איך עובדת רשת החשמל

רשת חשמלית - קבוצה של מתקנים חשמליים להולכה והפצה של אנרגיה חשמלית, המורכבת מתחנות משנה, התקני הפצה, חוטים, קווי חשמל עיליים וכבלים הפועלים באזור מסוים. הגדרה נוספת אפשרית: מערך תחנות משנה והתקני חלוקה וקווי החשמל המחברים ביניהם, הממוקם בשטח המחוז, הישוב, צרכן החשמל.

תחנות כוח ברוסיה מאוחדות במערכת החשמל הפדרלית, שהיא מקור הכוח החשמלי לכל משתמשיה. הולכת וחלוקת החשמל מתבצעת בעזרת קווי מתח עיליים החוצים את כל הארץ. על מנת לצמצם הפסדים במהלך העברת חשמל, מתחים גבוהים מאוד - עשרות ומאות קילו-וולט (לעתים קרובות יותר) - משמשים בקווי חשמל.

בשל עלות-תועלת שלה, בעת העברת אנרגיה, ההמצאה שהומצאה על ידי המהנדס הרוסי M.O. דוליבו-דוברובולסקי היא מערכת זרם חילופין תלת פאזי בה מועבר חשמל באמצעות ארבעה חוטים.שלושה מהחוטים האלה נקראים קו או פאזה, והרביעי נקרא ניטרלי או פשוט ניטרלי.

צרכני חשמל מיועדים למתח נמוך יותר מהמתח במערכת החשמל. המתח מופחת בשני שלבים. ראשית, בתחנת המשנה להורדה, שהיא חלק ממערכת החשמל, המתח ירד ל-6-10 קילו וולט (קילוולט). הורדה נוספת של המתח מתבצעת בשעה תחנות משנה שנאים... "תאי השנאים" הסטנדרטיים המוכרים שלהם פזורים ברחבי המפעלים ואזורי המגורים. לאחר תחנת המשנה, המתח יורד ל-220-380 וולט.

המתח בין מוליכי הקו של מערכת AC תלת פאזית נקרא מתח הקו. באופן נומינלי ר.מ.ס. ערך מתח רשת ברוסיה זה שווה ל-380 V (וולט). המתח בין הנייטרלי לכל אחד ממוליכי הקו נקרא פאזה. הוא קטן פי שלושה מהשורש הליניארי. ערכו הנומינלי ברוסיה הוא 220 V.

מקור האנרגיה למערכת החשמל הוא אלטרנטורים תלת פאזיים המותקנים בתחנות כוח. כל אחת מהפיתולים של הגנרטור משרה מתח קו. הסלילים ממוקמים באופן סימטרי סביב היקף הגנרטור. בהתאם לכך, מתחי הקו מוסטים פאזה ביחס זה לזה. הסטת פאזה זו קבועה ב-120 מעלות.

מערכת AC תלת פאזי

לאחר תחנת המשנה, המתח מסופק לצרכנים דרך מרכזיות או (בארגונים) נקודות חלוקה.

חלק מהצרכנים (מנועים חשמליים, ציוד תעשייתי, מיינפריים וציוד תקשורת רב עוצמה) מיועדים לחיבור ישיר לרשת חשמלית תלת פאזית.ישנם ארבעה חוטים המחוברים אליהם (לא סופרים את הארקת המגן).

צרכנים בעלי הספק נמוך (מחשבים אישיים, מכשירי חשמל ביתיים, ציוד משרדי וכו') מיועדים לרשת חשמל חד פאזית. שני חוטים מחוברים אליהם (לא סופרים את הארקת המגן). ברוב המקרים, אחד מהחוטים הללו הוא ליניארי והשני הוא ניטרלי. לפי התקן, המתח ביניהם הוא 220V.

ערכי מתח ה-rms לעיל אינם ממצים לחלוטין את הפרמטרים של רשת החשמל. מִשְׁתַנֶה חַשְׁמַל מאופיין גם בתדירות. התדר הסטנדרטי הנומינלי ברוסיה הוא 50 הרץ (הרץ).

הערכים האמיתיים של המתח והתדירות של רשת החשמל עשויים, כמובן, להיות שונים מהערכים הנומינליים.

צרכני חשמל חדשים מחוברים באופן קבוע לרשת (הזרם או העומס ברשת גדלים) או שצרכנים מסוימים מנותקים (כתוצאה מכך, הזרם או העומס ברשת יורד). ככל שהעומס גדל, מתח הרשת יורד, וככל שהעומס יורד, מתח הרשת גדל.

כדי להפחית את ההשפעה של שינוי העומס על המתח, בתחנות משנה מטה ישנה אוטומטית מערכת ויסות מתח... הוא נועד לשמור על מתח קבוע (בגבולות מסוימים ובדיוק מסוים) כאשר העומס ברשת משתנה. הרגולציה מתבצעת על ידי החלפה חוזרת ונשנית של הפיתולים של שנאים חזקים.

תדר AC נקבע על ידי מהירות הסיבוב של גנרטורים בתחנות כוח.ככל שהעומס גדל, התדר נוטה לרדת מעט, מערכת בקרת תחנת הכוח מגבירה את קצב הזרימה של נוזל העבודה דרך הטורבינה, ומהירות הגנרטור משוחזרת.

כמובן ששום מערכת ויסות (מתח או תדר) לא יכולה לעבוד בצורה מושלמת, ובכל מקרה על המשתמש ברשת החשמל לקבל כמה סטיות של מאפייני הרשת מהערכים הנומינליים.

ברוסיה, הדרישות לאיכות האנרגיה החשמלית הן סטנדרטיות. GOST 23875-88 נותן הגדרות מחווני איכות חשמל, ו- GOST 13109-87 קובע את הערכים של אינדיקטורים אלה. תקן זה קובע את ערכי האינדיקטורים בנקודות החיבור של צרכני החשמל. עבור הצרכן, זה אומר שהוא יכול לדרוש מארגון אספקת החשמל שהנורמות שנקבעו לא יכובדו אי שם במערכת החשמל, אלא ישירות בשקע שלו.

האינדיקטורים החשובים ביותר לאיכות הספק הם סטיית מתח מהערך הנומינלי, גורם מתח לא סינוסואידי, סטיית התדר מ-50 הרץ.

לפי התקן, לפחות 95% מהזמן בכל יום, מתח הפאזה צריך להיות בטווח של 209-231 V (סטייה 5%), התדר צריך להיות בטווח של 49.8-50.2 הרץ, ומקדם אי- הסינוסואידיות לא תעלה על 5%.

ב-5 אחוז הנותרים או פחות מהזמן בכל יום, המתח עשוי להשתנות בין 198 ל-242 וולט (סטייה של 10%), התדר מ-49.6 עד 50.4 הרץ, והגורם הלא-סינוסואידי חייב להיות לא יותר מ-10%.מותרים גם שינויים חזקים יותר בתדר: מ-49.5 הרץ ל-51 הרץ, אך משך הזמן הכולל של שינויים כאלה לא יעלה על 90 שעות בשנה.

הפסקות חשמל הן מצבים שבהם מחווני איכות החשמל לזמן קצר חורגים מהגבולות שנקבעו. התדר יכול לסטות ב-5 הרץ מהערך הנומינלי. המתח יכול לרדת לאפס. יש לשחזר מדדי איכות בעתיד.

A. A. Lopukhin ספקי כוח בלתי פסק ללא סודות