Введение
Энергия во всех формах – основа обеспечения рациональных технологических условий жизнедеятельности и развития человечества, уровня его экономического и социального благосостояния. С появлением трехфазного переменного тока началась новая эра человеческой цивилизации – эра повсеместного использования электрической энергии – как универсального энергоносителя, пригодного для практического использования фактически во всех сферах и производственных процессах человеческой деятельности. Благодаря своей абсолютной делимости, мгновенной передаче на большие расстояния и высокой эффективности использования, электроэнергия наиболее удобна для удовлетворения производственных, бытовых, коммуникативных, социальных и других потребностей современного и будущего человеческого сообщества.
В своем послании Федеральному собранию президент В.В. Путин, говоря о планах развития электроэнергетики, в частности отметил: «Один из безусловных приоритетов ближайших лет – это электроэнергетика. Россия уже столкнулась с нехваткой мощностей для дальнейшего роста. Предстоит крупнейшая за последнее десятилетие структурная реформа. По сути, речь идет о второй масштабной электрификации страны. К 2020 году необходимо увеличить на две трети производство электроэнергии в России. Предстоит построить новые станции, модернизировать действующие, а также расширить сетевую инфраструктуру…»
По прогнозу специалистов, энергопотребление к 2008 г. превысит исторический максимум в 1074 млрд. кВт·ч, зафиксированный в 1999 г., и составит 1082 млрд. кВт·ч. В ряде регионов уже наблюдается острый дефицит электроэнергии. Для преодоления кризиса разработана инвестиционная программа до 2010 года в объеме 3 трлн 99 млрд руб. Одной из главных проблем, стоящих на пути развития энергетики и связанных с нею отраслей, является кадровый вопрос, и, чтобы реализовать эту программу, нужны квалифицированные специалисты для проектирования, строительства, модернизации и эксплуатации объектов энергетики. Энергетический институт ОмГТУ призван решать задачу пополнения специалистами, создания кадрового резерва предприятий энергетической отрасли.
Реализация технологических процессов на любом промышленном предприятии связана с потреблением энергии, которая преимущественно используется в виде электроэнергии. Преобразование энергии различных видов в электрическую осуществляется на электростанциях посредством синхронных генераторов. В зависимости от характера преобразуемой первичной энергии электростанции подразделяются на тепловые, гидроэлектростанции, атомные и другие типы. Для повышения надежности и экономичности электроснабжения предприятий и создания резервов мощности большинство электростанций объединяются в энергетические системы. Связь между отдельными электростанциями в энергосистемах, а также с потребителями осуществляется посредством электрических сетей, в состав которых входят электрические линии, трансформаторные подстанции (ТП) и распределительные устройства (РУ).
В состав РУ входят коммутационные аппараты (выключатели, отделители, короткозамыкатели), комплекс токоведущих частей (проводов, шин) для приема и распределения энергии, а также устройства защиты, автоматики и измерения. Назначение РУ – прием и распределение электрической энергии.
Конструктивно электрические сети подразделяются на воздушные и кабельные, а по уровню напряжения – на сети до 1 000 В и выше 1 000 В. Электрические сети, к которым непосредственно подключены приемники электрической энергии, называются распределительными. Передача больших мощностей переменного тока на далекие расстояния требует сооружения линии электропередач (ЛЭП) переменного напряжения до 1150 кВ. Именно такие уровни напряжения обеспечивают значительное уменьшение потерь электроэнергии при ее передаче.
Генераторы электростанций обычно вырабатывают электрическую энергию напряжением 6 – 20 кВ. Повышение напряжения для требуемого значения при передаче на значительные расстояния и последующее его понижение до величин, необходимых для нормальной работы потребителей, осуществляется соответственно на повышающих и понизительных ТП.
Любая система электроснабжения должна обеспечить: соответствие мощности применяемых трансформаторов и генераторов максимальной мощности потребителей, достаточную пропускную способность ЛЭП, бесперебойное электроснабжение при высоком качестве энергии, удобство в эксплуатации, безопасность и экономичность. Полное соответствие указанным, зачастую противоречивым, требованиям является достаточно сложным. Поэтому задача проектирования систем электроснабжения в полном объеме, с учетом всех многообразных условий, решается соответствующими проектными и научно-исследовательскими институтами.
Наиболее распространенными напряжениями потребителей на промышленных предприятиях являются напряжения 380 В, 6 и 10 кВ. Поэтому один из возможных вариантов систем электроснабжения выглядит следующим образом. От электростанций посредством повышающих ТП и ЛЭП 500 или 220 кВ электроэнергия подается на районную понизительную ТП, которая обеспечивает снижение напряжения до 35–110 кВ. На главной понизительной подстанции предприятия (ГПП) осуществляется дальнейшее уменьшение напряжения до уровня питания распределительных сетей 6 или 10 кВ, по кабельным линиям которых электроэнергия поступает на цеховые трансформаторные подстанции предприятия (ЦТП). Посредством ЦТП напряжение уменьшается до напряжения питания приемников электроэнергии 0,38 или 0,66 кВ.