Режимы работы электрической сети кратко

Обновлено: 05.07.2024

Режим энергетической системы (режим энергосистемы) — это некоторое состояние, которое определяется значениями параметров режима: мощности, напряжения, токи, частота и другие физические величины характеризующие процесс преобразования, передачи и распределения электрической энергии. Всё величины характеризующие режим энергосистемы называются параметры режима.

При решении различных задач управления энергосистемами различают два вида режимов энергосистемы:

Установившийся режим, который характеризуется практически неизменными параметрами режима или очень медленными и нерегулярными их изменениями.
Переходный режим (процесс) характеризуется быстрыми изменениями параметров режима.

Переходные режимы связаны с возникновением переходных процессов, при которых происходит изменение электрического состояния элементов системы, обусловленное как естественными причинами, так и работой устройств автоматики.

В переходных режимах происходит закономерное изменение во времени одного или нескольких параметров режима в результате действия определенных причин, называемых возмущающими воздействиями. Переходные режимы делятся на

В волновых переходных режимах происходит локальное изменение электрического состояния системы, сопровождаемое резким увеличением электрического разряда в линиях электропередачи с повышением напряжения, связанного с атмосферными воздействиями. Они являются быстродействующими процессами: скорость изменения параметров порядка [math]10^3 - 10^8[/math] Гц. Опасность волновых переходных процессов заключается в появлении перенапряжений, приводящих к повреждению изоляции элементов энергосистем и т. д.

Следует отметить, что при волновых переходных процессах не происходит изменения относительного положения роторов электрических машин и скорости их вращения.

Электромеханические переходные процессы являются низкочастотными. Скорость их протекания изменяется от 0,1 Гц до 50 Гц. Происходит изменение как электрических, так и механических параметров режима. Частным случаем электромеханического переходного режима является режим почти периодического изменения параметров режима — режим синхронных качаний, а также режим ресинхронизации генератором, электростанций и энергосистем, который обычно следует за режимом синхронных качаний.

Электромагнитные переходные процессы сопровождаются изменением электромагнитного состояния элементов ЭС. Механические параметры режима остаются неизменными. Скорость протекания от 50 до 150 Гц.

С точки зрения анализа величины допустимых значений параметров режима принято различать:

нормальный установившийся режим, при котором значения параметров режима близки к значениям необходимым для правильной работы потребителей, или лежат в некотором заданном интервале этих значений;
нормальный переходный режим, имеющий место при обычной для эксплуатации изменениях схемы электрической сети, а также плановых изменениях режимов работы потребителей и электрических станций;
аварийный переходный режим, при котором вследствие аварийных изменений в энергосистеме параметры электрического режима могут значительно и резко отклоняться от значений нормального установившегося режима;
послеаварийный установившийся режим, наступающий после окончания аварийного переходного процесса после аварийного отключения элементов энергетической системы; исход аварии считается благоприятным, если параметры послеаварийного установившегося режима близки к параметрам нормального установившегося режима.

Обычно считают, что режим энергосистемы известен (определён), если известны значения всех параметров режима для всех элементов энергосистемы. Например, напряжение на зажимах генератора, характеризует величину напряжения в соответствующей узловой точке; потоки активной и реактивной мощности по концам линии электропередачи характеризует режим работы сетевого элемента (ветви).

Эти примеры парамтеров режима показывают, что все параметры режима можно разделить на две большие группы:

параметры режима узловых точек (напряжение, узловые иньекции мощности и т. д.);
параметры режима ветвей, характеризующие нагрузку этих ветвей (ток, поток активной и реактивной мощности и т. д.).

Таким образом, одной из основных задач установления режима энергосистемы является обеспечение требуемой величины параметров режима в её узловых точках. Обеспечить требуемой величины узловых параметров режима можно добиться только регулированием параметров режима подходящих к узлу ветвей. так например, для обеспечения требуемой величины напряжения в узле можно регулировать величину перетока реактивной мощности.

