देशाची ऊर्जा प्रणाली - एक संक्षिप्त वर्णन, विविध परिस्थितींमध्ये कामाची वैशिष्ट्ये

देशाची ऊर्जा प्रणाली अनेक घटकांचे संयोजन आहे - पॉवर प्लांट, स्टेप-अप आणि स्टेप-डाउन वितरण सबस्टेशन, इलेक्ट्रिक आणि उष्णता नेटवर्क.

पॉवर प्लांट्स इलेक्ट्रिकल आणि थर्मल (CHP साठी) ऊर्जा तयार करतात. विद्युत ऊर्जा, पॉवर प्लांटद्वारे व्युत्पन्न, बूस्टर सबस्टेशन्समध्ये आवश्यक व्होल्टेज मूल्यापर्यंत वाढविले जाते आणि नेटवर्कमध्ये दिले जाते, विशेषत: मुख्य इलेक्ट्रिकल नेटवर्कमध्ये, जेथे ते एका विशिष्ट प्रदेशाद्वारे वापरल्या जाणार्‍या उर्जेच्या प्रमाणानुसार वितरीत केले जाते, उर्जा प्रणालीमधील एंटरप्राइझ एक देश किंवा वेगळा प्रदेश.

जर आपण देशाच्या उर्जा प्रणालीबद्दल बोललो तर, बॅकबोन नेटवर्क्स त्याच्या संपूर्ण प्रदेशात अडकतात. ट्रंक नेटवर्क्समध्ये 220, 330, 750 kV लाईन्सचा समावेश होतो, ज्याद्वारे मोठ्या प्रमाणात वीज प्रवाह होतो — अनेक शंभर मेगावॅट ते दहापट GW पर्यंत.

पुढील टप्पा म्हणजे प्रादेशिक, नोडल सबस्टेशन्स, 110 केव्हीच्या व्होल्टेजसह मोठ्या उद्योगांच्या सबस्टेशनसाठी उच्च-व्होल्टेज ट्रंक नेटवर्कचे परिवर्तन. 110 kV ग्रिड्समधून दहापट MW प्रवाहात वीज वाहते.

110 केव्ही सबस्टेशन्समध्ये, लोकसंख्या असलेल्या भागात आणि 6, 10, 35 केव्हीच्या व्होल्टेजसह विविध उपक्रमांमध्ये लहान वापरकर्त्यांना वीज वितरित केली जाते. याव्यतिरिक्त, मुख्य व्होल्टेज वापरकर्त्याला आवश्यक असलेल्या मूल्यांमध्ये कमी केले जाते. जर हे सेटलमेंट्स आणि छोटे उद्योग असतील, तर व्होल्टेज 380/220 V पर्यंत कमी केले जाते. मोठ्या औद्योगिक उपक्रमांची उपकरणे देखील आहेत जी थेट उच्च व्होल्टेज 6 kV द्वारे समर्थित आहेत.

CHP (CHP) विद्युत उर्जेव्यतिरिक्त, ते उष्णता निर्माण करतात, ज्याचा वापर इमारती आणि संरचना गरम करण्यासाठी केला जातो. थर्मल पॉवर प्लांटद्वारे पुरवलेली थर्मल ऊर्जा हीट नेटवर्कद्वारे ग्राहकांना वितरित केली जाते.

पॉवर सिस्टमची वैशिष्ट्ये

पॉवर सिस्टमच्या ऑपरेशनचा विचार करताना, इलेक्ट्रिकल पॉवर ट्रांसमिशनच्या प्रक्रियेवर विशेष लक्ष दिले पाहिजे. विद्युत उर्जेची निर्मिती आणि प्रसारण ही एक जटिल परस्परसंबंधित प्रक्रिया आहे.

