Передача и производство электрической энергии: Производство, передача и распределение электрической энергии

Электроэнергия. Производство, передача и задачи

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: производство, передача и потребление электрической энергии.

Электрическая энергия играет в нашей жизни исключительную роль. Если в доме нет света, мы оказываемся практически беспомощны. Функционирование предприятий, средств транспорта, коммуникаций и прочих достижений цивилизации основано на использовании электроэнергии.

Электроэнергия обладает замечательными свойствами, которые и обеспечивают возможность её повсеместного применения.

• Простота производства. В мире функционирует огромное множество разнообразных генераторов электроэнергии.
• Передача на большие расстояния. Электроэнергия транспортируется по высоковольтным линиям электропередачи без существенных потерь.
• Преобразование в другие виды энергии. Электроэнергия легко преобразуется в механическую энергию (электродвигатели), внутреннюю энергию (нагревательные приборы), энергию света (осветительные приборы) и т. д.
• Распределение между потребителями. Специальные устройства позволяют распределять электроэнергию между потребителями с самыми разными «запросами» — промышленными предприятиями, городскими электросетями, жилыми домами и т. д.

Рассмотрим подробнее вопросы производства, передачи и потребления электрической энергии.

Производство электроэнергии

Среди генераторов электроэнергии наиболее распространены электромеханические генераторы переменного тока. Они преобразуют механическую энергию вращения ротора в энергию индукционного переменного тока, возникающего благодаря явлению электромагнитной индукции.

На рис. 1 проиллюстрирована основная идея генератора переменного тока: проводящая рамка (называемая якорем) вращается в магнитном поле.

Рис.1. Схема генератора переменного тока

Магнитный поток сквозь рамку меняется со временем и порождает ЭДС индукции, которая приводит к возникновению индукционного тока в рамке. С помощью специальных приспособлений (колец и щёток) переменный ток передаётся из рамки во внешнюю цепь.

Если рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной угловой скоростью , то возникающий переменный ток будет синусоидальным. Покажем это.

Выберем направление вектора нормали к плоскости рамки. Вектор , таким образом, вращается вместе с рамкой. Направление обхода рамки считается положительным, если с конца вектора этот обход видится против часовой стрелки.

Напомним, что ток считается положительным, если он течёт в положительном направлении (и отрицательным в противном случае). ЭДС индукции считается положительной, если она создаёт ток в положительном направлении (и отрицательной в противном случае).

Предположим, что в начальный момент времени векторы и сонаправлены. За время рамка повернётся на угол . Магнитный поток через рамку в момент времени равен:

(1)

где — площадь рамки. Дифференцируя по времени, находим ЭДС индукции:

(2)

Если сопротивление рамки равно , то в ней возникает ток:

(3)

Как видим, ток действительно меняется по гармоническому закону, то есть является синусоидальным.

В реальных генераторах переменного тока рамка содержит не один виток, как в нашей схеме, а большое число витков. Это позволяет увеличить в раз ЭДС индукции в рамке. Почему?

Объяснить это несложно. В самом деле, магнитный поток через каждый виток площади по-прежнему определяется выражением (1), так что ЭДС индукции в одном витке согласно формуле (2) равна: . Все эти ЭДС индукции, возникающие в каждом витке, складываются друг с другом, и суммарная ЭДС в рамке окажется равной:

Сила тока в рамке:

где есть по-прежнему сопротивление рамки.

Кроме того, рамку снабжают железным (или стальным) сердечником. Железо многократно усиливает магнитное поле внутри себя, и поэтому наличие сердечника позволяет увеличить магнитный поток сквозь рамку в сотни и даже тысячи раз. Как следует из формул (2) и (3), ЭДС индукции и ток в рамке увеличатся во столько же раз.

Передача электроэнергии

Электроэнергия производится в основном на тепловых электростанциях (ТЭС), гидроэлектростанциях (ГЭС) и атомных электростанциях (АЭС).

Роторы генераторов ТЭС вращаются за счёт энергии сгорающего топлива (чаще всего этим топливом является уголь). Экономически целесообразным является строительство ТЭС вблизи крупных угольных месторождений.

Роторы генераторов ГЭС приводятся во вращение энергией падающей воды. Поэтому ГЭС строятся на реках.

В любом случае возникает проблема передачи выработанной электроэнергии потребителям, находящимся за много километров от электростанций.

Электроэнергия транспортируется по проводам. Потери энергии на нагревание проводов должны быть сведены к минимуму. Оказывается, для этого нужно высокое напряжение в линии электропередачи. Покажем это.

Рассмотрим двухпроводную линию электропередачи, связывающую источник переменного напряжения u с потребителем П (рис. 2).

Рис.2. Передача электроэнергии по двухпроводной линии

Длина линии равна , так что общая длина проводов составит . Если — удельное сопротивление материала провода, — площадь поперечного сечения провода, то сопротивление линии будет равно:

(4)

Потребителю должна быть передана мощность с заданным действующим значением . Обозначим через и действующие значения напряжения в линии и силы тока. Если — сдвиг фаз между током и напряжением, то, как мы знаем из предыдущего листка, .

Отсюда

(5)

Часть мощности теряется на нагревание проводов:

Подставляя сюда выражения (4) и (5), получим:

(6)

Мы видим из формулы (6), что потеря мощности обратно пропорциональна квадрату напряжения в линии. Следовательно, для уменьшения потерь надо повышать напряжение при передаче. Вот почему линии электропередач являются высоковольтными. Например, Волжская ГЭС передаёт в Москву электроэнергию при напряжении киловольт.

Трансформатор

Генераторы электростанций имеют ЭДС порядка кВ. Как мы только что видели, для передачи электроэнергии на большие расстояния нужно повышать напряжение до нескольких сотен киловольт.

С другой стороны, напряжение бытовой электросети составляет В. Поэтому при доставке энергии обычному потребителю требуется понижение напряжения до сотен вольт.

Замечательно, что повышение и понижение напряжения в случае синусоидального переменного тока не представляет никаких сложностей. Для этого используются специальные устройства — трансформаторы.

Простейшая схема трансформатора приведена на рис. 3. На замкнутом стальном сердечнике расположены две обмотки.

Рис.3. Трансформатор

Первичная обмотка содержит витков; на неё подаётся входное напряжение . Это напряжение как раз и требуется преобразовать — повысить или понизить.

Вторичная обмотка содержит витков. К ней подсоединяется нагрузка, условно обозначенная резистором . Это — потребитель, для работы которого нужно преобразованное напряжение .

Режим холостого хода

Наиболее прост для рассмотрения холостой ход трансформатора, когда нагрузка отключена (ключ разомкнут).

Пусть напряжение на первичной обмотке меняется по закону косинуса с амплитудой :

Активное сопротивление первичной обмотки считаем очень малым по сравнению с её индуктивным сопротивлением. В таком случае, как мы знаем, сила тока в первичной обмотке отстаёт по фазе от напряжения на :

При этом трансформатор не потребляет энергию из сети, к которой он подключён.

Магнитный поток , пронизывающий витки первичной обмотки, пропорционален току и поэтому также меняется по закону синуса:

В каждом витке первичной обмотки возникает ЭДС индукции:

(7)

Следовательно, полная ЭДС индукции в первичной обмотке равна:

(8)

Стальной сердечник практически не выпускает магнитное поле наружу — линии магнитного поля почти целиком идут внутри сердечника. Магнитный поток в любом сечении сердечника одинаков; в частности, каждый виток вторичной обмотки пронизывает тот же самый магнитный поток . Поэтому в одном витке вторичной обмотки возникает та же ЭДС индукции , даваемая выражением (7), а полная ЭДС индукции во вторичной обмотке равна:

(9)

Как видим, обе ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках меняются синфазно. Мгновенные значения ЭДС индукции относятся друг к другу как числа витков в обмотках:

(10)

Ввиду малости активного сопротивления первичной обмотки мы можем считать, что выполнено приближённое равенство:

(11)

(вспомните рассуждение из листка «Переменный ток. 1», раздел «Катушка в цепи переменного тока»). Так как цепь вторичной обмотки разомкнута и ток в ней отсутствует, имеем точное равенство:

Итак, . Следовательно, мгновенные значения напряжений в первичной и вторичной обмотках также меняются почти синфазно. С учётом равенства (10) получаем:

(12)

Величина называется коэффициентом трансформации. Отношение мгновенных значений напряжений в (12) можно заменить отношением действующих значений и :

Если , то трансформатор является понижающим. В этом случае вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная; потребитель получает меньшее напряжение, чем то, что поступает на вход трансформатора. На рис. 3 изображён как раз понижающий трансформатор.

Если же , то трансформатор будет повышающим. Вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, и потребитель получает напряжение более высокое, чем на входе трансформатора.

Режим нагрузки

Теперь рассмотрим вкратце работу нагруженного трансформатора, когда ключ на рис. 3 замкнут. В этом случае трансформатор выполняет свою прямую задачу — передаёт энергию потребителю, подключённому ко вторичной обмотке.

Согласно закону сохранения энергии, передача энергии потребителю возможна только за счёт увеличения потребления энергии из внешней сети. Так оно в действительности и происходит. Давайте попробуем понять, какие физические процессы приводят к этому.

Главное заключается в том, что ввиду малого омического сопротивления первичной обмотки сохраняется приближённое равенство (11), т. е.

Напряжение задаётся внешней сетью, поэтому амплитуда ЭДС индукции остаётся прежней — равной амплитуде внешнего напряжения.

Но, с другой стороны, из выражения (8) мы знаем, что амплитуда величины равна .

Стало быть, при подключении нагрузки остаётся неизменной амплитуда магнитного потока , пронизывающего витки первичной и вторичной обмоток.

При холостом ходе магнитный поток порождался магнитным полем тока первичной обмотки (во вторичной обмотке тока не было). Теперь в создании магнитного потока участвуют два магнитных поля: поле тока первичной обмотки (оно создаёт поток ) и поле тока вторичной обмотки (оно создаёт поток ). Таким образом,

В отличие от тока , который «навязывается» первичной обмотке внешней сетью, ток — индукционный, и его направление определяется правилом Ленца: магнитное поле стремится уменьшить изменение суммарного магнитного потока . Но амплитуда этого потока, как мы уже говорили, остаётся той же, что и при холостом ходе. Как же так?

Очень просто — чтобы обеспечить неизменность величины , приходится увеличиваться магнитному потоку . Возрастает амплитуда тока первичной обмотки! Вот почему увеличивается потребление энергии из сети по сравнению с режимом холостого хода.

Первичная обмотка потребляет из сети мощность

(как и выше, в данной формуле фигурируют действующие значения мощности, напряжения и силы тока).

Нагрузка получает от вторичной обмотки мощность

Эта мощность является полезной с точки зрения потребителя. Отношение полезной мощности, получаемой нагрузкой, к мощности, потребляемой из сети — это КПД трансформатора:

Разумеется, — часть мощности теряется в трансформаторе. Потери мощности состоят из двух частей.

1. Так называемые «потери в меди», обозначаемые . Это мощность, расходуемая на нагревание первичной и вторичной обмоток:

Сколь бы малыми не были активные сопротивления и этих обмоток, они не равны нулю, и при больших токах с ними приходится считаться.