Параметры режима отдельных ветвей энергосистемы должны устанавливаться так, чтобы обеспечить требуемые величины узловых параметров режима. Большое множество решений этой задачи определяет возможность постановки задачи оптимизации режима работы отдельных ветвей энергосистемы или всей энергосистемы в целом.

Вследствие того, что в энергосистеме есть огромное количество электроприёмников её нормальный режим не может быть полностью установившимся. В энергосистеме в любой момент времени включаются или отключаются или изменяют, свой режим работы какие-либо электроприёмники при этом изменяются параметры режима энергосистемы. На эти изменения параметров режима оказывают влияния различные автоматические регулирующие устройства: регуляторы скорости вращения первичных двигателей генераторов, автоматические регуляторы возбуждения синхронных машин, регуляторы скорости вращения двигателей и т.д. В результате в энергосистеме постоянно происходит непрерывное изменение режима работы. Но по причине малой мощности отдельных приёмников электрической энергии, изменения их технологического режима приводят лишь к сравнительно малым изменениям параметров режима в узловых точках энергосистемы. Эти малые изменения являются нерегулярными, но только если в энергосистеме нет очень мощных электроприёмников с периодически изменяющимся технологическим процессом. Таким образом, только если пренебречь этими малыми изменениями параметров режима энергосистемы можно говорить об установившемся режиме работы энергосистемы.

Режима энергосистемы должны удовлетворять ряду основных требований:

надёжность режима работы;
бесперебойность энергоснабжения потребителей;
обеспечение качества электроэнергии;
максимальная экономичность режима.

С точки зрения экономической эффективности энергосистемы вцелом и её отдельных частей важно обеспечить не какой-либо произвольно выборанный уровень надёжности и бесперебойности электроснабжения и, конечно же не максимально возможный её уровень, а некоторый оптимальный уровень. Повышение надёжности энергосистемы связано с повышением затрат, тем большим, чем выше обеспечиваемый уровень надёжности. Увеличение уровня надёжности поэтому может оказаться экономически не оправданным, если возможный ущерб от того, что уровень надёжности не повышен, не перекрывает стоимости необходимых для такого повышения затрат.

При оценке необходимого уровня надёжности и бесперебойности энергосистемы необходимо использовать статистические материалы и методы теории вероятностей для того, чтобы уровень надёжности был оптимальный. Что касается надёжности отдельных элементов при перегрузках, то зачастую, повреждение элемента наносит больший экономический ущерб, чем экономия достигаемая за счёт его недопустимой перегрузки.

При анализе работы сети различают параметры элементов сети и параметры ее режимов.
Параметрами элементов электрической сети являются сопротивления и проводимости, коэффициенты трансформации. К параметрам сети также относят электродвижущую силу (э.д.с.) источников и задающие токи (мощности) нагрузок. К параметрам режима относятся: значения частоты, токов в ветвях, напряжений в узлах, фазовых углов, полной, активной и реактивной мощностей электропередачи, а также значения, характеризующие несимметрию трехфазной системы напряжений или токов и несинусоидальность изменения напряжения и токов в течение периода основной частоты.

Под режимом сети понимается ее электрическое состояние. Рассмотрим возможные режимы работы электрических систем.

При работе в нормальном установившемся режиме значения основных параметров (частоты и напряжения) равны номинальным или находятся в пределах допустимых отклонений от них, значения токов не превышают допустимых по условиям нагревания величин. Нагрузки изменяются медленно, что обеспечивает возможность плавного регулирования работы
электростанций и сетей и удержание основных параметров в пределах допустимых норм. Отметим, что нормальным считается режим и при включении и отключении мощных линий или трансформаторов, а также для резкопеременных (ударных) нагрузок. В этих случаях после завершения переходного процесса, который продолжается доли секунды, вновь наступает установившийся нормальный режим, когда значения параметров в контрольных точках системы оказываются в допустимых пределах.