इलेक्ट्रिक पॉवर सिस्टीममध्ये, ग्राहकांद्वारे उर्जेची निर्मिती, प्रसारण आणि वापर रिअल टाइममध्ये सतत होतो. विद्युत प्रणालीच्या व्हॉल्यूममध्ये विजेचे संचय (संचय) होत नाही, म्हणून वीज प्रणालीमध्ये व्युत्पन्न आणि वापरलेल्या वीज यांच्यातील संतुलनाचे सतत निरीक्षण केले जाते.

इलेक्ट्रिक पॉवर सिस्टमची वैशिष्ठ्य म्हणजे स्त्रोतांपासून ग्राहकांपर्यंत विद्युत उर्जेचे जवळजवळ तात्काळ हस्तांतरण आणि ते लक्षणीय प्रमाणात जमा करण्याची अशक्यता. हे गुणधर्म वीज उत्पादन आणि वापराच्या प्रक्रियेची एकाचवेळीता निर्धारित करतात.

पर्यायी विद्युत उर्जेचे उत्पादन आणि वापर करताना, कोणत्याही क्षणी व्युत्पन्न आणि वापरलेल्या विजेची समानता व्युत्पन्न आणि वापरलेल्या सक्रिय आणि प्रतिक्रियाशील उर्जेच्या समानतेशी संबंधित असते.

म्हणून, पॉवर सिस्टमच्या स्थिर मोडमध्ये कोणत्याही क्षणी, पॉवर प्लांट्सनी ग्राहकांच्या शक्तीइतकीच वीज निर्माण केली पाहिजे आणि पॉवर ट्रान्समिशन नेटवर्कमधील ऊर्जेचे नुकसान भरून काढले पाहिजे, म्हणजेच व्युत्पन्न आणि वापरलेल्या उर्जेचे संतुलन पाळले पाहिजे. .

प्रतिक्रियात्मक शक्ती संतुलनाची संकल्पना प्रभावाशी संबंधित आहे प्रतिक्रियाशील शक्ती, विद्युत नेटवर्कच्या घटकांद्वारे, व्होल्टेज मोडमध्ये प्रसारित केले जाते. रिऍक्टिव्ह पॉवर बॅलन्समध्ये व्यत्यय येण्यामुळे नेटवर्कमधील व्होल्टेज पातळीमध्ये बदल होतो.

सामान्यतः, सक्रिय शक्तीची कमतरता असलेल्या उर्जा प्रणालींमध्ये देखील प्रतिक्रियात्मक शक्तीची कमतरता असते. तथापि, शेजारच्या पॉवर सिस्टममधून गहाळ प्रतिक्रियाशील शक्ती हस्तांतरित न करणे अधिक कार्यक्षम आहे, परंतु या पॉवर सिस्टममध्ये स्थापित केलेल्या भरपाई उपकरणांमध्ये ते निर्माण करणे अधिक कार्यक्षम आहे.

उत्पादित आणि उपभोगलेल्या विद्युत उर्जेमधील संतुलनाच्या उपस्थितीचे मुख्य संकेतकांपैकी एक आहे नेटवर्क वारंवारता… रशिया, बेलारूस, युक्रेन आणि बहुतेक युरोपीय देशांमध्ये इलेक्ट्रिक ग्रीडची वारंवारता 50 Hz आहे.जर देशाच्या पॉवर सिस्टमची वारंवारता 50 Hz (सहिष्णुता ± 0.2 Hz) च्या आत असेल, तर याचा अर्थ ऊर्जा शिल्लक पाळली जाते.

व्युत्पन्न केलेल्या विजेमध्ये, विशेषत: त्याच्या सक्रिय घटकामध्ये, उर्जेची कमतरता उद्भवते, म्हणजेच ऊर्जा संतुलन बिघडते. या प्रकरणात, अनुज्ञेय मूल्याच्या खाली इलेक्ट्रिकल नेटवर्कची वारंवारता कमी होते. पॉवर सिस्टममध्ये विजेची तूट जितकी जास्त तितकी वारंवारता कमी.