2. Так называемые «потери в стали», обозначаемые . Сюда относятся:

• Мощность, расходуемая на перемагничивание сердечника, т. е. на изменение ориентации элементарных токов под действием внешнего магнитного поля.

• Мощность, расходуемая на нагревание сердечника индукционными вихревыми токами (которые называются ещё токами Фуко). Эти токи возникают в сердечнике под действием вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Для уменьшения токов Фуко сердечники собираются из листов специальной трансформаторной стали, но полностью ликвидировать эти токи, конечно же, не удаётся.

Оказывается, потери в стали не зависят от нагрузки — они определяются только амплитудой магнитного потока, которая, как мы знаем, при любой нагрузке остаётся неизменной.

Таким образом, имеем:

и для КПД трансформатора получаем следующее выражение:

(13)

Если полезная мощность мала (недогрузка трансформатора), то и КПД мал. Действительно, числитель в (13) маленький, а знаменатель — не меньше постоянной величины потерь в стали .

Если полезная мощность чрезмерно велика(перегрузка трансформатора), то КПД опятьтаки мал. Дело в том, что в этом случае велики токи и в обмотках трансформатора, и, следовательно, большой величины достигают потери в меди .

Для трансформатора существует оптимальная (так называемая номинальная) нагрузка, на которую он рассчитан. При номинальной нагрузке оказывается, что КПД трансформатора близок к единице, т. е. , или, с учётом выражений для мощностей:

Кроме того, сдвиги фаз приближённо равны нулю, так что

Следовательно, при нагрузках, близких к номинальной, имеем:

где — введённый выше коэффициент трансформации. Например, у понижающего трансформатора , и при номинальной нагрузке ток в его вторичной обмотке в раз больше тока первичной обмотки.

Как производят и передают электроэнергию: от электростанций до дома

Электричество, как основополагающий двигатель развития цивилизации, вошло в жизнь человечества сравнительно недавно. Активное использование электроэнергии началось чуть более ста лет назад.

Производство электроэнергии

История мировой электроэнергетики

Электроэнергетика – стратегическая отрасль экономической системы любого государства. История возникновения и развития ЭЭ берёт своё начало с конца XIX столетия. Предтечей появления промышленной выработки электроэнергии являлись открытия основополагающих законов о природе и свойствах электрического тока.

Отправной точкой, когда возникли производство и передача электроэнергии, считают 1892 год. Именно тогда была построена первая электростанция в Нью-Йорке под руководством Томаса Эдисона. Станция стала источником электрического тока для ламп уличного освещения. Это был первый опыт перевода тепловой энергии от сгорания угля в электричество.

С тех пор началась эра массового строительства тепловых электростанций (ТЭС), работающих на твёрдом топливе – энергетическом угле. С развитием нефтяной промышленности появились огромные запасы мазута, которые образовывались в результате переработки нефтепродуктов. Были разработаны технологии получения носителя тепловой энергии (пара) от сжигания мазута.

С тридцатых годов прошлого века получили широкое распространение гидроэлектростанции (ГЭС). Предприятия стали использовать энергию ниспадающих потоков воды рек и водохранилищ.

В 70-е годы началось бурное строительство атомных электростанций (АЭС). Одновременно с этим стали разрабатываться и внедряться альтернативные источники электроэнергии: это ветровые установки, солнечные батареи, щелочно-кислотные геостанции. Появились мини установки, использующие тепло для получения электричества в результате химических процессов разложения навоза и бытового мусора.

История российской электроэнергетики

Мощным толчком развития производства электрической энергии стало принятие молодым государством СССР плана ГОЭЛРО в 1920г. Было принято решение о строительстве 10 электростанций общей мощностью 640 тыс. кВт в течение 15 лет. Однако уже к 1935 году было введено в строй 40 государственных районных электростанций (ГРЭС). Была создана мощная база индустриализации России и союзных республик.

В 30-х годах началось массовое строительство гидроэлектростанций (ГЭС) на территории СССР. Осваивались реки Сибири. На Украине была возведена знаменитая Днепрогэс. В послевоенные годы государством уделялось внимание строительству ГЭС.

Важно! Появление в России дешевого электричества решило проблему городского транспорта в крупных областных центрах. Трамваи и троллейбусы не только стали экономическим стимулом использования электроэнергии в транспорте, но и принесли значительное сокращение потребления жидкого топлива. Дешёвый энергоресурс привёл к появлению на железных дорогах электровозов.

В 70-е годы в результате мирового энергетического кризиса произошло резкое повышение цен на нефть. В России стал внедряться план развития атомной энергетики. Практически во всех республиках Советского Союза стали строить АЭС. Лидером в этом отношении стала нынешняя Россия. На сегодняшний день на территории Российской Федерации действуют 21 АЭС.

Территориальная структура производства электроэнергии

Основные технологические процессы в электроэнергетике

Производство электроэнергии в России базируется на трёх китах энергетической системы. Это атомная, тепловая и гидроэнергетика.

Три вида генерирования электричества

Отрасли промышленности электроэнергетики

Список промышленных источников производства электрической энергии состоит из 4 отраслей энергетики:

• атомная;
• тепловая;
• гидроэнергетика;
• альтернативная.

Атомная энергетика

Эта отрасль энергодобычи является на сегодня самым эффективным способом получения электричества за счёт ядерной реакции. Для этого используют очищенный уран. Сердцем станции является атомный реактор.

Схема работы ядерного реактора

Источниками тепла являются ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). Они представляют собой тонкие длинные циркониевые трубки, в которых помещены урановые таблетки. Их объединяют в группы – ТВС (тепловыделяющая сборка). Ими загружают корпус реактора, в теле которого размещены трубы с водой. Во время ядерного распада урана происходит выделение тепла, которое нагревает воду в первичном контуре до 3200.

Пар поступает на лопасти турбин, которые вращают генераторы переменного тока. Электричество через трансформаторы попадает в общую энергетическую систему.

Обратите внимание! Помня о трагедии Чернобыля, учёные всего мира совершенствуют систему безопасности работы АЭС. Последние разработки в атомной энергетике обеспечивают практически 100% безвредность атомных электростанций.

Вид на АЭС

Тепловая энергетика

Тепловые электростанции работают по принципу сжигания природного топлива: угля, газа и мазута. Вода, проходящая по трубопроводам через котлы, превращается в пар и в дальнейшем подаётся на лопасти генераторных турбин.

Дополнительная информация. За 4 года эксплуатации одной группы ТВЭЛов вырабатывается такое количество электроэнергии, для получения которого ТЭС потребуется сжечь 730 цистерн природного газа, 600 вагонов угля или 900 нефтеналивных железнодорожных танкеров.

Помимо этого, тепловые электростанции сильно ухудшают экологическую обстановку в районах месторасположения. Продукты горения топлива сильно загрязняют атмосферу. Лишь только станции, работающие на газотурбинных установках, отвечают требованиям экологической чистоты.

Гидроэнергетика

Примерами эффективного применения гидроэнергетики являются Асуанская, Саяно-Шушенская ГЭС и др. Самые экологичные электростанции, использующие кинетическую энергию движения воды, не производят никаких вредных выбросов в окружающую природу. Однако массовое возведение гидросооружений ограничено совокупностью обстоятельств. Это наличие определённой величины природного водного потока, особенностью рельефа местности и многое другое.

ГЭС

Альтернативная энергетика

Научно-техническая революция не замирает ни на минуту. Каждый день приносит новшества в получение электрического тока. Пытливые умы постоянно заняты поисками новых технологий выработки электроэнергии, которые выступают в роли альтернативы традиционным способам получения электричества.

Следует упомянуть ветровые генераторы, приливные морские станции и солнечные батареи. Наряду с этим, появились устройства, вырабатывающие электроток, используя тепло разложения бытовых отходов, продуктов жизнедеятельности крупного рогатого скота. Есть такие устройства, которые используют температурную разницу различных слоёв грунта, щелочную и кислотную среду почвы на разных уровнях. Альтернативные источники электроэнергии объединяет одно – это несопоставимость выработанного количества энергии с объёмами электричества, которые получают традиционными способами (АЭС, ТЭС и ГЭС).

Передача и распределение электрической энергии

Независимо от устройства электростанций, их энергия поставляется в единую энергосистему страны. Передаваемая электроэнергия поступает на распределительные подстанции, оттуда уже доходит до самих потребителей. Передача электричества от производителей осуществляется воздушным путём через линии электропередач. На короткие дистанции ток проходит в кабеле, который прокладывают под землёй.

Потребление электрической энергии

С появлением новых промышленных объектов, вводом в эксплуатацию жилых комплексов и зданий гражданского назначения потребление электроэнергии с каждым днём возрастает. Практически ежегодно на территории России входят в строй новые электростанции, или существующие предприятия пополняются новыми энергоблоками.

Виды деятельности в электроэнергетике

Электрические компании занимаются бесперебойной доставкой электричества каждому потребителю. В энергетической сфере уровень занятости превышает этот показатель некоторых ведущих отраслей народного хозяйства государства.

Оперативно-диспетчерское управление

ОДУ играет важнейшую роль в перераспределении энергопотоков в обстановке изменяющегося уровня потребления. Диспетчерские службы направлены на то, чтобы передавать электрический ток от производителя потребителю в безаварийном режиме. В случае каких-либо аварий или сбоев в линиях электропередач ОДУ выполняют обязанности оперативного штаба по быстрому устранению этих недостатков.

Энергосбыт

В тарифах на оплату за потребление электричества включены расходы на прибыль энергокомпаний. За правильностью и своевременностью оплаты за потреблённые услуги следит служба – Энергосбыт. От неё зависит финансовое обеспечение всей энергосистемы страны. К неплательщикам применяются штрафные санкции, вплоть до отключения электроснабжения потребителя.

Энергосистема – кровеносная система единого организма государства. Производство электроэнергии является стратегической сферой безопасности существования и развития экономики страны.

Видео

Производство и передача электрической энергии

Температура срабатывания биметаллического элемента реле примерно 120°. Температура возврата около 80°. Вес реле не более 12 г.

Такими тепловыми реле снабжаются магнитные пускатели, масляные манометры, термометры системы охлаждения автомобилей и многие другие устройства.

Контрольные вопросы

1.  Для каких целей используется электрическая аппаратура управления и защиты?

2.  Как устроен и действует рубильник?

3.  Расскажите об устройстве и действии электромагнитного выключателя-автомата.

4.  Для чего служат плавкие предохранители?

5.  Когда применяют регулируемые резисторы-реостаты?

6.  Как устроен и для чего служит контроллер?

7.  Расскажите об устройстве и действии контактора.

8.  Каковы устройство и работа теплового реле?

ГЛАВА>  XII

ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

§ 126. ПРОИЗВОДСТВО И ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

В зависимости от вида преобразуемой энергии (механической, световой, химической и т. д.) электростанции делятся на тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, солнечные и др.

На тепловых электростанциях в электрическую энергию преоб­разуется энергия топлива. Эти электростанции производят основ­ную часть вырабатываемой электроэнергии. Тепловые электростанции разделяются на две группы: конденсационные и теплофикаци­онные или теплоцентрали (ТЭЦ).

Конденсационные станции снабжают потребителей только элект­рической энергией. Их сооружают вблизи залежей местного топли­ва с тем, чтобы не возить его на большие расстояния.

