1.3. Основные характеристики электрических сетей

На рис.1.1 показан план некоторого района, в котором предполагается сооружение новых промышленных предприятий. Каждое из таких предприятий является потребителем (П) электроэнергии, расходуемой на приведение в движение рабочих механизмов, освещение цехов и прилегающих поселков и т. д. Источниками электроэнергии служат электрические станции (А, В, С).

Д ля передачи энергии от станций к потребителям сооружаются линии электропередачи (ЛЭП). Один из возможных вариантов расположения этих линий применительно к условиям рассматриваемого промышленного района показан на рис.1.2. Совокупность линий электропередачи образует электрическую сеть. Такая сеть может включать линии различного номинального напряжения, которое обычно отличается от напряжения, требующегося для непосредственных электроприемников: двигателей, осветительных приборов, преобразовательных установок и т. п. Для взаимной связи линий электропередачи и потребителей сооружаются подстанции. На них устанавливаются трансформаторы или автотрансформаторы, размещаются аппараты, служащие для отключения и включения отдельных электрических цепей, а также устройства, предназначенные для регулирования режима сети (синхронные компенсаторы, батареи статических конденсаторов и т. п.), контроля и автоматического управления. Подстанции служат соединительным звеном между отдельными линиями и потребителями электроэнергии, поэтому они являются неотъемлемой частью электрической сети (рис.1.3).

Роль электрической сети не сводится только к передаче электроэнергии от электростанций к потребителям. Рис.1.2 показывает, что электрическая сеть объединяет для совместной работы электростанции и потребителей энергии. Образующаяся при этом совокупность представляет собой энергетическую систему.

Р оль энергетических систем в системе народного хозяйства страны чрезвычайно велика. Это прежде всего определяется тем, что электрический привод является основным видом привода в промышленности, а потребление тепла в основном обеспечивается электрическими станциями, работающими в составе энергетической системы. Поэтому для бесперебойной работы промышленных предприятий необходима надежная работа энергетических систем. Для народного хозяйства весьма существенна также высокая экономическая эффективность как при сооружении, так и при повседневной работе энергетических систем, поскольку и то, и другое связано со значительными расходами материальных ресурсов и труда.

Для удовлетворения этих требований необходима надежная и экономичная работа электрических сетей, являющихся важным элементом системы. Требуется также обеспечение экономически целесообразных решений, определяющих сооружение новых и развитие существующих электрических сетей.

При выборе эксплуатационных режимов работы сети, вариантов ее построения в процессе проектирования и средств управления режимом серьезное внимание уделяется вопросам надежности и экономической целесообразности. Такой подход следует считать характерной особенностью анализа основных проблем, возникающих при проектировании и эксплуатации электрических сетей.

Другой особенностью электрических сетей является большое количество элементов, объединенных в составе сети, а также сложность конфигурации сетей высокого напряжения. Схемы даже отдельных участков электрической сети крупной энергетической системы насчитывают сотни узловых точек, десятки и сотни замкнутых контуров. Разработка методики расчетов таких сетей требует преодоления ряда существенных трудностей. Наиболее удачно задача расчета сложных сетей решается при использовании формализованных представлений, позволяющих осуществлять расчетные операции по единообразному плану вне зависимости от конкретной конфигурации рассчитываемой электрической сети. Такой подход позволяет с успехом использовать ЭВМ и методы математического моделирования для более быстрого и строгого решения.