В переходном неустановившемся режиме система переходит из установившегося
нормального состояния в другое установившееся с резко изменившимися параметрами. Этот режим считается аварийным и наступает при внезапных изменениях в схеме и резких изменениях генераторных и потребляемых мощностей. В частности, это имеет место при авариях на станциях или сетях, например при коротких замыканиях и последующем отключении поврежденных элементов сети, резком падении давления пара или напоров воды и т.д. Во время аварийного переходного режима параметры режима системы в некоторых ее контрольных точках могут резко отклоняться от нормированных значений.

Послеаварийный установившийся режим наступает после локализации аварии в системе. Этот режим чаще всего отличается от нормального, так как в результате аварии один или несколько элементов системы (генератор, трансформатор, линия) будут выведены из работы. При послеаварийных режимах может возникнуть так называемый дефицит мощности, когда мощность генераторов в оставшейся в работе части системы меньше мощности потребителей.

Параметры послеаварийного (форсированного) режима могут в той или иной степени отличаться от допустимых значений. Если значения этих параметров во всех контрольных точках системы являются допустимыми, то исход аварии считается благополучным. В противном случае исход аварии неблагополучен и диспетчерская служба системы принимает немедленные меры к тому, чтобы привести параметры послеаварийного режима в соответствие с допустимыми.

Жизнь в современном обществе нельзя представить без использования электричества. Не будет большим преувеличением сказать, что оно входит в список самых необходимых потребностей человека наряду с пищей и водой. Когда вечером пропадает свет в доме, человек уже начинает в панике думать, что ему делать, как скрасить свой досуг в оставшийся день, и зачастую не находит другого выхода, кроме как идти спать.

Путь электричества к розетке долог: от электростанций по высоковольтным линиям – к трансформаторным подстанциям, от них – через воздушные и подземные кабельные линии – на вводные устройства вашего дома, в котором, проходя по паутине проводов через групповые и распределительные щиты, электричество включает ваш компьютер.

Эта статья ознакомит вас с азами электричества. В кого-то вселит уверенность в себя, как будущего электрика, а кому-то подскажет, что лучше ремонт электропроводки дома оставить профессионалам. Ведь от того, насколько правильно вы сделаете ремонт электроустановки, будут зависеть комфорт и безопасность вашей жизни и жизни ваших соседей.

Что такое электричество?

Электрический ток – это направленное движение отрицательно заряженных частиц (электронов) в замкнутой электрической цепи. Интенсивность протекания электроэнергии по проводнику называют током. Ток измеряют в Амперах (А).

Электрический ток проводят все вещества на свете, но проводимость у всех разная. Вещества, имеющие высокую проводящую способность, называют проводниками. Вещества, имеющие проводящую способность на порядки ниже, называют диэлектриками.

Обязательным условием возникновения тока (в школе мы его знали, как силу тока) является источник электрической энергии, а также разность потенциалов между полюсами источника. Напряжение – это и есть разность потенциалов источника электроэнергии. Напряжение измеряют в Вольтах (В).

В зависимости от материала, длины, а также сечения различные проводники имеют разные свойства, которые влияют на сопротивление проводника току. Свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока называют сопротивлением. Сопротивление измеряется в Омах (Ом).

Ещё один необходимый термин – это мощность. Мощность источника характеризует скорость передачи или преобразования электроэнергии. Мощность измеряется в Ваттах (Вт, W).

Основные формулы расчёта электрических цепей

Для выбора источника электроэнергии, проводника и пр. выполняются расчёты:

Закон Ома устанавливает связь между током (I), напряжением (U) и сопротивлением (R). Ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален напряжению на концах участка цепи и обратно пропорционален сопротивлению этой цепи: I=U/R.

Для оценки энергетических возможностей выполнения работы в электрических цепях (т.е. электрической мощности (Р)) используется следующая формула: P=I*U*cosф,
где cosф – это коэффициент индукционной составляющей мощности; учитывается, когда в цепи есть потребители индуктивной электроэнергии (дроссели, катушки, дроссельные светильники); в остальных случаях этот коэффициент равен 1 и формула принимает следующий вид: P=I*U.