Теплоцентрали снабжают потребителей не только электрической  энергией, но и теплом — водяным паром или горячей водой, которая  по трубам передается потребителям. Поэтому ТЭЦ сооружают по близости от приемников теплоты, в центрах промышленных районов и крупных городов для уменьшения протяженности теплофика­ционных сетей. Топливо транспортируют на ТЭЦ из мест его добычи.

Основными двигателями на тепловых электростанциях служат паровые турбины. В турбину поступает пар из котла и приводит,  ротор ее во вращение. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую генератором, вал которого непосредствен­но соединен с валом турбины.

Гидроэлектростанции (ГЭС) сооружают поблизости от рек. Вода вращает ротор гидротурбины и вал генератора, соединенный с валом турбины.  В  генераторе  механическая  энергия  гидротурбины  преобразуется в электрическую.

Производство электрической энергии на ГЭС проще и дешевле, чем на тепловых электростанциях, так как не нужно топливо и для обслуживания  требуется  меньшее  количество  обслуживающего

персонала. Однако сооружение ГЭС значительно дороже сооружения теплоэлектростанции и требует большего времени вследствие большого объема земляных и строительных работ. Поэтому с целью экономии времени в нашей стране предусматривается преимущест­венное строительство тепловых электростанций, работающих на природном газе, мазуте и дешевом угле.

В атомных электростанциях первичной энергией является энергия ядер атомов. Советские ученые и инженеры успешно работают над проблемой использования атомной энергии в мирных целях. Уже в 1954 г. в СССР вступила в строй первая в мире промышлен­ная атомная электростанция.

На атомных электростанциях в специальном устройстве, назы­ваемом атомным реактором, происходит процесс расщепления ато­мов урана, при котором выделяется большое количество теплоты. За счет этой теплоты из воды образуется пар, поступающий в тур­бину. Отработавший пар направляется в конденсатор так же, как на обычных тепловых конденсационных электростанциях.

Ветровые электростанции преобразуют энергию ветра в электри­ческую энергию с помощью ветроколеса. На электростанциях, пре­образующих энергию солнца в электрическую энергию, специаль­ные устройства нагревают, воду, при этом образуется пар, который, как и в тепловых станциях, направляется в турбину.

Электростанции разделяются на районные станции и станции местного значения.

Районные станции имеют большие мощности  (сотни тысяч киловатт  и  более)  и  снабжают  электроэнергией  крупные  районы. Они соединяются с потребителями линиями электропередач высокого напряжения (ПО, 220, 400, 500, 750 кв и более).

Электростанции местного значения предназначены для снабжения энергией потребителей, расположенных недалеко от станции. Крупные электростанции, находящиеся в различных пунктах к района, включаются параллельно-—объединяются в энергосистему.  В энергосистему входят электростанции, электрические и тепловые е  сети и потребители энергии.

Объединение электростанций в единую энергосистему повыша­ет надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей  энергии, а также повышает использование мощности электростанции. 

На рис. 167 изображена примерная схема энергосистемы. Район­ная сеть 110 кв получает электроэнергию от гидроэлектростанции  через повысительную подстанцию, линию электропередачи 220 кв и понизительную подстанцию. Эта сеть снабжается энергией также через линию электропередачи 110 кв и повысительную подстанцию  от тепловой электростанции конденсационного типа, расположенной  в районе залегания местного топлива  (торфа, угля и т. д.).

Внутри кольцевой районной сети имеются понизительные под­станции, обслуживающие большой промышленный район. В центре этого района размещается теплоцентраль (ТЭЦ), работающая на привозном топливе и снабжающая потребителей электрической и тепловой энергией. Для связи с сетью ТЭЦ имеет повысительную  подстанцию.

От районной сети ПО кв через понизительную подстанцию питается районная сеть 35 кв, от которой, в свою очередь, через понизительные подстанции питаются местные сети 10 или б кв с понижающими трансформаторами для распределительных сетей 380/220 в.

Крупные промышленные предприятия могут получать электроэнергию как от местной, так и от районной сети 35 кв.

§ 127. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Подстанцией называется электроустановка, предназначенная для преобразования  или  распределения  электрической  энергии. Под­станции могут быть преобразовательными и распределительными. Преобразовательными могут быть  подстанции  трансформаторные, Двигатель-генераторные, выпрямительные и т. д. Всякая подстанция состоит из преобразователей энергии (трансформаторов, двигатель-генераторов, выпрямителей и т. д.), распределительных уст­ройств и вспомогательных элементов.

По назначению трансформаторные подстанции разделяются на  равные понизительные подстанции (ГПП), центральные распре­делительные подстанции (ЦРП), распределительные пункты (РП),

цеховые трансформаторные подстанции или трансформаторные пункты (ТП) и специальные подстанции, например, преобразовательные (ПП). Подстанции ГПП потребляют электроэнергию от электростанции или энергосистемы и, понижая напряжение, распре­деляют ее по территории предприятия или района. Подстанции ЦРП также распределяют электроэнергию между потребителями но при неизменном напряжении (без трансформации). Распределительные пункты (РП) осуществляют распределение электроэнергии между потребителями без изменения напряжения. Трансформаторные пункты (ТП) принимают электроэнергию при высоком напряжении (6, 10, 35 кв) от РП (или ЦРП) и распределяют ее между отдельными предприятиями или нагрузками при напряже­нии 500, 380, 220 в.

В зависимости от конструкции трансформаторные подстанции могут быть закрытыми и открытыми. Закрытые подстанции строят­ся в специальных зданиях. Для таких подстанций высшее напря­жение 6—10 кв (сюда относятся ЦРП, РП, ТП). Открытые под­станции сооружаются вне здания. Высшее напряжение такой подстанции 35 кв и выше (например, ГПП).

По расположению на территории предприятия трансформаторные подстанции разделяются на отдельностоящие (обычно ГПП и ЦРП), пристроенные к зданию, когда устройства высшего напря­жения находятся снаружи, а низшего напряжения — внутри зда­ния, и внутренние, полностью расположенные внутри здания. Если оборудование подстанции находится внутри технологического по­мещения и доступ к этому оборудованию возможен из того же по­мещения, то подстанция называется внутрицеховой.

Трансформаторная подстанция, установленная на открытом воз­духе, все оборудование которой находится на недоступной высоте, называется мачтовой. В таких подстанциях для установки обору­дования используют мачты или различные конструкции из стали, железобетона и дерева.

Подстанция, полностью собранная на предприятии и состоя­щая из трансформаторов с защищенными от прикосновения токоведущими частями, комплексного распределительного устройства и вспомогательного оборудования, называется комплектной трансфор­маторной подстанцией (сокращенно КТП). Эти подстанции предна­значены и для наружной и для внутренней установок. При наруж­ной установке КТП помещается на бетонной подушке высотой 1,5 м от уровня земли и состоит из двух основных частей — силового трансформатора и распределительного устройства с кварцевыми предохранителями. Подстанции для внутренней установки снабжа­ются воздушными автоматами и разъединителями.

Урок 44. Получение, передача и распределение электроэнергии.

Производство, передача и распределение электроэнергии.

   Проблема обеспечения энергией уже в самое ближайшее время станет одной из наиболее острых среди глобальных проблем человечества. Более 60% энергии вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС) на органическом топливе (уголь, нефтепродукты, газ, торф), примерно 18% — на атомных (АЭС) и гидроэлектростанциях (ГЭС), а остальные 2% — на солнечных, ветровых, геотермальных и прочих электростанциях.

   Производство электрической энергии в России концентрируется преимущественно на крупных электростанциях. Потребители электрической энергии – промышленность, строительство, электрифицированный транспорт, сельское хозяйство, сфера бытового обслуживания расположены в городах и сельской местности. Центры потребления электроэнергии, как правило, удалены от ее источников зачастую на расстояния в сотни и даже тысячи километров и распределены на значительной территории. В связи с этим возникает задача транспортирования электроэнергии от станций к потребителям. Эту задачу выполняют электрические сети, состоящие из линий электропередачи (ЛЭП) и подстанций.

   Передача электрической энергии от электростанций до больших городов или промышленных центров на расстояния тысяч километров является сложной научно-технической проблемой.

   Для уменьшения потерь на нагревания проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи (ЛЭП), и, следовательно, увеличить напряжение. Обычно линии электропередачи строятся в расчете на напряжение 400–500 кВ, при этом в линиях используется трехфазный ток переменной частоты 50 Гц. На рисунке представлена схема линии передачи электроэнергии от электростанции до потребителя. Схема дает представление об использовании трансформаторов при передаче электроэнергии.

   Следует отметить, что при повышении напряжения в линиях передачи увеличиваются утечки энергии через воздух. В сырую погоду вблизи проводов линии может возникнуть так называемый коронный разряд, который можно обнаружить по характерному потрескиванию. Коэффициент полезного действия линии передач не превышает 90 %.

Условная схема высоковольтной линии передачи. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках линии. На схеме изображен только один из трех проводов высоковольтной линии.

Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы.

Трансформатор – прибор для преобразования напряжения и силы переменного тока при неизменной частоте.

Он был изобретен П. Н. Яблочковым в 1876 году. В 1882 году трансформатор был усовершенствован И. Ф. Усагиным.

Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции.

Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы из магнитомягкого материала, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная.

Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с ЭДС e₁(t), поэтому в ней возникает ток J₁(t), создающий в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Φ, который практически без рассеяния циркулирует по замкнутому магнитному сердечнику и, следовательно, пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток.

В режиме холостого хода, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. В этом режиме трансформатор потребляет небольшую мощность.

В режиме нагрузки в цепь вторичной обмотки включается сопротивление нагрузки R_н, и в ней возникает переменный ток J₂(t). Теперь полный магнитный поток Φ в сердечнике создается обоими токами. Но согласно правилу Ленца магнитный поток Φ₂, создаваемый индуцированным во вторичной обмотке током J₂, направлен навстречу потоку Φ₁, создаваемому током J₁ в первичной обмотке: Φ = Φ₁ – Φ₂. Отсюда следует, что токи J₁ и J₂ изменяются в противофазе, то есть имеют фазовый сдвиг, равный 180°.

Коэффициент k=n₁/n₂ есть коэффициент трансформации.

При k>1 трансформатор называется повышающим, при k<1 – понижающим.

Написанные выше соотношения, строго говоря, применимы только к идеальному трансформатору, в котором нет рассеяния магнитного потока и отсутствуют потери энергии на джоулево тепло. Эти потери могут быть связаны с наличием активного сопротивления самих обмоток и возникновением индукционных токов (токов Фуко) в сердечнике. Для уменьшения токов Фуко сердечники трансформатора изготавливают обычно из тонких стальных листов, изолированных друг от друга. Существует еще один механизм потерь энергии, связанный с гистерезисными явлениями в сердечнике. При циклическом перемагничивании ферромагнитных материалов возникают потери электромагнитной энергии, прямо пропорциональные площади петли гистерезиса.

У хороших современных трансформаторов потери энергии при нагрузках, близких к номинальным, не превышает 1–2 %, поэтому к ним приближенно применима теория идеального трансформатора.