उर्जा संतुलन बिघडण्याची प्रक्रिया उर्जा प्रणालीसाठी सर्वात धोकादायक आहे आणि जर ती सुरुवातीच्या टप्प्यावर थांबविली गेली नाही तर उर्जा प्रणालीचे संपूर्ण पतन होईल.

वितरण सबस्टेशन्समध्ये वीज नसताना वीज यंत्रणा कोसळू नये म्हणून, आपत्कालीन ऑटोमेशन वापरले जाते - स्वयंचलित वारंवारता अनलोडिंग (AChR) आणि एसिंक्रोनस मोड एलिमिनेशनचे ऑटोमेशन (ALAR).

AChR ग्राहकांच्या भाराचा काही भाग आपोआप बंद करतो, ज्यामुळे पॉवर सिस्टममधील ऊर्जेची कमतरता कमी होते. ALAR ही एक अत्याधुनिक स्वयंचलित प्रणाली आहे जी स्वयंचलितपणे इलेक्ट्रिकल नेटवर्कमध्ये असिंक्रोनस मोड शोधते आणि काढून टाकते. पॉवर सिस्टममध्ये विजेची कमतरता असल्यास, ALAR AFC सह एकत्रितपणे कार्य करते.

पॉवर सिस्टमच्या सर्व विभागांमध्ये, विविध आपत्कालीन परिस्थिती शक्य आहेत: स्टेशन आणि सबस्टेशनवरील विविध उपकरणांचे नुकसान, केबल आणि ओव्हरहेड पॉवर लाईन्सचे नुकसान, रिले संरक्षण आणि ऑटोमेशन डिव्हाइसेसच्या सामान्य ऑपरेशनमध्ये व्यत्यय इ. वापरकर्ते त्यांच्या नुसार पॉवर विश्वसनीयता श्रेणी.

व्होल्टेज नियमन वैशिष्ट्ये

पॉवर सिस्टममधील व्होल्टेज अशा प्रकारे नियंत्रित केले जाते की सर्व क्षेत्रांमध्ये सामान्य व्होल्टेज मूल्ये सुनिश्चित केली जातात. एंड-यूजर व्होल्टेज रेग्युलेशन मोठ्या सबस्टेशन्समधून मिळणाऱ्या सरासरी व्होल्टेज मूल्यांनुसार केले जाते.

नियमानुसार, असे समायोजन एकदाच केले जाते, त्यानंतर मोठ्या नोड्स - प्रादेशिक सबस्टेशनवर व्होल्टेज समायोजित केले जाते, कारण प्रत्येक ग्राहक सबस्टेशनच्या मोठ्या संख्येमुळे सतत व्होल्टेज समायोजित करणे अव्यवहार्य आहे.

सबस्टेशन्समधील व्होल्टेज नियमन पॉवर ट्रान्सफॉर्मर आणि ऑटोट्रान्सफॉर्मर्समध्ये तयार केलेले ऑफ-सर्किट टॅप चेंजर्स आणि लोड स्विचच्या मदतीने केले जाते. ऑफ-सर्किट स्विचद्वारे नियमन ट्रान्सफॉर्मर मेनपासून डिस्कनेक्ट केले जाते (उत्तेजनाशिवाय स्विच करणे). ऑन-लोड स्विचिंग डिव्हाइसेस लोड व्होल्टेजचे नियमन करण्यास अनुमती द्या, म्हणजे प्रथम ट्रान्सफॉर्मर (ऑटोट्रान्सफॉर्मर) डिस्कनेक्ट करण्याची आवश्यकता न ठेवता.

पॉवर ट्रान्सफॉर्मरच्या ऑन-लोड स्विचचा वापर करून व्होल्टेजचे नियमन स्वयंचलितपणे आणि व्यक्तिचलितपणे केले जाऊ शकते. तसेच, ट्रान्सफॉर्मर्सच्या तांत्रिक स्थितीवर (ऑटोट्रान्सफॉर्मर्स) अवलंबून, ऑन-लोड स्विचचे सेवा आयुष्य वाढवण्यासाठी, ते करू शकते. व्होल्टेजचे नियमन केवळ मॅन्युअल मोडमध्ये करण्याचा निर्णय घेतला जातो, ट्रान्सफॉर्मरमधून प्राथमिक लोड काढून टाकणे.त्याच वेळी, ऑन-लोड टॅप-चेंजरचे टॅप स्विच करण्याची क्षमता जतन केली जाते आणि जलद व्होल्टेज नियमन आवश्यक असल्यास, हे ऑपरेशन ट्रान्सफॉर्मरमधून लोड काढून टाकल्याशिवाय केले जाऊ शकते.

शक्ती आणि उर्जेचे नुकसान

विद्युत उर्जेचे प्रसारण अपरिहार्यपणे ट्रान्सफॉर्मर आणि लाईन्समधील शक्ती आणि उर्जेच्या नुकसानासह होते. हे नुकसान वीज पुरवठा क्षमतेत संबंधित वाढीद्वारे कव्हर केले जाणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे पॉवर सिस्टमच्या बांधकामासाठी भांडवली गुंतवणूक वाढते.

याव्यतिरिक्त, वीज आणि ऊर्जेच्या नुकसानीमुळे पॉवर प्लांटमध्ये अतिरिक्त इंधनाचा वापर होतो, विजेची किंमत, ज्यामुळे विजेची किंमत वाढते. म्हणून, डिझाइनमध्ये पॉवर ट्रान्समिशन नेटवर्कच्या सर्व घटकांमध्ये हे नुकसान कमी करण्यासाठी प्रयत्न करणे आवश्यक आहे.

हे देखील पहा: इलेक्ट्रिकल सर्किट्समध्ये उर्जा आणि उर्जा कमी होणे आणि इलेक्ट्रिकल नेटवर्कमधील नुकसान कमी करण्यासाठी उपाय

पॉवर सिस्टमचे समांतर ऑपरेशन

देशांतील विद्युत प्रणाली किंवा देशांतर्गत विद्युत प्रणालीचे वेगळे विभाग एकमेकांशी जोडले जाऊ शकतात आणि संपूर्णपणे परस्पर जोडलेली वीज प्रणाली तयार करतात.

दोन ऊर्जा प्रणालींमध्ये समान मापदंड असल्यास, ते समांतर (समकालिकपणे) कार्य करू शकतात. दोन पॉवर सिस्टमच्या सिंक्रोनस ऑपरेशनच्या शक्यतेमुळे त्यांची विश्वासार्हता लक्षणीयरीत्या वाढवणे शक्य होते, कारण एका पॉवर सिस्टममध्ये मोठ्या प्रमाणात पॉवर तूट झाल्यास, ही तूट दुसर्या पॉवर सिस्टमद्वारे भरली जाऊ शकते.अनेक देशांच्या वीज यंत्रणांना जोडून, ​​या देशांमधील वीज निर्यात किंवा आयात करणे शक्य आहे.

परंतु जर दोन पॉवर सिस्टममध्ये इलेक्ट्रिकल पॅरामीटर्समध्ये काही फरक असेल, विशेषत: पॉवर ग्रिडची वारंवारता, जर या पॉवर सिस्टम्स एकत्र करणे आवश्यक असेल, तर त्यांचे समांतर ऑपरेशनसह थेट कनेक्शन अस्वीकार्य आहे.

या प्रकरणात, ते पॉवर सिस्टम्स दरम्यान वीज हस्तांतरित करण्यासाठी थेट वर्तमान ओळी वापरून परिस्थितीतून बाहेर पडतात, ज्यामुळे भिन्न ग्रिड फ्रिक्वेन्सीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत असंक्रमित पॉवर सिस्टम एकत्र करणे शक्य होते.