Jak funguje elektrická síť
Elektrická síť — soubor elektroinstalací pro přenos a rozvod elektrické energie, sestávající z rozvoden, rozvodných zařízení, drátů, nadzemních a kabelových elektrických vedení provozovaných v určité oblasti. Další definice je možná: soubor rozvoden a distribučních zařízení a elektrických vedení, které je spojují, nacházející se na území okresu, sídla, spotřebitele elektřiny.
Elektrárny v Rusku jsou sdruženy ve federálním energetickém systému, který je zdrojem elektrické energie pro všechny jeho uživatele. Přenos a distribuce elektřiny je realizována pomocí nadzemního elektrického vedení, které protíná celou republiku. Aby se snížily ztráty při přenosu elektřiny, používají se v elektrických vedeních velmi vysoká napětí — desítky a (častěji) stovky kilovoltů.
Pro svou hospodárnost, při přenosu energie, vynález vynalezený ruským inženýrem M.O. Dolivo-Dobrovolsky je třífázový střídavý proud, ve kterém se elektřina přenáší pomocí čtyř vodičů.Tři z těchto vodičů se nazývají linka nebo fáze a čtvrtý se nazývá neutrální nebo jednoduše neutrální.
Spotřebitelé elektřiny jsou navrženy pro nižší napětí, než je napětí v energetické soustavě. Napětí se snižuje ve dvou fázích. Nejprve se na snižovací rozvodně, která je součástí energetického systému, sníží napětí na 6-10 kV (kilovoltů). Další snižování napětí probíhá při trafostanice… Jejich známé standardní „transformátorové kabiny“ jsou rozesety po továrnách a obytných oblastech. Za trafostanicí napětí klesne na 220-380 V.
Napětí mezi linkovými vodiči třífázového střídavého systému se nazývá síťové napětí. Nominálně r.m.s. hodnota síťového napětí v Rusku se rovná 380 V (voltům). Napětí mezi nulou a kterýmkoli z vodičů vedení se nazývá fáze. Je třikrát menší než lineární kořen. Jeho nominální hodnota v Rusku je 220 V.
Zdrojem energie pro energetický systém jsou třífázové alternátory instalované v elektrárnách. Každé z vinutí generátoru indukuje síťové napětí. Cívky jsou symetricky umístěny po obvodu generátoru. V souladu s tím jsou síťová napětí vzájemně fázově posunuta. Tento fázový posun je konstantní při 120 stupních.
Třífázový AC systém
Za trafostanicí je napětí dodáváno spotřebitelům prostřednictvím rozvaděčů nebo (v podnicích) distribučních míst.
Někteří spotřebitelé (elektromotory, průmyslová zařízení, sálové počítače a výkonná komunikační zařízení) jsou navrženy pro přímé připojení k třífázové elektrické síti.Jsou k nim připojeny čtyři vodiče (nepočítám ochrannou zem).
Nízkoenergetické spotřebiče (osobní počítače, domácí spotřebiče, kancelářské vybavení atd.) jsou určeny pro jednofázovou elektrickou síť. Jsou k nim připojeny dva vodiče (kromě ochranného uzemnění). Ve většině případů je jeden z těchto vodičů lineární a druhý neutrální. Podle normy je mezi nimi napětí 220 V.
Výše uvedené efektivní hodnoty napětí zcela nevyčerpávají parametry elektrické sítě. Variabilní elektřina vyznačuje se také frekvencí. Nominální standardní frekvence v Rusku je 50 Hz (Hertz).
Skutečné hodnoty napětí a frekvence elektrické sítě se samozřejmě mohou lišit od jmenovitých hodnot.
Do sítě jsou trvale připojeni noví spotřebitelé elektřiny (zvyšuje se proud nebo zatížení sítě) nebo jsou někteří spotřebitelé odpojeni (v důsledku toho klesá proud nebo zatížení sítě). S rostoucí zátěží síťové napětí klesá a při snižování zátěže síťové napětí roste.
Pro snížení vlivu změny zátěže na napětí je v redukčních rozvodnách automat systém regulace napětí… Je navržen tak, aby udržoval konstantní (v určitých mezích as určitou přesností) napětí při změně zátěže v síti. Regulace se provádí opakovaným spínáním vinutí výkonných snižovacích transformátorů.
Frekvence střídavého proudu nastavená rychlostí otáčení generátorů v elektrárnách.Se zvyšujícím se zatížením má frekvence tendenci mírně klesat, řídicí systém elektrárny zvyšuje průtok pracovní tekutiny turbínou a obnovují se otáčky generátoru.
Žádný regulační systém (napětí nebo frekvence) samozřejmě nemůže fungovat dokonale a v každém případě musí uživatel elektrické sítě akceptovat určité odchylky charakteristik sítě od jmenovitých hodnot.
V Rusku jsou požadavky na kvalitu elektrické energie standardizovány. GOST 23875-88 uvádí definice indikátory kvality napájenía GOST 13109-87 stanoví hodnoty těchto indikátorů. Tato norma stanovuje hodnoty indikátorů na přípojných bodech spotřebitelů elektřiny. Pro spotřebitele to znamená, že může od energetické organizace požadovat, aby zavedené normy nebyly dodržovány někde v elektrizační soustavě, ale přímo v jeho zásuvce.
Nejdůležitějšími ukazateli kvality elektrické energie jsou odchylka napětí od jmenovité hodnoty, nesinusový činitel napětí, odchylka frekvence od 50 Hz.
Podle normy by alespoň 95 % času každý den mělo být fázové napětí v rozsahu 209-231 V (odchylka 5 %), frekvence by měla být v rozmezí 49,8-50,2 Hz a koeficient ne sinusoida by neměla překročit 5 %.
Zbývajících 5 procent nebo méně času každý den, napětí se může měnit od 198 do 242 V (odchylka 10 %), frekvence od 49,6 do 50,4 Hz a nesinusový faktor nesmí být větší než 10 %.Silnější změny frekvence jsou také povoleny: od 49,5 Hz do 51 Hz, ale celková doba trvání takových změn nesmí přesáhnout 90 hodin za rok.
Výpadky proudu jsou situace, kdy indikátory kvality elektrické energie na krátkou dobu překročí stanovené limity. Frekvence se může lišit o 5 Hz od jmenovité hodnoty. Napětí může klesnout na nulu. Indikátory kvality by měly být v budoucnu obnoveny.
A. A. Lopukhin Nepřerušitelné zdroje napájení bez tajemství