Если пренебречь потерями энергии, то мощность P₁, потребляемая идеальным трансформатором от источника переменного тока, равна мощности P₂, передаваемой нагрузке.

Производство, передача и использование электрической энергии

Слайд 1

Производство, передача и использование электроэнергии Подготовили: Сыщикова Елена Меркулова Анастасия 11А класс МБОУ «СОШ№45» г.Курска

Слайд 2

Цель нашей работы: необходимость познакомиться с процессом производства и передачи электроэнергии, выяснить основные элементы этого процесса и виды электроэнергии. Что бы достигнуть нашей цели мы составили задачи которые нам помогут: выяснить основные процессы в электроэнергетике, виды электростанций, способы передачи электроэнергии.

Слайд 3

Введение Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когда люди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, был источником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей, лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов, технологическим средством и т.д. На протяжении многих лет огонь поддерживался путем сжигания растительных энергоносителей (древесины, кустарников, камыша, травы, сухих водорослей и т.п.), а затем была обнаружена возможность использовать для поддержания огня ископаемые вещества: каменный уголь, нефть, сланцы, торф. На сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать.

Слайд 4

Электроэнергетика Электроэнергетика — отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния.

Слайд 5

Электрическая энергия долгое время была лишь объектом экспериментов и не имела практического применения. Первые попытки полезного использования электричества были предприняты во второй половине XIX века, основными направлениями использования были недавно изобретённый телеграф, гальванотехника, военная техника. Источниками электричества поначалу служили гальванические элементы. Существенным прорывом в массовом распространении электроэнергии стало изобретение электромашинных источников электрической энергии — генераторов. Он обладал большей мощностью и ресурсом полезного использования. Именно с появлением генераторов стали появляться первые электрические станции и сети (до того источники энергии были непосредственно в местах её потребления) — электроэнергетика становилась отдельной отраслью промышленности.

Слайд 6

Первой в истории линией электропередачи (в современном понимании) стала линия Лауфен — Франкфурт, заработавшая в 1891 году. Протяжённость линии составляла 170 км, напряжение 28,3 кВ, передаваемая мощность 220 кВт. В то время электрическая энергия использовалась в основном для освещения в крупных городах. Электрические компании состояли в серьёзной конкуренции с газовыми: электрическое освещение превосходило газовое по ряду технических параметров, но было в то время существенно дороже. С усовершенствованием электротехнического оборудования и увеличением КПД генераторов, стоимость электрической энергии снижалась, и в конце концов электрическое освещение полностью вытеснило газовое. Важным этапом стало изобретение электрического трамвая: трамвайные системы являлись крупными потребителями электрической энергии и стимулировали наращивание мощностей электрических станций. Во многих городах первые электрические станции строились вместе с трамвайными системами.

Слайд 7

Начало XX века было отмечено так называемой «войной токов» — противостоянием промышленных производителей постоянного и переменного токов. Постоянный и переменный ток имели как достоинства, так и недостатки в использовании. Решающим фактором стала возможность передачи на большие расстояния — передача переменного тока реализовывалась проще и дешевле, что обусловило его победу в этой «войне»: в настоящее время переменный ток используется почти повсеместно. Тем не менее, в настоящее время имеются перспективы широкого использования постоянного тока для дальней передачи большой мощности.

Слайд 8

История российской электроэнергетики История российской, да и, пожалуй, мировой электроэнергетики, берет начало в 1891 году, когда выдающийся ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольскй осуществил практическую передачу электрической мощности около 220 кВт на расстояние 175 км. Результирующий КПД линии электропередачи, равный 77,4 %, оказался сенсационно высоким для такой сложной многоэлементной конструкции. Такого высокого КПД удалось достичь благодаря использованию трёхфазного напряжения, изобретенного самим учёным.

Слайд 9

В дореволюционной России, мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 млн кВт, а годовая выработка электроэнергии равнялась 1,9 млрд кВт∙час. После революции, по предложению В. И. Ленина был развёрнут знаменитый план электрификации России ГОЭЛРО. Он предусматривал возведение 30 электростанций суммарной мощностью 1,5 млн кВт, что и было реализовано к 1931 году, а к 1935 году он был перевыполнен в 3 раза. В 1940 году суммарная мощность советских электростанций составила 10,7 млн кВт, а годовая выработка электроэнергии превысила 50 млрд кВт∙ч, что в 25 раз превышало соответствующие показатели 1913 года. После перерыва, вызванного Великой Отечественной войной, электрификация СССР возобновилась, достигнув в 1950 году уровня выработки 90 млрд кВт∙ч. В 50-е годы XX века, в ход были пущены такие электростанции, как Цимлянская , Гюмушская , Верхне-Свирская , Мингечаурская и другие. С середины 60-х годов СССР занимал второе место в мире по выработке электроэнергии после США.

Слайд 10

Передача и распределение электрической энергии Передача электрической энергии от электрических станций до потребителей осуществляется по электрическим сетям. Электросетевое хозяйство — естественно-монопольный сектор электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (то есть энергосбытовую компанию), энергосбытовая компания может выбирать среди оптовых поставщиков (производителей электроэнергии), однако сеть, по которой поставляется электроэнергия, как правило, одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения, электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторов, находящихся на подстанциях.

Слайд 11

Линии электропередачи представляют собой металлический проводник, по которому проходит электрический ток. В настоящее время практически повсеместно используется переменный ток. Электроснабжение в подавляющем большинстве случаев — трёхфазное, поэтому линия электропередачи, как правило, состоит из трёх фаз, каждая из которых может включать в себя несколько проводов. Конструктивно линии электропередачи делятся на воздушные и кабельные .

Слайд 12

Воздушные линии (ВЛ) подвешены над поверхностью земли на безопасной высоте на специальных сооружениях, называемых опорами. Как правило, провод на воздушной линии не имеет поверхностной изоляции; изоляция имеется в местах крепления к опорам. На воздушных линиях имеются системы грозозащиты . Основным достоинством воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна по сравнению с кабельными. Также гораздо лучше ремонтопригодность, не требуется проводить земляные работы для замены провода, ничем не затруднён визуальный контроль состояния линии.

Слайд 13

Однако, у воздушных ЛЭП имеется ряд недостатков: широкая полоса отчуждения: в окрестности ЛЭП запрещено ставить какие-либо сооружения и сажать деревья; при прохождении линии через лес, деревья по всей ширине полосы отчуждения вырубаются; незащищённость от внешнего воздействия, например, падения деревьев на линию и воровства проводов; несмотря на устройства грозозащиты , воздушные линии также страдают от ударов молнии. По причине уязвимости, на одной воздушной линии часто оборудуют две цепи: основную и резервную; эстетическая непривлекательность; это одна из причин практически повсеместного перехода на кабельный способ электропередачи в городской черте.

Слайд 14

Кабельные линии (КЛ) проводятся под землёй. Электрические кабели имеют различную конструкцию, однако можно выявить общие элементы. Сердцевиной кабеля являются три токопроводящие жилы (по числу фаз). Кабели имеют как внешнюю, так и междужильную изоляцию. Обычно в качестве изолятора выступает трансформаторное масло в жидком виде, или промасленная бумага. Токопроводящая сердцевина кабеля, как правило, защищается стальной бронёй. С внешней стороны кабель покрывается битумом. Бывают коллекторные и бесколлекторные кабельные линии. В первом случае кабель прокладывается в подземных бетонных каналах — коллекторах. Через определённые промежутки на линии оборудуются выходы на поверхность в виде люков — для удобства проникновения ремонтных бригад в коллектор. Бесколлекторные кабельные линии прокладываются непосредственно в грунте. Бесколлекторные линии существенно дешевле коллекторных при строительстве, однако их эксплуатация более затратна в связи с недоступностью кабеля

Слайд 15

Главным достоинством кабельных линий электропередачи (по сравнению с воздушными) является отсутствие широкой полосы отчуждения. При условии достаточно глубокого заложения, различные сооружения (в том числе жилые) могут строиться непосредственно над коллекторной линией. В случае бесколлекторного заложения строительство возможно в непосредственной близости от линии. Кабельные линии не портят своим видом городской пейзаж, они гораздо лучше воздушных защищены от внешнего воздействия. К недостаткам кабельных линий электропередачи можно отнести высокую стоимость строительства и последующей эксплуатации: даже в случае бесколлекторной укладки сметная стоимость погонного метра кабельной линии в разы выше, чем стоимость воздушной линии того же класса напряжения. Кабельные линии менее доступны для визуального наблюдения их состояния, что также является существенным эксплуатационным недостатком.

Слайд 16

Использование электроэнергии Электрическая энергия используется почти повсеместно. Конечно, большая часть производимой электроэнергии приходится на промышленность. Помимо этого, крупным потребителем будет являться транспорт. Многие железнодорожные линии уже давно перешли на электрическую тягу. Освещение жилищ, улиц городов, производственные и бытовые нужды сел и деревень — все это тоже является крупным потребителем электроэнергии. Огромная часть получаемой электроэнергии превращается в механическую энергию. Все механизмы, используемые в промышленности, приводятся в движение за счет электродвигателей. Потребителей электроэнергии достаточно, и находятся они повсюду. .

Слайд 17

Производится электроэнергия лишь в немногих местах. Возникает вопрос о передаче электроэнергии, причем на большие расстояния. При передаче на большие расстояния, происходит много потерь электроэнергии. Главным образом, это потери на нагрев электропроводов. Так как снизить сопротивление до приемлемого уровня практически невозможно, то приходится уменьшать силу тока. Для этого повышают напряжение. Обычно на станциях стоят повышающие генераторы, а в конце линий передач стоят понижающие трансформаторы. И уже с них энергия расходится по потребителям. Потребность в электрической энергии постоянно увеличивается. Для того чтобы соответствовать запросам на увеличение потребления есть два пути: 1. Строительство новых электростанций 2. Использование передовых технологий

Слайд 18

Спасибо за внимание!