Аварийные режимы работы электросети

Короткое замыкание

Это явление наблюдается, когда ток достигает значений, превышающих номинальное, в 10 и более раз за короткий промежуток времени (секунды, доли секунды). При этом тепло, выделяемое при прохождении тока через проводник, достигает значений, превышающих нормальное, в 100 и более раз. Короткое замыкание является следствием замыкания фазного и нулевого проводников в однофазной цепи (фазного и фазного/нулевого проводников – в трёхфазной цепи). Последствия этого замыкания в лучшем случае – это разрыв цепи вследствие разрушения электропроводки, выход из строя электроприборов, а в худшем – пожар. Внешним признаком короткого замыкания может быть очень яркая вспышка света лампы накаливания. В этом случае необходимо обесточить возможный участок замыкания (в квартире или коттедже – основной автомат в электрощите).

Перегрузка сети

Причиной перегрузки является неспособность электроцепи или её участка (проводка, включатели, розетки и пр.) нормально (без перегрева, разрушения и т.д.) работать вследствие прохождения через них тока, превышающего допустимые значения для данной электроцепи (её участка). Следствием перегрузки являются: нагревание проводников (розеток, выключателей и пр.) до горячего состояния (небольшой нагрев обычно допускается), запах горелой проводки, оплавление, разрыв цепи, огонь. При перегрузке цепи необходимо отключить лишние электроприборы, либо обесточить всю сеть. Для того, чтобы сеть не перегружалась, необходимо подключать к сети те приборы, на которые она рассчитана.

Скачок тока

Наблюдается, когда значение тока на короткий промежуток времени (доли секунды) превышает своё номинальное значение в 3-5 раз. Может быть следствием коммутации электроприборов (носит кратковременный характер). Многие из нас, наверное, были в ситуации, когда при включении света (светильника с лампой накаливания) лампа перегорала. Это происходит в результате того, что через нить накаливания прошёл ток, превышающий значение номинального. Явление естественное. Если постоянно происходит, например, перегорание лампы, то стоит подумать о замене её на другой тип ламп, либо установить специальные приборы защиты.

Слабый ток

Частой причиной этому может быть частичный разрыв цепи, замыкание на корпус. При этом в цепи появляется дополнительное сопротивление, ограничивающее ток. Показателем этому может быть слабое свечение лампы накаливания. В таком случае необходимо провести диагностику электросети и выполнить ремонт.

Скачок напряжения

Может быть следствием, например, удара молнии. При этом значения напряжения будут превышать номинальное в десятки, сотни и даже тысячи раз. Следствием такого скачка может быть выход из строя электроприборов, подключенных к сети. Защитить электросеть от скачков напряжения можно установкой специальных устройств.

Низкое напряжение

Может быть следствием частичного разрыва электроцепи. Также может быть следствием коммутации электроприборов (носит кратковременный характер). Длительная эксплуатация электроприборов с таким напряжением может быть причиной выхода их из строя. В случае, если диагностика сети выявила, что причина во внешнем источнике (то есть к электрощиту уже подходит низкое напряжение), то можно решить проблему установкой специальных устройств.

Важно! Стоит помнить, что многие электроприборы если и допускают работу с неноминальными значениями напряжения (см. характеристики приборов), то кратковременную. Поэтому в случае возникновения аварийного режима необходимо обесточить сеть для того, чтобы избежать дорогостоящего ремонта или замены не только проводки, розеток и пр., но и бытовых электроприборов. В некоторых случаях можно избежать более тяжёлых последствий всего лишь вовремя отключив электроприбор (нагрузку) от сети, так как именно наличие включенного прибора в электроцепи вызывает увеличение тока и, как следствие, более быстрое разрушение (выгорание) электропроводки и пр.

В первую очередь необходимо проверить, пропало ли электричество во всей квартире (коттедже), либо перегорела лампа, выключатель сгорел и т.п. Для этого попробуйте включить свет в соседней комнате.

Не включается? Посмотрите в квартирном (главном) электрощите, не выбило ли пробки, не вырубило ли автоматические выключатели и т.п. В случае, если сработал автоматический выключатель, читайте тут. Включив свет, необходимо озаботиться поиском причины срабатывания автоматической защиты и в кратчайшие сроки выявить и устранить неисправность.

