Основные понятия и определения
Установки, предназначенные для производства, преобразования, распределения и потребления электроэнергии, называют электроустановками и подразделяют по назначению, роду тока и напряжению.
По назначению электроустановки разделяют на генерирующие (в которых вырабатывается электроэнергия), преобразовательно-распределительные (для передачи и преобразования электроэнергии в удобный для передачи и потребления вид, а также для ее распределения между потребителями) и потребительские.
По роду тока электроустановки бывают постоянного и переменного тока, а по напряжению — до 1000 В и свыше 1000 В.
Электроэнергия вырабатывается на электрических станциях с помощью электрических генераторов, являющихся преобразователями механической энергии в электрическую и приводимых в движение турбинами — паровыми на тепловых и атомных электростанциях (ТЭС) или гидравлическими на гидроэлектростанциях (ГЭС). Если тепловая электростанция предназначена преимущественно для производства электроэнергии, на ней устанавливают турбогенераторы с конденсационными паровыми турбинами, из которых отработанный пар поступает в специальные устройства — конденсаторы, где охлаждается и конденсируется. Такие электростанции называют конденсационными (КЭС). Мощные конденсационные электростанции получили название Государственных районных электрических станций (ГРЭС) и строятся в местах с запасами твердого топлива (угля, торфа, горючих сланцев), а электроэнергия от них передается по линиям электропередачи к районам потребления (крупным промышленным центрам).
Если кроме электроэнергии требуется большое количество тепловой энергии (города, отдельные крупные промышленные предприятия), строят теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых устанавливают турбогенераторы с теплофикационными турбинами, позволяющими отбирать часть пара для подачи потребителям по тепловым сетям. Тепловые электростанции могут работать на угле, торфе, горючих сланцах, мазуте и газе. Отдельную группу составляют атомные элекростанции, работающие на ядерном топливе.
Для передачи и распределения электроэнергии служат электрические сети, в которые входят линии электропередачи, распределительные сети и электропроводки. Линии электропередачи в основном предназначены для передачи электроэнергии от электростанций к центрам ее потребления, распределительные сети — для распределения электроэнергии между потребителями и преобразования ее в удобный для потребления вид, а проводки преимущественно используются для непосредственного распределения электроэнергии между отдельными приемниками (электродвигателями, светильниками, электронагревателями и др.), установленными у потребителей.
Распределительные сети характеризуются большой разветвленностью и включают в себя множество электрических подстанций и распределительных устройств. Электрические подстанции преобразуют электрическую энергию по напряжению (повышая или понижая его) или по роду тока (преобразование переменного тока в постоянный или наоборот). Первые обычно называют трансформаторными, а вторые — преобразовательными. Распределительные устройства (РУ) служат для приема и распределения электроэнергии одного напряжения.
Потребительские электроустановки — это множество приемников электроэнергии, предназначенных для ее приема и использования. Основным приемником электроэнергии является электродвигатель, служащий электроприводом для рабочих машин и электротранспорта. Наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные электродвигатели, поэтому электроснабжение преимущественно осуществляется трехфазным переменным током. Электрическая энергия характеризуется единством и непрерывностью процесса производства, передачи и потребления. При нарушении любого из этих звеньев, например на участке передачи электроэнергии, нарушается вся система: прекращается и потребление, и производство электроэнергии. Поэтому основным промышленным предприятием в электроэнергетике является энергетическая система — совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой линиями электропередачи и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электроэнергии и теплоты при общем управлении этим режимом.
Совокупность электрооборудования объектов энергосистемы называют электрической частью энергосистемы.
В связи с развитием электроэнергетики в нашей стране создано несколько объединенных энергосистем и приближается время образования единой энергосистемы. Несколько энергетических систем, объединенных общим режимом работы и имеющих общее диспетчерское управление, называют объединенной энергосистемой, а несколько объединенных энергосистем, соединенных межсистемными связями и охватывающих значительную часть территории страны при общем режиме работы и диспетчерском управлении, — единой энергосистемой.
Так как электроустановки должны быть управляемыми, они кроме силового электрооборудования имеют устройства, необходимые для его управления и контроля. Такими устройствами являются устройства дистанционного управления, релейной защиты и автоматики, сигнализации, измерения.
Электрооборудование (электротехнические устройства) характеризуются рядом основных параметров.
Номинальное значение (номинальный параметр) — это указанное заводом-изготовителем значение параметра, являющееся исходным для отсчета отклонения от него при эксплуатации и испытании электротехнического устройства.
Рабочее значение (рабочий параметр) — значение параметра, фактически существующее во время работы электротехнического устройства и не выходящее за допустимые пределы.
Наибольшее (наименьшее) рабочее значение (наибольший или наименьший рабочий параметр) — допустимые пределы рабочего параметра.
Номинальные данные — совокупность значений параметров, характеризующих работу электротехнического устройства в номинальном режиме.
Перегрузка — значение превышения мощности, производимой, преобразуемой или потребляемой электротехническим устройством над ее номинальным значением.
Сверхток — ток, больший номинального.
Перенапряжение — напряжение между двумя точками электротехнического устройства, которое превосходит наибольшее рабочее напряжение.
Эксплуатация электротехнических устройств характеризуется следующими основными режимами.
Нормальный — режим работы, при котором значения его параметров не выходят за пределы, допустимые при заданных условиях эксплуатации.
Холостого хода (холостой ход) — режим работы, при котором отсутствует нагрузка.