Презентация по физике на тему «Производство, передача и использование электрической энергии»

Инфоурок
›

Физика
›Презентации›Презентация по физике на тему «Производство, передача и использование электрической энергии»

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Производство, передача и использование электрической энергии «Нам необыкновенно повезло, что мы живем в век, когда еще можно сделать открытия» Р.Фейнман

2 слайд

Описание слайда:

Производство, передача и использование электрической энергии Электростанция Первичный источник энергии Преимущества Недостатки

3 слайд

Описание слайда:

Преимущество электрической энергии Можно передавать по проводам Можно трансформировать Легко превращать в другие виды энергии Легко получать из других видов энергии

4 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Тепловая электростанция (ТЭС) — вырабатывает электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива. 3

5 слайд

Описание слайда:

4

6 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Преимущества Недостатки ТЭС ТЭС 5 Паровая турбина ТЭЦ Курск

7 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Гидроэлектростанция (ГЭС) — представляет собой комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. 6

8 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Преимущества Недостатки ГЭС ГЭС 7

9 слайд

Описание слайда:

ГЭС производят 20% мирового производства. Выделяются Канада, США, Бразилия, Россия, Китай. Норвегия – 99,5%, Бразилия – 93%, Киргизия и Таджикистан – 91% Гидропотенциал сосредоточен в странах Юга, особенно в Китае и Бразилии. Производство электрической энергии 8

10 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии АЭС использует для парообразования энергию ядерного топлива . В качестве топлива используется обогащенная руда урана. 9 Курская АЭС

11 слайд

Описание слайда:

10

12 слайд

Описание слайда:

Преимущества Недостатки АЭС АЭС 11 Производство электрической энергии

13 слайд

Описание слайда:

АЭС производят 17% мировой выработки электроэнергии. Начало ХХI века: эксплуатируется 250 АЭС, работают 440 энергоблоков. Больше всего в США, Франции, Японии, ФРГ, России, Канаде. Урановый концентрат сосредоточен в следующих странах: Канаде, Австралии, Намибии, США, России. Атомные электростанции 12 Плавучая АЭС

14 слайд

Описание слайда:

Производство электроэнергии Средний показатель выработки электроэнергии на душу населения 2,2 тысячи кВт.ч, В экономически развитых странах –5-10тысяч кВт.ч. В странах Азии и Африки не достигает и 1000 кВт.ч. Китай – 900, Индия — 450 кВт.ч Норвегия – 28 тысяч кВт.ч, республика Чад — 14 кВт.ч 13

15 слайд

Описание слайда:

За 1с Земля принимает 50млрд Дж энергии Солнца. Энергия Солнца 1514

16 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Энергия солнца Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. 15

17 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии СЭС СЭС Преимущества Недостатки 16 Белгородская СЭС

18 слайд

Описание слайда:

ЭТО интересно: Самые крупные солнечные электростанции

19 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Ветряная электростанция (ВЭС) — установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает электрическую энергию. 17 Кинетическая энергия ветра

20 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии ВЭС Преимущества ВЭС Недостатки 18

21 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) — преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество.  19 Энергия земли

22 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии ГеоТЭС Преимущества ГеоТЭС Недостатки 20

23 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. 21

24 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров. 22 Кислогубская ПЭС ПЭС «Ля-Ранс» Франция

25 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Преимущества Недостатки ПЭС ПЭС 23

26 слайд

Описание слайда:

Тепловые Гидравли- ческие Атомные Государствен-ные районные (ГРЭС) Теплоэлектро-централи (ТЭЦ) Парогазовые установки Ветровые Прилив-ные Геотер-мальные Солнечные На возоб-новляемых источниках энергии Типы электростанций 24

27 слайд

Описание слайда:

Производство электроэнергии на различных типах электростанций ( в %%) 1 – тепловые, 2 – ГЭС, 3 – атомные, 4 – электростан-ции на возобнов-ляемых источ-никах энергии (кроме ГЭС).

28 слайд

Описание слайда:

Передача электрической энергии 26

29 слайд

Описание слайда:

Эффективное использование энергии Четыре ступени энергосбережения: 1. Не забывайте выключать свет 2.Используйте энергосберегающие лампочки и оборудование 3. Хорошо утеплите окна и двери 4. Установите регуляторы подачи тепла (батареи с вентилем). 27

30 слайд

Описание слайда:

Энергетика Курской области Курская АЭС – важнейший узел Единой энергетической системы России Основной потребитель — энергосистема «Центр», которая охватывает 19 областей. Доля Курской атомной станции в установленной мощности всех электростанций Черноземья составляет 52%. Курская АЭС 28

31 слайд

Описание слайда:

ЭТО интересно: Первый электрический транспорт

32 слайд

Описание слайда:

Перспективы развития производства электроэнергии При современном состоянии электроэнергетики запасов угля хватит на 300 – 400 лет, запасов газа и нефти – на несколько десятков лет, урана – на несколько сотен лет. Поэтому во всём мире активно ищут другие источники энергии. Существуют самые различные проекты в этой области, однако они не нашли пока широкого практического применения.

Курс повышения квалификации

Курс профессиональной переподготовки

Учитель физики

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию:
Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс:
Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник:
Все учебники

Выберите тему:
Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала:

ДВ-235776

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Производство, передача и использование электрической энергии

Инфоурок
›

Физика
›Презентации›Презентация по физике на тему «Производство, передача и использование электрической энергии» (11 класс)

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Производство, передача и использование электрической энергии Автор: Д.В. Гранченко учитель физики Школа № 20 Тольятти 2015

2 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Генерация электроэнергии — производство электроэнергии посредством преобразования её из других видов энергии, с помощью специальных технических устройств Альтернативная энергетика Промышленная энергетика ТЭС ГЭС АЭС Солнце Ветер Тепло

3 слайд

Описание слайда:

Производство электрической энергии Генераторы — устройства, преобразующие энергию того или иного вида в электрическую энергию

4 слайд

Описание слайда:

Тепловая электростанция ТЭС — вырабатывает электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании топлива. Энергия топлива Внутренняя энергия пара Механическая энергия пара Механическая энергия турбины Электрическая энергия

5 слайд

Описание слайда:

Тепловая электростанция Преимущества и недостатки Быстрое строительство Энергия + тепло Дешевое топливо Много отходов Энергия дорогая Низкий КПД

6 слайд

Описание слайда:

ГЭС — представляет собой комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. Гидроэлектростанция Механическая (потенциальная) энергия воды Механическая (кинетическая) энергия воды Механическая энергия турбины Электрическая энергия

7 слайд

Описание слайда:

Гидроэлектростанция Преимущества и недостатки Дешевая энергия Длительная эксплуатация Высокий КПД Изменение климата Длительное строительство Большая зона затопления

8 слайд

Описание слайда:

АЭС — использует для парообразования энергию ядерного топлива . В качестве топлива используется обогащенная руда урана. Атомная электростанция Энергия ядерного топлива Внутренняя энергия пара Механическая энергия пара Механическая энергия турбины Электрическая энергия

9 слайд

Описание слайда:

Гради́рня — устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха

10 слайд

Описание слайда:

АЭС Преимущества и недостатки Строятся в любом месте Мало топлива Высокий КПД Проблема утилизации Малый срок эксплуатации Опасность радиации Атомная электростанция

11 слайд

Описание слайда:

Передача электрической энергии Передачу электроэнергии по проводам для уменьшения потерь выгодно осуществлять при высоком напряжении и малой силе тока

12 слайд

Описание слайда:

Трансформатор устройство, позволяющее преобразовать переменный ток, повышая или понижая напряжение без изменения частоты ток

13 слайд

Описание слайда:

Бесконтактный контроль электрического оборудования

14 слайд

Описание слайда:

Альтернативными (или возобновляемыми) источниками энергии (ВИЭ) называют источники энергии, позволяющие получать энергию без использования традиционного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и т.п.) Альтернативные источники энергии

15 слайд

Описание слайда:

ПЭС — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливная электростанция

16 слайд

Описание слайда:

ВЭС — установка, преобразующая кинетическую энергию ветра в электрическую энергию Ветряная электростанция

17 слайд

Описание слайда:

ГеоТЭС — преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество.  Геотермальная электростанция

18 слайд

Описание слайда:

СЭС — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. СЭС башенного типа СЭС тарельчатого типа СЭС, использующие фотобатареи (полупроводниковые материалы) СЭС, использующие параболические концентраторы Комбинированные СЭС Аэростатные солнечные электростанции Солнечная электростанция

Курс повышения квалификации

Курс профессиональной переподготовки

Учитель физики

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию:
Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс:
Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник:
Все учебники

Выберите тему:
Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Номер материала:

ДВ-254195

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Передача электроэнергии — образование в области энергетики

Рис. 1. Линии электропередачи высокого напряжения используются для передачи электроэнергии на большие расстояния. ^[1]

Передача электроэнергии — это процесс доставки произведенной электроэнергии — обычно на большие расстояния — в распределительную сеть, расположенную в населенных пунктах. ^[2] Важной частью этого процесса являются трансформаторы, которые используются для повышения уровней напряжения, чтобы сделать возможной передачу на большие расстояния. ^[2]

Система передачи электроэнергии, объединенная с электростанциями, системами распределения и подстанциями, образует так называемую электрическую сеть . Сеть удовлетворяет потребности общества в электроэнергии и является тем, что передает электроэнергию от ее генерации до конечного использования. Поскольку электростанции чаще всего расположены за пределами густонаселенных районов, система передачи должна быть довольно большой.

Линии электропередач

Линии электропередач или линии передачи, такие как показанные на Рисунке 1, транспортируют электричество с места на место.Обычно это электричество переменного тока, поэтому повышающие трансформаторы могут повышать напряжение. Это повышенное напряжение обеспечивает эффективную передачу на расстояние 500 и менее километров. Есть 3 типа линий: ^[3]

• Воздушные линии имеют очень высокое напряжение, от 100 кВ до 800 кВ, и обеспечивают большую часть передачи на большие расстояния. Они должны быть высокого напряжения, чтобы минимизировать потери мощности на сопротивление.
• Подземные линии используются для транспортировки электроэнергии через населенные районы, под водой или почти везде, где нельзя использовать воздушные линии.Они менее распространены, чем воздушные линии из-за тепловых потерь и более высокой стоимости.
• Линии субпередачи передают более низкие напряжения (26–69 кВ) на распределительные станции и могут быть воздушными или подземными.

Рис. 2. Карта линий электропередачи США и Канады. ^[4]

Снижение потерь в ЛЭП

Линии электропередачи теряют мощность на сопротивление, которое представляет собой тепло, выделяемое при пропускании электрического тока через резистор. Потеря мощности ([math] P_ {lost} [/ math]) определяется уравнением: ^[3]

[математика] P_ {потеряно} = I ^ 2 \ times R [/ math]

где

• [math] I [/ math] — ток в амперах
• [math] R [/ math] — сопротивление в омах.

Выше было упомянуто, что линии высокого напряжения уменьшают эту потерянную мощность.Этот факт можно объяснить, посмотрев на передаваемую мощность [математика] P_ {транс} = 1 \ умножить на V [/ математика]. По мере увеличения напряжения ток должен пропорционально уменьшаться, поскольку мощность остается постоянной. Например, если напряжение увеличивается в 100 раз, ток должен уменьшиться в 100 раз, и результирующая потеря мощности будет уменьшена на 100 ² = 10000. Однако существует предел, который является очень высоким. напряжения (2000 кВ) электричество начинает разряжаться, что приводит к большим потерям. ^[3] При распределении электроэнергии и в США, по оценке EIA, теряется около 6% электроэнергии. ^[5]

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

1. ↑ Wikimedia Commons [Online], Доступно: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ligne_haute-tension.jpg
2. ↑ ^{2,0 2,1} Р. Пейнтер и Б.Дж. Бойделл, «Передача и распределение электроэнергии: обзор» в Введение в электричество , 1-е изд., Верхний Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Пирсон, 2011, глава 25, раздел 1, стр. 1095-1097
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2} Р. Пейнтер и Б. Дж. Бойделл, «Линии передачи и подстанции» в книге Введение в электричество , 1-е изд., Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси: Пирсон, 2011, глава 25, сек. .3, стр.1102-1104
4. ↑ EIA, Неделя Канады: Интегрированная электрическая сеть повышает надежность в США, Канаде. [Online], Доступно: http: // www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=8930
5. ↑ EIA. (27 мая 2015 г.). Потери электроэнергии [Онлайн]. Доступно: http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=105&t=3

.