Для проверки наличия напряжения в сети используются специальные приборы, о которых можно прочитать тут. Если же причина отключения так и не выяснена, вызывайте электрика.

Заключение

Многое из того, что можно было бы рассмотреть в этой статье, будет описано в других. Автор постарается наиболее полно описать все стороны многогранной области строительства и ремонта – электроснабжение квартир, коттеджей, бань и т.д.

В заключение ко всему вышесказанному стоит подчеркнуть то, что электрика ошибок не прощает и поэтому если вы не уверены в том, что делаете всё правильно, обратитесь к специалистам, дешевле будет.

В зависимости от значения главных параметров - частоты и напряжения, различают нормальный режим, аварийный режим, летний и зимний режимы электрических сетей.

Нормальный режим электрических сетей

Нормальный режим характеризуется показателями, близкими к номинальным. В таком режиме обеспечивается плавное регулирование работы электростанций, минимизируются потери электрической энергии в сети, удобно осуществляются оперативные переключения. Нормальный режим электрической сети обеспечивает снабжение электроэнергией потребителей без перебоев и с достаточным уровнем напряжения.

Нормальным является также режим, когда происходит включение-отключение линии высокой мощности трансформатора и моменты высоко амплитудных перепадов напряжения, длящихся доли секунд.

Аварийный режим электрических сетей

Режим становится аварийным в том случае, если система, при переходе из одного состояния нормы в другое, отмечается резкое изменение параметров частоты тока и напряжения. К аварийным вариантам работы электрических сетей относятся такие отклонения в работе, как:

1. Короткое замыкание. Характеризуется превышением номинального напряжения в десятки раз. Проявляется яркой вспышкой света лампочки.

2. Перегрузка электросети. Даёт о себе знать нагреванием розетки, выключателя, вплоть до их возгорания.

3. Скачок тока. Следствие кратковременного превышения напряжения. При включении, лампа накаливания перегорает.

4. Слабый ток. Причиной может быть разрыв цепи. В таком случае тускло горит лампа накаливания.

5. Скачок напряжения. Чаще возникает из-за ударов молнии. В большинстве случаев это приводит к выходу из строя электроприборов.

6. Низкое напряжение. Бывает по причине частичного разрыва цепи. При длительном использовании низкого напряжения приборы выходят из строя.

6. Как определяется величина тока, протекающего через тело человека, при однофазном прикосновении:

А) к трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью;

Б) к трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в нормальном режиме работы сети и при аварийном режиме работы сети?

Нормальный режим – однополюсное прикосновение фазе в сети с ЗН:

Аварийный режим - прикосновение к одной фазе в сети с ЗН:

7. Как зависит ток, проходящий через человека, при однофазном прикосновении к трехфазной трехпроводной сети с ИН от сопротивления изоляции и емкости фаз:

А) в нормальном режиме работы сети С увеличением сопротивления ток через человека уменьшается. С увеличением емкости ток через человека увеличивается.

Б) в аварийном режиме работы сети? Не зависит

8. Как зависит ток, проходящий через человека, при однофазном прикосновении к трехфазной четырехпроводной сети с ЗН от сопротивлений изоляции и емкости фаз:

А) в нормальном режиме работы сети. Не зависит

Б) в аварийном режиме работы сети? Не зависит

Нормальный режим электрических сетей

Аварийный режим электрических сетей

2. Перегрузка электросети. Даёт о себе знать нагреванием розетки, выключателя, вплоть до их возгорания.

4. Слабый ток. Причиной может быть разрыв цепи. В таком случае тускло горит лампа накаливания.

6. Как определяется величина тока, протекающего через тело человека, при однофазном прикосновении:

А) к трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью;

Нормальный режим – однополюсное прикосновение фазе в сети с ЗН:

Аварийный режим - прикосновение к одной фазе в сети с ЗН:

Б) в аварийном режиме работы сети? Не зависит

Читайте также: