Применение электрической энергии

Для индустриально развитой страны, такой как Россия, характерна электрификация -широкое применение электрической энергии во всех областях производства и в быту. Электрификацию обеспечивает система электроснабжения. Основными энергетическими ресурсами  страны в настоящее время служат природные запасы горючих ископаемых и гидравлические ресурсы. Вблизи этих источников энергии в большинстве случаев размещаются электрические станции. На них первичные виды энергии преобразуются в электрическую энергию, вырабатываемую генераторами переменного тока при напряжениях 6-35 кВ.

Изготовление генераторов на более высокое напряжение затруднительно и практически нецелесообразно. Но при таких напряжениях экономичная передача энергии возможна лишь близко расположенным потребителям.

Для передачи электроэнергии на более значительные расстояния-порядка сотен километров-нужны более высокие напряжения-несколько сотен  тысяч вольт.

При данной мощности чем выше напряжение линии электропередачи(ЛЭП), тем меньше должна быть сила тока, а вместе с ней уменьшается падение напряжения в линии и потери энергии на нагревание проводов, если считать постоянной величиной сопротивление линии. Таким образом, повышение напряжения линии передачи дает возможность при тех же относительных потерях передавать энергию на более дальние расстояния. По этой причине стремятся применять для линий передач все более высокие напряжения.

В частности ,в 1986 году было намечено пятилетним планом сооружение  линий электропередач на напряжение 1,5 млн.В.Применение таких  сверхвысоких напряжений дает возможность использовать в народном хозяйстве природные энергетические ресурсы, находящиеся на больших расстояниях от промышленных центров.

Следует отметить ,что с повышением напряжения непропорционально  быстро возрастают затраты на изолирующие устройства, в частности, на тяжелые гирлянды изоляторов, нести которые должны высокие опоры, увеличиваются размеры и стоимость трансформаторных подстанций, наконец, значительно возрастают ежегодные расходы на обслуживание и поддержание установок более высокого напряжения. Если увеличение  напряжения экономически необоснованно, то вызванные этим повышением затраты могут оказаться существенно больше экономики, которую создает уменьшение потерь энергии на нагревание проводов.

При проектировании электроснабжения рабочее напряжение выбирается, с одной стороны, в зависимости от стоимости соответствующего  электротехнического оборудования, а с другой стороны, в зависимости от стоимости в данном районе электрической энергии. Весьма приближенно для линий передач средней длинны можно считать экономически  целесообразным напряжение 1 кВ на 1 км длинны линии, например для линии передачи длинной 200 км целесообразно применить рабочее напряжение 200 кВ. При выборе напряжения необходимо учесть и то, что оно должно соответствовать шкале стандартных напряжений.

Генераторы, работающие на электрических станциях (Г1-Г3,рис1),соединяются с линиями передачи через повысительные трансформаторы, установленные на повысительной трансформаторной подстанции ТП. Длинными линиями электроэнергия передается в промышленные центры. Но линии передачи являются в системе питательными линиями ПЛ: потребители энергии непосредственно к ним не подключаются, так как напряжение этих линий для потребителей слишком высоко. Затем затруднительно среди города устанавливать опоры линии передачи высокого напряжения. Напряжение желательно понизить настолько, чтобы иметь возможность применить относительно недорогие кабели, проложенные в земле (6-35 кВ).Поэтому напряжение передачи электроэнергии на районных трансформаторных подстанциях (ТП) понижается до 6-35 кВ. Эти подстанции построенны на окраине больших городов или на территории больших заводов. От  подстанции начинаются распределительные сети. Их напряжение (3-35 кВ) выбирают в зависимости от от расстояния от районной ТП до потребителя. Для снабжения групп потребителей относительно небольшой мощности часто служат распределительные пункты (РП),где энергия распределяется между отдельными потребителями, но не трансформируется. Потребительские трансформаторные подстанции находятся в непосредственной близости к потребителям. Их вторичное напряжение 220/127; 380/220 и 660/380 В (при схеме распределения -звезда с нулевым проводом).Наибольшее распространение имеет система 380/220 В.

Во вторичную цепь потребительских ТП подключаются лампы электрического освещения(220 В),электродвигатели и.т.п.

На пути от генератора к приемника электрическая энергия преобразуется 3-4 раза. Последний вариант (4 раза) применяют в тех случаях, когда напряжение 6-10 кВ недостаточны для распределения энергии по  относительно большой площади, а строить для небольших мощностей дорогие понизительные подстанции на 110-500 кВ экономически нецелесообразно. По этим соображениям приходится вводить  промежуточное напряжение распределительной сети 35 кВ.