik, dinaikkan ke nilai voltase yang diperlukan di gardu induk dan dimasukkan ke jaringan, khususnya ke jaringan listrik utama, di mana selanjutnya didistribusikan sesuai dengan jumlah energi yang dikonsumsi oleh suatu wilayah tertentu, suatu perusahaan dalam sistem tenaga negara atau wilayah yang terpisah.

Jika kita berbicara tentang sistem energi negara, jaringan tulang punggung melibatkan seluruh wilayahnya. Jaringan utama mencakup saluran 220, 330, 750 kV, yang melaluinya arus listrik yang besar mengalir - dari beberapa ratus MW hingga puluhan GW.

Tahap selanjutnya adalah transformasi jaringan trunk tegangan tinggi untuk regional, gardu nodal, gardu perusahaan besar dengan tegangan 110 kV. Daya mengalir dalam aliran puluhan MW melalui jaringan 110 kV.

Pada gardu induk 110 kV, listrik disalurkan ke gardu pengguna yang lebih kecil di daerah berpenduduk dan berbagai perusahaan dengan tegangan 6, 10, 35 kV. Selain itu, tegangan listrik dikurangi menjadi nilai yang dibutuhkan oleh pengguna. Jika ini pemukiman dan perusahaan kecil, maka tegangan diturunkan menjadi 380/220 V. Ada juga peralatan perusahaan industri besar yang ditenagai langsung oleh tegangan tinggi 6 kV.

CHP (CHP) selain energi listrik, mereka menghasilkan panas, yang digunakan untuk memanaskan bangunan dan struktur. Energi panas yang dipasok oleh pembangkit listrik panas didistribusikan ke konsumen melalui jaringan panas.

Karakteristik sistem tenaga

Saat mempertimbangkan pengoperasian sistem tenaga, perhatian khusus harus diberikan pada proses transmisi tenaga listrik. Pembangkitan dan transmisi energi listrik adalah proses yang saling terkait yang kompleks.

Dalam sistem tenaga listrik, pembangkitan, transmisi, dan konsumsi energi oleh konsumen berlangsung secara terus menerus, secara real time. Akumulasi listrik (akumulasi) dalam volume sistem kelistrikan tidak terjadi, oleh karena itu keseimbangan antara listrik yang dihasilkan dan dikonsumsi terus dipantau dalam sistem kelistrikan.

Keunikan sistem tenaga listrik adalah transfer energi listrik yang hampir seketika dari sumber ke konsumen dan ketidakmungkinan mengakumulasikannya dalam jumlah yang signifikan. Sifat-sifat ini menentukan simultanitas proses produksi dan konsumsi listrik.

Dalam produksi dan konsumsi energi listrik arus bolak-balik, persamaan listrik yang dihasilkan dan dikonsumsi setiap saat sesuai dengan persamaan daya aktif dan reaktif yang dihasilkan dan dikonsumsi.

Oleh karena itu, setiap saat dalam mode stasioner sistem tenaga, pembangkit listrik harus menghasilkan daya yang sama dengan daya konsumen dan menutupi kehilangan energi dalam jaringan transmisi daya, yaitu keseimbangan daya yang dihasilkan dan dikonsumsi harus diperhatikan. .

Konsep keseimbangan daya reaktif terkait dengan pengaruh daya reaktif, ditransmisikan melalui elemen jaringan listrik, ke mode voltase. Gangguan keseimbangan daya reaktif menyebabkan perubahan level tegangan dalam jaringan.

Biasanya, sistem tenaga yang kekurangan daya aktif juga kekurangan daya reaktif. Namun, lebih efisien untuk tidak mentransfer daya reaktif yang hilang dari sistem daya tetangga, tetapi membangkitkannya di perangkat kompensasi yang dipasang di sistem daya ini.

Salah satu indikator utama adanya keseimbangan antara energi listrik yang dihasilkan dan dikonsumsi adalah frekuensi jaringan… Frekuensi jaringan listrik di Rusia, Belarusia, Ukraina, dan di sebagian besar negara Eropa adalah 50 Hz.Jika frekuensi sistem kelistrikan negara berada dalam 50 Hz (toleransi ± 0,2 Hz), berarti keseimbangan energi diperhatikan.

Dalam hal terjadi defisit listrik yang dihasilkan, khususnya bahan aktifnya, terjadi defisit daya, yaitu terganggunya keseimbangan energi. Dalam hal ini terjadi penurunan frekuensi jaringan listrik di bawah nilai yang diperbolehkan. Semakin besar defisit listrik dalam sistem tenaga, semakin rendah frekuensinya.

Proses penghancuran keseimbangan energi adalah yang paling berbahaya bagi sistem energi, dan jika tidak dihentikan pada tahap awal, maka sistem energi akan runtuh total.

