Единая энергосистема России (ЕЭС России)
Решил написать пост о работе нашей энергосистемы. Сам уже почти 10 лет работаю в сфере энергетики и обратил внимание, что люди слабо себе представляют о том, как свет приходит в наши дома. Попробую внести немного ясности.
Итак, начнем с того, что "Единая энергетическая система России (ЕЭС России) состоит из 71 региональных энергосистем, которые, в свою очередь, образуют 7 объединенных энергетических систем: Востока, Сибири, Урала, Средней Волги, Юга, Центра и Северо-Запада. Все энергосистемы соединены межсистемными высоковольтными линиями электропередачи напряжением 220-500 кВ и выше и работают в синхронном режиме (параллельно)." Это цитата отсюда https://www.so-ups.ru/functioning/ees/ups2021/. Теперь попробуем перевести на простой язык. Все генераторы нашей страны крутятся синхронно (кроме крайнего севера, Камчатки, Чукотки, Якутии - там система изолирована.) Для наглядности, представьте себе огромную бочку с водой, где насосы, накачивающие туда воду - генераторы, а насосы, которые откачивают воду - потребители. Уровень воды в нашей бочке должен быть строго постоянным. В ЕЭС - это частота и напряжение. Показатель частоты плотно связан с балансом активной мощности в энергосистеме. Напряжение - с реактивной мощностью (но реактивную мощность трогать не будем). Так вот, как только потребление воды из бочки превысит объем поставляемой воды - уровень начнет падать. Так и с частотой: в случае избытка генерации - частота растет, в случае недостатка - падает.
для справки:В первой синхронной зоне Единой энергетической системы России значения частоты,
усредненные на 20-секундном временном интервале, должны находиться в пределах 50 +(-)0,05 герц с допустимым отклонением значений частоты в пределах 50+(-)0,2 герц и восстановлением частоты до уровня 50+(-)0,05 герц за время, не превышающее 15 минут. [1]
Теперь разделим нашу бочку на 7 бочек, связанных "межсистемными трубами)))" - это наши объединенные энергосистемы (ОЭС). Теперь, если в одной бочке уровень воды будет отклонятся, то по межсистемному трубопроводу увеличится переток воды и все нормализуется.
Теперь, добавим график потребления и поставки воды. Если их придерживаться - то уровень должен сохранятся.
В реальной ЕЭС регулирование происходит в основном гидроэлектростанциями - они маневренные и легко набирают/сбрасывают нагрузку. Атомные блоки, вообще, стараются не трогать. Несет свою мощность и пусть несет.
Но не всегда удается удержать намеченный график. Отключился, по какой-то причине генератор или крупный потребитель. Уровень воды в бочке начнет изменятся. А что если, мощности межсистемной связи (диаметра трубы) не хватит, чтобы перекрыть дефицит/профицит? На этот случай работает режимная автоматика.
Общее Первичное Регулирование Частоты. В нормальном режиме, большая часть генераторов работает в режиме поддержания мощности. Т.е. работают на мощности в соответствии с графиком. Но "Все генерирующее оборудование должно быть готово к участию в ОПРЧ, за исключением
энергоблоков АЭС с реакторными установками на быстрых нейтронах, а также с реакторами большой мощности канальными".[2].
Что это значит? Это значит что всё генерирующее оборудование должно отвечать на изменение частоты в сети изменением генерируемой мощности в в пределах имеющихся резервов. Начал падать уровень в бочке - добавим воды. Начал подниматься - убавим. Но в пределах своих резервов.
Есть еще нормированное первично, вторичное и третичное регулирование. Но это уже через чур для поста.
Далее, опишем трудности.
Основным врагом устойчивой работы ЕЭС являются короткие замыкания (далее КЗ). Для их ликвидации придумали релейную защиту и автоматику (РЗиА). Грубо КЗ можно сравнить с прорывом трубы, а релейная защита должна отглушить поврежденную трубу задвижками.
Если КЗ быстро не ликвидировать, - это может привести к нарушению устойчивости энергосистемы. При близком КЗ генератор начинает сильно раскручиваться и запасает в себе большую энергию. После ликвидации КЗ запасенной энергии может остаться слишком много и он провернется относительно энергосистемы - перейдет в асинхронный режим. Тут сложно провести аналогию. Так может случиться с целой ОЭС. Тогда в работу вступает противоаварийная автоматика. Работает обычно грубо, разделяя энергосистему, отключая потребителей и генераторы. Все, лишь бы не допустить развитие аварии. Она же работает при резком снижении частоты в сети - отключается ряд потребителей, электростанции выделяются на работу на собственные нужды, чтобы сохранить в работе генераторы и быстро включить после ликвидации аварии.
Вот примерно так работает наша ЕЭС. Понятно, что все не уместить в одном посте, но основной посыл в том, что для того, чтобы в наших квартирах горела лампочка, работал телевизор и интернет - трудится огромное количество специалистов.
Может, аналогии, приведенные мной, не слишком понятны. Если будут предложения или вопросы к посту - буду рад ответить.
https://www.so-ups.ru - сайт системного оператора
[1] - Правила технического функционирования ЭС
[2] - требования к участию в ОПРЧ
Лига электриков
5.8K поста26K подписчиков
Правила сообщества
Запрещён оффтоп, нарушение основных правил пикабу