9 Передача и распределение электроэнергии | Энергетическое будущее Америки: технологии и трансформация

Технические барьеры

Большинство технологий, необходимых для модернизации системы T&D, доступны сейчас, но некоторые технические препятствия, такие как хранение энергии, остаются. Кроме того, некоторые технологии по-прежнему дороги; Исследования и разработки необходимы для снижения затрат и повышения производительности. Тем не менее, уровень технологических исследований, разработок и внедрения в электроэнергетике низок по сравнению с другими отраслями.

Коммунальные предприятия, по крайней мере частично из-за того, что они регулируются, относительно не склонны к риску и могут неохотно внедрять новые технологии T&D, особенно новые технологии передачи, до тех пор, пока они не будут полностью проверены. Кроме того, модернизационные технологии должны разворачиваться согласованно, чтобы в полной мере реализовать свои преимущества, что создает проблемы при интеграции технологий. Например, необходимы универсальные стандарты связи, а также общая архитектура, способствующая взаимодействию. Однако проблемы безопасности, связанные с открытой системой, должны решаться с помощью утвержденных и адаптированных в отрасли стандартов и протоколов.

Инвестиционные барьеры

Модернизация будет стоить больше, чем просто строительство дополнительных линий электропередачи и замена устаревшего оборудования. Несмотря на то, что дополнительные инвестиции в конечном итоге окупятся, финансовые рынки и нормативные ограничения заставляют коммунальные предприятия минимизировать вложения.

Кроме того, некоторые из преимуществ современных сетевых технологий являются общественными (более высокое качество, более надежная электроэнергия) и обычно не учитываются при принятии решений компанией.Однако компании должны нести полную стоимость модернизации тех частей сети, которые обслуживают своих клиентов. Этот барьер более важен для системы передачи, которая по своей сути взаимосвязана: многие организации владеют и регулируют различные ее части. Потребуется сотрудничество между коммунальными предприятиями и регулирующими органами.

Нормативные и законодательные барьеры

Как отмечалось выше, коммунальные предприятия осторожно относятся к внедрению новых технологий, которые могут быть сопряжены с определенным риском.Это особенно верно, когда знакомые технологии имеют более низкие первоначальные затраты, а коммунальные предприятия не имеют стимула вкладывать средства, превышающие минимум, необходимый для поддержания работы. Если модернизация должна произойти и дать все преимущества, которые она предлагает, вероятно, потребуются правовые и нормативные изменения.

Законодательные и регулирующие органы не взяли на себя сильную руководящую роль в модернизации энергосистемы, а также не приняли четкого и последовательного видения для

.

.

Electric Power System — Производство, передача и распределение электроэнергии

Типовая схема систем электроснабжения (производство, передача и распределение электроэнергии) и элементы системы распределения

Что такое электроэнергетическая система?

Электроэнергетическая система или электрическая сеть известна как большая сеть электростанций, подключенных к потребителям нагрузки .

As, хорошо известно, что « Энергия не может быть создана или уничтожена , но может быть преобразована только из одной формы энергии в другую форму энергии».Электрическая энергия — это форма энергии, при которой мы передаем эту энергию в виде потока электронов. Итак, электрическая энергия получается путем преобразования различных других форм энергии. Исторически сложилось так, что мы делали это с помощью химической энергии, используя элементы или батареи.

Однако, когда произошло изобретение генератора, это стало методом сначала преобразовать некоторую форму энергии в механическую форму энергии, а затем преобразовать ее в электрическую форму энергии с помощью генератора. Генераторы вырабатывают два типа мощности переменного и постоянного тока.Тем не менее, 99% существующих энергосистем используют генераторы переменного тока.

Электроэнергия значительно выросла за два столетия благодаря гибкости, которую она обеспечивает для ее использования. Разнообразие использования привело к монотонному росту спроса. Однако по мере увеличения нагрузки или спроса практически одно требование остается неизменным. То есть мы должны сгенерировать количество, требуемое нагрузкой, в этот самый момент, потому что это большое количество не может быть сохранено для обеспечения такого высокого объема спроса.

Следовательно, выработка электроэнергии происходит одновременно с тем, как мы ее используем. К тому же наш спрос всегда меняется. Следовательно, с ней меняется и поколение. Помимо меняющегося спроса, различается и тип потребляемого нами тока. Эти вариации ставят множество ограничений и условий. Это причина сложных и больших диспетчерских по всей энергосистеме.

Сеть из линий между генерирующей станцией (электростанцией) и потребителем электроэнергии можно разделить на две части.

• Система передачи
• Система распределения

Мы можем исследовать эти системы в других категориях, таких как первичная передача и вторичная передача , а также первичная распределительная и вторичная Распределение . Это показано на рисунке 1 ниже (однолинейная или однолинейная схема типовой схемы энергосистемы переменного тока).

Необязательно, чтобы все ступени, указанные на рис. 1, должны быть включены в другие схемы питания.Может быть разница. Например, во многих схемах нет вторичной передачи, в других (малых) схемах энергосистемы нет передачи энергии, а есть только распределение.

Основная цель электроэнергетической системы — получить электроэнергию и сделать ее безопасной для точки нагрузки, где она используется в пригодной для использования форме. Это выполняется в пять этапов, а именно:

1. Генерирующая станция
2. Первичная передача
3. Вторичная передача
4. Первичная распределительная
5. Вторичная распределительная

Следующие части типовой схемы электроснабжения показаны на рисунке 1.

Рис. 2: Типовая схема системы электроснабжения переменного тока (производство, передача и распределение)

После этих пяти уровней энергия должна быть доступна в указанной форме с точки зрения величин напряжения, частоты и согласованности. Генерация означает преобразование формы энергии в электрическую. Передача подразумевает транспортировку этой энергии на очень большие расстояния с очень высокой величиной напряжения. Кроме того, распределение удовлетворяет потребности потребителей на сертифицированном уровне напряжения, и это осуществляется по фидерам.Питатели — это небольшие-маленькие куски груза, физически распределенные в разных местах.

Похожие сообщения:

Давайте объясним все вышеперечисленные уровни один за другим.

Генерирующая или генерирующая станция

Место, где электроэнергии, производимой параллельно соединенными трехфазными генераторами / генераторами, называется генерирующей станцией (т. Е. Электростанцией).

Обычная мощность электростанции и генерирующее напряжение могут составлять 11 кВ , 11.5 кВ 12 кВ или 13 кВ . Но с экономической точки зрения целесообразно увеличивать производимое напряжение с (11 кВ, 11,5 кВ или 12 кВ) до 132 кВ , 220 кВ или 500 кВ или более (в некоторых странах до 1500 кВ ) путем постепенного увеличения. трансформатор (силовой трансформатор).

Генерация — это часть энергосистемы, в которой мы преобразуем некоторую форму энергии в электрическую. Это источник энергии в энергосистеме. Он работает все время.Он вырабатывает электроэнергию при разных уровнях напряжения и мощности в зависимости от типа станции и используемых генераторов. Максимальное количество генераторов вырабатывает мощность при уровне напряжения около 11кВ-20кВ . Повышенный уровень напряжения приводит к увеличению требуемого размера генератора и, следовательно, к стоимости.

В настоящее время мы используем следующие генерирующие станции в основном по всему миру: —

1. Тепловая электростанция
2. Электростанция Hydel (гидроэлектростанция)
3. Атомная электростанция
4. Дизельная электростанция
5. Газовая электростанция
6. Солнечная энергия электростанция
7. Приливная электростанция
8. Ветряная электростанция.И т.д. Они используются для разных целей, а именно.
   • Установка базовой нагрузки : — Когда установка используется для обработки потребности в базовой нагрузке в системе
   • Установка пиковой нагрузки : — Когда установка предназначена для обработки потребности в пиковой нагрузке в системе

   Соответственно, установка приспособлена выдерживать нагрузку.Эта категоризация важна для качества электроэнергии. Также важно, что мощность должна генерироваться в тот же момент, когда нагрузка принимает мощность. Итак, поскольку мы знаем тип нагрузки и примерный объем нагрузки на станции, выбирается другой тип генерирующей станции.

   Например; Тепловая установка, установка Hydel, атомная установка, солнечная установка, ветряная установка и приливная установка выбраны для обработки базовой нагрузки на систему, тогда как газовые установки, дизельные установки используются для обработки пиковой нагрузки.Это в основном определяется характером времени, которое им требуется в процессе начала подачи энергии. Установки с базовой нагрузкой требуют больше времени для выдачи мощности, тогда как установки с пиковой нагрузкой должны запускаться очень быстро, чтобы удовлетворить спрос.

   Связанное сообщение: Почему кабели и линии передачи электроэнергии не закреплены на электрических столбах и опорах передачи?

   Первичная передача

   Электроснабжение (в 132 кВ , 220 кВ , 500 кВ или выше) передается к центру нагрузки по трехфазному трехпроводному соединению ( 3 фазы — 3 провода , также известному как Соединение треугольником ) воздушная система передачи.

   Поскольку уровень генерируемого напряжения составляет около ( 11-20 ) кВ , а спрос находится на различных уровнях напряжения и в очень удаленных от электростанции местах. Например, генерирующая станция может генерировать напряжение 11 кВ, но центр нагрузки находится на расстоянии 1000 км друг от друга и на уровне 440 В .

   Следовательно, для доставки электроэнергии на такое большое расстояние необходимо устройство, которое сделает это возможным.Следовательно, система передачи необходима для доставки электроэнергии. Это стало возможным благодаря использованию линий передачи разной длины. Практически во всех случаях это воздушные линии электропередачи. Некоторые исключения случаются, когда необходимо пересечь океан. Тогда есть необходимость использовать подземные кабели.

   Но по мере того, как система росла и требовалась нагрузка, задача в этом процессе становилась очень сложной. При низком уровне напряжения величина тока, протекающего по линии при высокой нагрузке, больше, и, следовательно, падение напряжения из-за сопротивления и реактивного сопротивления линии передачи очень велико.Это приводит к большим потерям в линиях передачи и снижению напряжения на стороне нагрузки.

   Это влияет на стоимость системы и работу оборудования, используемого потребителями. Таким образом, трансформатор используется для повышения уровня напряжения на определенные значения в диапазоне от 220 кВ до 765 кВ . Это уменьшает текущее значение для той же нагрузки, которая будет иметь более высокие значения тока при определенной нагрузке. Текущее значение может быть вычислено по формуле: —

   

   Где = среднеквадратичное значение линейного напряжения

   = действующее значение линейного тока

   * обозначает сопряжение вектора.

   Повышенный спрос и ограничение местоположения генерирующей станции сделали возможным потребность в очень сложной системе, называемой «Grid». Эта система объединяет несколько генерирующих станций, генерирующих напряжение на разных уровнях, которые соединяются вместе как комбинированная система.

   Это делает систему доступной для различных центров нагрузки, и это обеспечивает отличную систему с более высокой надежностью. В настоящее время эта система выросла до размеров страны. Еще одна система используется сейчас — это использование HVDC.HVDC используется для больших расстояний и иногда используется для соединения двух сетей с разными уровнями напряжения или частоты. HVDC также обеспечивает более низкие потери на коронный разряд, меньшие помехи связи, устранение индуктивного эффекта и устранение рабочей частоты.