Untuk mencegah runtuhnya sistem tenaga karena tidak adanya daya di gardu distribusi, otomatisasi darurat digunakan — bongkar frekuensi otomatis (AChR) dan otomatisasi eliminasi mode asinkron (ALAR).

AChR secara otomatis mematikan bagian tertentu dari beban konsumen, yang mengurangi defisit energi dalam sistem tenaga. ALAR adalah sistem otomatis canggih yang secara otomatis mendeteksi dan menghapus mode asinkron dalam jaringan listrik. Jika terjadi kekurangan daya di sistem tenaga, ALAR bekerja sama dengan AFC.

Di semua bagian sistem tenaga, berbagai situasi darurat dimungkinkan: kerusakan berbagai peralatan di stasiun dan gardu induk, kerusakan kabel dan saluran listrik overhead, gangguan operasi normal perlindungan relai dan perangkat otomasi, dll. pengguna sesuai dengan fungsinya kategori keandalan daya.

Karakteristik regulasi tegangan

Tegangan dalam sistem tenaga diatur sedemikian rupa untuk memastikan nilai tegangan normal di semua area. Pengaturan tegangan pengguna akhir dilakukan sesuai dengan nilai tegangan rata-rata yang diperoleh dari gardu induk yang lebih besar.

Sebagai aturan, penyesuaian seperti itu dilakukan sekali, kemudian tegangan disesuaikan pada simpul besar - gardu regional, karena tidak praktis untuk terus-menerus menyesuaikan tegangan setiap gardu konsumen karena jumlahnya yang besar.

Pengaturan tegangan di gardu induk dilakukan dengan bantuan tap changer off-circuit dan sakelar beban yang terpasang pada transformator daya dan autotransformer. Regulasi melalui sakelar off-circuit dilakukan dengan transformator terputus dari listrik (sakelar tanpa eksitasi). Perangkat switching on-load memungkinkan pengaturan tegangan beban, yaitu tanpa perlu melepas terlebih dahulu trafo (autotransformator).

Pengaturan tegangan menggunakan saklar on-load transformator daya dapat dilakukan secara otomatis dan manual, juga tergantung pada kondisi teknis transformator (autotransformer), untuk memperpanjang masa pakai sakelar on-load, dapat menjadi keputusan dibuat untuk mengatur tegangan secara eksklusif dalam mode manual, dengan pelepasan beban awal dari trafo.Pada saat yang sama, kemampuan untuk mengganti tap tap-changer on-load dipertahankan, dan jika diperlukan pengaturan voltase yang cepat, operasi ini dapat dilakukan tanpa terlebih dahulu melepas beban dari trafo.

Kehilangan daya dan energi

Transmisi energi listrik pasti disertai dengan kehilangan daya dan energi pada transformator dan saluran. Kerugian ini harus ditutupi dengan peningkatan kapasitas pasokan listrik yang sesuai, yang mengarah pada peningkatan investasi modal untuk pembangunan sistem tenaga.

Selain itu, kerugian daya dan energi menyebabkan konsumsi bahan bakar tambahan di pembangkit listrik, biaya listrik, sehingga meningkatkan biaya listrik. Oleh karena itu, dalam perancangan perlu diupayakan pengurangan rugi-rugi tersebut pada semua elemen jaringan transmisi tenaga listrik.

Lihat juga: Kehilangan daya dan energi di sirkuit listrik Dan Langkah-langkah untuk mengurangi kerugian dalam jaringan listrik

Operasi paralel sistem tenaga listrik

Sistem kelistrikan negara-negara atau bagian-bagian terpisah dari sistem kelistrikan dalam suatu negara dapat dihubungkan satu sama lain dan secara keseluruhan merupakan sistem kelistrikan yang saling berhubungan.

Jika dua sistem energi memiliki parameter yang sama, mereka dapat bekerja secara paralel (sinkron). Kemungkinan operasi sinkron dari dua sistem tenaga memungkinkan untuk meningkatkan keandalannya secara signifikan, karena jika terjadi defisit daya yang besar di salah satu sistem tenaga, defisit ini dapat ditutupi oleh sistem tenaga lain.Dengan menghubungkan sistem kelistrikan beberapa negara, dimungkinkan untuk mengekspor atau mengimpor listrik antar negara tersebut.

Tetapi jika dua sistem tenaga memiliki beberapa perbedaan dalam parameter kelistrikan, khususnya frekuensi jaringan listrik, maka jika perlu menggabungkan sistem tenaga ini, koneksi langsungnya dengan operasi paralel tidak dapat diterima.

Dalam hal ini, mereka keluar dari situasi tersebut dengan menggunakan jalur arus searah untuk mentransfer listrik antar sistem tenaga, yang memungkinkan untuk menggabungkan sistem tenaga yang tidak sinkron yang ditandai dengan frekuensi jaringan yang berbeda.