   Линии передачи различаются по размерам. Этот размер определяет его характеристики и поведение в системе. Например, в длинных линиях передачи напряжение на стороне потребителя становится выше, чем его номинальное значение в условиях небольшой нагрузки из-за преобладающей емкостной природы линий передачи.

   Вторичная передача

   Удаленная от города (окраина) территория, соединенная линиями с приемными станциями, называется вторичной передачей . На приемной станции уровень напряжения понижается понижающими трансформаторами до 132 кВ, 66 или 33 кВ , а электрическая мощность передается по трехфазной трехпроводной ( 3 фазы — 3 провода ) воздушной сети в разные подстанции .

   Первичное распределение

   На подстанции уровень напряжения вторичной передачи ( 132 кВ, 66 или 33 кВ ) снижен до 11 кВ при понижении преобразуется в .

   Как правило, электроснабжение обеспечивается тем потребителям с большой нагрузкой (коммерческое электроснабжение промышленных предприятий), где потребность составляет 11 кВ, от линий, на которые подается напряжение 11 кВ (в трехфазной трехпроводной воздушной системе), и они создают отдельную подстанцию ​​для контролировать и использовать тяжелую энергию в промышленности и на фабриках.

   В остальных случаях для потребителей с большей нагрузкой (в крупных масштабах) потребность составляет до 132 кВ или 33 кВ. Таким образом, электроснабжение обеспечивало их напрямую вторичной передачей или первичным распределением (в 132 кВ, 66 кВ или 33 кВ), а затем понижало уровень напряжения с помощью понижающих трансформаторов на их собственной подстанции для использования (т.е. для электрической тяги и т. д.).

   Когда линии электропередачи приближаются к центрам спроса, уровень напряжения снижается, чтобы сделать его практичным для распределения в различных местах нагрузки. Таким образом, мощность берется из сети и снижается до 30-33кВ , в зависимости от мест, куда она подается. Затем он передается на подстанции. Например, напряжение системы на уровне подстанции в Индии составляет 33 кВ .

   Связанные сообщения:

   На подстанциях предусмотрено множество механизмов управления, чтобы сделать подачу электроэнергии управляемым и непрерывным процессом без особых помех.Эти подстанции подают питание на более мелкие блоки, называемые « Feeders ». Это выполняется с помощью « воздушных линий » или « подземных кабелей ». Эти фидеры находятся в городах или деревнях, или это может быть какая-то группа предприятий, которая берет энергию от подстанции и преобразует ее уровень напряжения в соответствии с ее собственным использованием.

   Для бытового использования , напряжение дополнительно снижается до 110–230 В ( фаза на землю ) для использования людьми с другим коэффициентом мощности.Совокупный объем спроса — это нагрузка на всю систему, и она должна быть создана в этот момент.

   В зависимости от схемы распределительной сети она подразделяется на радиальную или кольцевую. Это придает системе разную степень надежности и стабильности. Все эти системы защищены с помощью различных схем защиты, включающих автоматические выключатели, реле, ограничители молнии, заземляющие провода и т. Д.

   Многие измерительные и чувствительные элементы также связаны, такие как «Трансформатор тока» и « Трансформатор потенциала », а также измерения на всех места от подстанций до фидеров до мест потребителей.

   Вторичное распределение

   Электроэнергия передается (от первичной распределительной линии, например, 11 кВ) на распределительную подстанцию, известную как вторичное распределение . Данная подстанция расположена вблизи бытовых и потребительских территорий, где уровень напряжения понижен до 440В понижающими трансформаторами .

   Эти трансформаторы называются Распределительные трансформаторы , трехфазная четырехпроводная система (3 фазы — 4 провода, также известные как Звезда ).Таким образом, между любыми двумя фазами и 230 В (однофазное питание ) между нейтралью и фазным (живым) проводом имеется 400 Вольт (трехфазная система питания) .

   Жилая нагрузка (например, вентиляторы, освещение, телевизор и т. Д.) Может быть подключена между любыми однофазными и нейтральными проводами, а трехфазная нагрузка может быть подключена непосредственно к трехфазным линиям.

   Короче говоря, вторичное распределение электроэнергии можно разделить на три части, такие как фидеры, распределители и линии обслуживания (подробности ниже).

   Связанный пост:

   Объединенный процесс энергосистемы

   Вся структура энергосистемы состоит из источника (генерирующая станция), передачи (передача и распределение) и нагрузки (потребителя). Задачи: —

   • Номинальное напряжение и частота до центров нагрузки.
   • Надежность системы, обеспечивающая непрерывную подачу электроэнергии.
   • Гибкость системы, обеспечивающая доступность питания при разных уровнях напряжения
   • Более быстрое устранение неисправностей, чтобы система работала хорошо в течение более длительного времени и увеличивалась срок ее службы
   • Стоимость электроэнергии должна быть как можно ниже
   • Потери в системе должно быть как можно меньше.

   Рис. 3: Комбинированный процесс энергосистемы

   Все эти цели достигаются за счет использования различных комплектов генерирующих станций, систем передачи, систем распределения и повышенного качества оборудования безопасности.

   В любой момент наша нагрузка меняется в разной степени. Следовательно, чтобы следовать за спросом, поколение должно измениться и догнать спрос. Для этого существует множество регулирующих механизмов, таких как регулирующий клапан на тепловых станциях, регулирующие стержни на атомных станциях, которые изменяют количество вырабатываемой энергии. И для этой цели существует набор мер, направленных на передачу спроса на электростанцию. Это PLC, SCADA, волоконно-оптическая связь, GSM-связь и т. Д.

   Кроме того, в энергосистеме используются некоторые методы оценки состояния для прогнозирования потребности в нагрузке в различные моменты времени. Это помогает определить количество энергии, которое необходимо произвести в нужное время. Теперь, с появлением новых технологий, очень многообещающим является использование «мягких вычислений» для управления работой энергосистемы. Кроме того, он сопровождается различным программным обеспечением и численными методами. Следовательно, можно констатировать, что этапы, на которых работает энергосистема, следующие: —

   • Изменение потребности в нагрузке
   • Связь между подстанцией и генерирующей станцией
   • Операции управления на генерирующих станциях
   • Непрерывная оценка изменений на подстанции востребовано

   Современная энергосистема работает и буквально обрабатывает такое большое количество электроэнергии с помощью этих четырех основных шагов.Чем лучше регулируется поданная мощность, тем выше будет качество электроэнергии, потому что качество энергии — это просто поддержание номинального значения напряжения и частоты в каждом месте. Эта цель достигается только тогда, когда вся система работает в постоянной координации и эффективности.

   Поскольку наша нагрузка меняется от состояния с небольшой нагрузкой до состояния с высокой нагрузкой, подстанция связывается с генерирующей станцией, чтобы увеличить выработку электроэнергии, и она постоянно проверяет требования, чтобы обеспечить непрерывную подачу электроэнергии.

   Обмен данными осуществляется в соответствии с величиной нагрузки и стоимостью, связанной с процессом. Более того, это увеличение спроса затем подтверждается генерирующей станцией путем изменения мощности, потребляемой генератором. Кроме того, от генерирующей станции до центров нагрузки существуют различные уровни (а именно, передача и распределение).

   Следовательно, для обеспечения качества и надежности электроэнергии используется множество устройств для эффективного выполнения различных механизмов управления, которые включают системы управления неисправностями, системы повышения коэффициента мощности, системы измерения и т. Д.

   Все эти операции выполняются непрерывно в любой энергосистеме по всему миру, чтобы обеспечить возможность и эффективность подачи энергии. С увеличением спроса произошло увеличение изобретений различных устройств.

   Кроме того, доходы, полученные от распределения электроэнергии, сделали возможным дальнейшее изобретение и использование новых технологий. Это позволяет нам использовать энергию в такой простой форме, тогда как в действительности многие сложные операции выполняются постоянно.

   ниже представляет собой полную типичную схему системы электроснабжения переменного тока, другими словами, вся история, приведенная выше на рис. 4.

   Щелкните изображение, чтобы увеличить

   Рис. 4: Типовая схема системы электроснабжения (генерация, передача и Распределение электроэнергии)

   Элементы системы распределения

   Вторичное распределение можно разделить на три части, как показано ниже.

   1. Питатели
   2. Дистрибьюторы
   3. Линии обслуживания или сеть обслуживания

   Связанная должность: Проектирование системы заземления в сети подстанции

   Рис. 5: Элементы распределительной системы

   Фидеры

   Линии электропередачи , которые соединяют генерирующую станцию ​​(электростанцию) или подстанцию ​​с распределителями, называются фидерами .Помните, что ток в фидерах (в каждой точке) постоянный, а уровень напряжения может быть разным. Ток, протекающий в фидерах, зависит от размера проводника. Рис. 5.

   Распределители

   Те ленты, которые извлекаются для подачи электроэнергии потребителям или линиям, от которых потребители получают прямое электроснабжение, известны как распределители, как показано на рис. 5. Ток различается в каждой секции. У распределителей при этом напряжение может быть таким же.Выбор распределителей зависит от падения напряжения и может быть рассчитан на различный уровень падения напряжения. Потому что потребители должны получать номинальное напряжение в соответствии с правилами и конструкцией.

   Полезно знать: основное различие между фидером и распределителем заключается в том, что ток в фидере такой же, как (в каждой секции), с другой стороны, Напряжение одинаково в каждой секции распределителя : Техническое обслуживание трансформатора — силовые трансформаторы Техническое обслуживание, диагностика и мониторинг

   Сервисные линии или сервисная сеть

   Обычный кабель, который подключается между распределителями и терминалом нагрузки потребителя, называемый сервисной линией или сервисной сетью., другими словами, кабель, который был подключен к линиям электропередачи 11 кВ (взят от понижающего трансформатора) для получения трехфазного или однофазного источника питания. Электропитание между фазой или нейтралью составляет 230 В переменного тока (110 в США ) и 440 В переменного тока (208 в США ) в трехфазной системе (между фазами).

   Статьи по теме:

   .

   Однопроводная передача энергии

   http://www.teslascience.org/pages/questions.htm

   Система преобразования и передачи электроэнергии. Управляя различными устройствами с его высокочастотным источником питания, используя только один соединительный провод, он понял, что нагрузка может быть размещена.
   на некотором расстоянии от источника питания и по-прежнему работают нормально. Это то, что Тесла называл передачей электроэнергии по одному проводу без возврата.Вместо использования индивидуальных
   пластины конденсатора на передающем и приемном концах, также возможно подключение непосредственно к земле. В этом случае электрическая цепь замыкается полностью через
   сама земля. Прилагаемая иллюстрация однопроводной системы передачи энергии взята из US593,138 компании Tesla — Электрооборудование.
   Трансформатор — 2 ноября 1897 года, покрывающий резонансный трансформатор катушки Тесла.

   http: // www.tuks.nl/Mirror/frankgermano_net/nikolatesla2.htm

   Первым была продемонстрирована работа световых и движущих устройств, подключенных одним проводом только к одному выводу высокочастотной катушки, представленная в лекции 1891 года «Эксперименты с переменными токами очень высокой частоты и их применение в методах искусственного освещения».
   — Представлено Американскому институту инженеров-электриков, Колумбийский колледж, штат Нью-Йорк, 20 мая 1891 г.(Изобретения, исследования и сочинения Николы Теслы, стр. 156-172; Никола Тесла о его работе с
   Переменные токи и их применение в беспроводной телеграфии, телефонии и передаче энергии, стр. 7).

   «Я уже говорил выше, что в закрытом корпусе нет никаких трудностей в том, чтобы довести провод или нить накала до любой степени накала, просто подключив их к одному выводу катушки
   правильные размеры.Таким образом, если хорошо известный аппарат профессора Крукса, состоящий из изогнутой платиновой проволоки с установленными на ней лопатками (рис. 18/114), будет подключен к одному в неизведанном
   Колбу можно сильно нагреть, просто подключив ее к источнику быстро меняющегося потенциала. Нагрев в таком случае, по всей вероятности, в основном связан с бомбардировкой
   молекулы газа, содержащегося в баллоне. Когда колба разряжена, нагревание тела происходит намного быстрее, и клеммы катушки — один или оба конца платиновой проволоки.
   подключен — провод становится почти мгновенно раскаленным, а лопасти слюды вращаются, как если бы использовался ток от батареи: тонкая углеродная нить, или, предпочтительно, кнопка какого-нибудь
   огнеупорный материал (рис.19/115), даже если это сравнительно плохой проводник, заключенный в измученный шар, он может сильно раскалиться; и таким образом простая лампа способна
   дается свеча любой желаемой мощности ».

   Хотя лампа с одним выводом, подключенная к одному из вторичных выводов индукционной катушки, не образует замкнутую цепь, «в обычном понимании этого термина» цепь замкнута в
   ощущение, что обратный путь устанавливается обратно во вторичную обмотку за счет того, что Тесла называл «электростатической индукцией» (или так называемыми токами смещения).Это связано с тем, что нить накала лампы
   или огнеупорная кнопка имеет емкость относительно свободного вывода катушки и окружающей среды, а свободный вывод вторичной обмотки также имеет емкость относительно лампы и окружающей среды.

   Тесла высказал некоторые дополнительные мысли о концепции передачи энергии по одному проводу без возврата в лекции «Свет и другие высокочастотные явления», прочитанной в Институте Франклина, Филадельфия, в феврале 1893 года, и перед Национальной ассоциацией электрического света в Сент-Луисе.Луи, март,
   1893 г. и до Национальной ассоциации электрического освещения, Сент-Луис, март 1893 г. («Изобретения, исследования и сочинения Николы Теслы», стр. 294–373).

   «На рис. 20 I / 184 I. показан план, который использовался при изучении резонансных эффектов с помощью высокочастотного генератора переменного тока. C1 — это катушка с множеством витков, которая разделена на
   небольшие отдельные секции с целью настройки. Окончательная регулировка иногда производилась с помощью нескольких тонких железных проводов (хотя это не всегда рекомендуется) или с закрытой вторичной обмоткой.В
   Катушка C1 соединена одним своим концом с линией L от генератора G, а другим концом — с одной из пластин C конденсатора C C1, пластина (C1) последнего подключена к
   пластина намного большего размера P1. Таким образом, мощность и самоиндукция были отрегулированы в соответствии с частотой динамо «.

   «Что касается повышения потенциала за счет резонансного воздействия, конечно, теоретически, это может быть что угодно, поскольку оно зависит от самоиндукции и сопротивления, и поскольку они могут иметь
   ценность.Но на практике выбор этих значений ограничен, и, кроме них, существуют и другие ограничивающие причины. Можно начать, скажем, с 1000 вольт и поднять E.M.F. до 50 раз.
   это значение, но нельзя начать со 100000 и поднять его до десятикратного значения из-за больших потерь в среде, особенно если частота высока. Это должно быть возможно
   начать, например, с двух вольт от цепи высокой или низкой частоты динамо-машины и поднять E.M.F.во много сотен раз больше. Таким образом, катушки подходящих размеров могут быть
   соединял каждый только одним концом с сетью от машины с низким Э. М. F., и хотя цепь машины не была бы замкнутой в обычном понимании этого термина, все же
   машина может сгореть, если будет получен должный резонансный эффект. Я не мог произвести и не наблюдал с токами от динамо-машины таких больших подъемов
   потенциал. Возможно, если не вероятно, что с токами, получаемыми от аппаратов, содержащих железо, мешающее влияние последнего является причиной того, что эти теоретические возможности
   не может быть реализовано.Но если это так, я связываю это исключительно с гистерезисом и потерями тока Фуко в сердечнике «.

   «Как правило, необходимо было преобразовать вверх, когда Э. М. F. было очень низким, и обычно использовалась индукционная катушка обычной формы, но иногда расположение, показанное на рис.
   20 II., Оказалось удобным. В этом случае катушка C состоит из множества секций, некоторые из которых используются в качестве первичной обмотки.Таким образом можно регулировать как первичный, так и вторичный.
   Один конец катушки подключен к линии L1 от генератора переменного тока, а другой конец L подключен к промежуточной точке катушки. Такая катушка с регулируемой первичной и вторичной
   окажется также удобным в экспериментах с пробивным разрядом. Когда достигается истинный резонанс, вершина волны, конечно, должна находиться на свободном конце катушки, как, например, на
   конец лампы фосфоресценции B.Это легко определить, наблюдая за потенциалом точки на проводе w рядом с катушкой «.

   Tesla показывает два дополнительных примера однопроводной передачи. В схеме, обозначенной I выше, его намерение состоит в том, чтобы показать эффект резонанса, способствующий движению энергии вдоль
   проводник L. На схеме II показана катушка самоиндукции с отводом на одном конце, эффективно разделяющим первичную и вторичную части катушки.Он показывает однопроводную передачу от
   свободный вывод трансформатора к лампе с одним выводом. В обоих случаях проводник L1 составляет часть обратной цепи. Также обратите внимание на две вертикальные линии слева и справа на
   иллюстрация. Кажется, что они представляют стены замкнутого пространства или, возможно, близлежащие части общей среды.

   Проблема увеличения энергии человека: с особым упором на использование энергии Солнца.Никола Тесла — Иллюстрированный журнал Century —
   Июнь 1900 г. — Открытие неожиданных свойств атносферы — Странные эксперименты — Передача электрической энергии по одному проводу без возврата — Передача через
   Земля без проводов — см. Никола Тесла: Заметки Колорадо-Спрингс, стр. 360, фотография XXVIII:

   Еще одна из этих причин заключалась в том, что я пришел к выводу, что передача электрической энергии на любое расстояние через средства массовой информации является лучшим решением великой проблемы использования
   энергия солнца для использования человеком.Долгое время я был убежден, что такую ​​передачу в промышленных масштабах невозможно реализовать, но сделанное мной открытие изменило мои взгляды. я
   заметил, что при определенных условиях атмосфера, которая обычно представляет собой высокий изолятор, приобретает проводящие свойства и, таким образом, становится способной передавать любое количество электрической энергии. Но
   трудности на пути практического использования этого открытия для передачи электроэнергии без проводов казались непреодолимыми.Электрическое давление многих
   миллионы вольт должны были быть произведены и обработаны; Генератор нового типа, способный выдерживать огромные электрические нагрузки, должен быть изобретен и усовершенствован, а полный
   Безопасность системы от опасностей, связанных с токами высокого напряжения, должна была быть достигнута еще до того, как можно было даже подумать о ее практическом применении. Все это невозможно было сделать за несколько недель или
   месяцев или даже лет. Работа требовала терпения и постоянной отдачи, но улучшения приходили, хотя и медленно.Однако в ходе этого исследования были получены и другие ценные результаты.
   длительная работа, о которой я постараюсь кратко рассказать, перечислив основные успехи по мере их последовательного осуществления.

   Открытие проводящих свойств воздуха, хотя и неожиданное, было естественным результатом экспериментов в особой области, которые я проводил несколько лет назад. Это было, я
   Полагаю, что в 1889 году определенные возможности, предоставляемые чрезвычайно быстрыми электрическими колебаниями, побудили меня разработать ряд специальных машин, приспособленных для их исследования.Должен
   из-за специфических требований конструкция этих машин была очень сложной и отнимала много времени и сил; но моя работа над ними была щедро вознаграждена, потому что с их помощью я достиг
   несколько новых и важных результатов. Одно из первых наблюдений, сделанных мною с помощью этих новых машин, заключалось в том, что электрические колебания чрезвычайно высокой частоты действуют необычным образом на
   человеческий организм. Так, например, я продемонстрировал, что мощные электрические разряды в несколько сотен тысяч вольт, которые в то время считались абсолютно смертельными, могут передаваться.
   через тело без неудобств и вредных последствий.Эти колебания вызвали другие специфические физиологические эффекты, которые, как я объявил, были с энтузиазмом восприняты опытными специалистами.
   врачи и далее исследовали. Это новое направление оказалось плодотворным, чего нельзя было ожидать, и за несколько лет, прошедших с тех пор, оно развилось до такой степени, что оно
   теперь образует законный и важный отдел медицинской науки. Многие результаты, которые в то время считались невозможными, теперь легко получить с помощью этих колебаний, и многие эксперименты
   то, о чем тогда нельзя было и мечтать, теперь можно легко осуществить с их помощью.До сих пор с удовольствием вспоминаю, как девять лет назад я пропустил через свое тело разряд мощной индукционной катушки, чтобы
   продемонстрировать перед научным обществом сравнительную безвредность очень быстро колеблющихся электрических токов, и я все еще могу вспомнить изумление моей аудитории. Я бы сейчас возьмусь,
   с гораздо меньшим опасением, чем в том эксперименте, передать через свое тело такими токами всю электрическую энергию динамо-машин, работающих сейчас на Ниагаре — сорок или пятьдесят
   тысяча лошадиных сил.Я произвел электрические колебания такой интенсивности, что, проходя через мои руки и грудь, они расплавили провода, соединяющие мои руки, и все еще
   Не чувствовал неудобств. Я возбудил такими колебаниями петлю из тяжелой медной проволоки с такой силой, что массы металла и даже предметы с электрическим сопротивлением значительно больше
   чем человеческая ткань, поднесенная к петле или помещенная в нее, была нагрета до высокой температуры и плавилась, часто с силой взрыва, и все же в то самое пространство, в котором
   эта ужасно разрушительная суматоха продолжалась. Я неоднократно тряс головой, ничего не чувствуя и не испытывая вредных последствий.

   Другое наблюдение заключалось в том, что с помощью таких колебаний свет может быть получен новым и более экономичным способом, который обещал привести к идеальной системе электрического освещения за счет
   вакуумные лампы, избавляясь от необходимости замены ламп или нити накаливания, а также, возможно, с использованием проводов во внутренней части зданий. Эффективность этого света
   возрастает пропорционально скорости колебаний, и поэтому его коммерческий успех зависит от экономичного производства электрических колебаний превосходящей скорости.В этом
   В последнее время я добился отрадного успеха, и практическое внедрение этой новой системы освещения не за горами.

   Исследования привели к множеству других ценных наблюдений и результатов, одним из наиболее важных из которых была демонстрация практической возможности подачи электроэнергии через
   один провод без возврата. Сначала я мог передавать этим новым способом только очень небольшие количества электроэнергии, но и в этом направлении мои усилия были вознаграждены аналогичными
   успех.

   .