देश की ऊर्जा प्रणाली - संक्षिप्त विवरण, विभिन्न स्थितियों में काम की विशेषताएं

देश की ऊर्जा प्रणाली कई तत्वों का एक संयोजन है - बिजली संयंत्र, स्टेप-अप और स्टेप-डाउन वितरण सबस्टेशन, इलेक्ट्रिक और हीट नेटवर्क।

बिजली संयंत्र बिजली और थर्मल (सीएचपी के लिए) ऊर्जा का उत्पादन करते हैं। विद्युतीय ऊर्जा, बिजली संयंत्रों द्वारा उत्पन्न, बूस्टर सबस्टेशनों में आवश्यक वोल्टेज मान तक बढ़ाया जाता है और नेटवर्क में खिलाया जाता है, विशेष रूप से मुख्य विद्युत नेटवर्क में, जहां इसे एक निश्चित क्षेत्र द्वारा खपत ऊर्जा की मात्रा के अनुसार वितरित किया जाता है, बिजली व्यवस्था के भीतर एक उद्यम एक देश या एक अलग क्षेत्र।

अगर हम देश की ऊर्जा प्रणाली के बारे में बात करते हैं, तो बैकबोन नेटवर्क इसके पूरे क्षेत्र को उलझाते हैं। ट्रंक नेटवर्क में 220, 330, 750 केवी लाइनें शामिल हैं, जिसके माध्यम से बिजली प्रवाह का बड़ा प्रवाह - कई सौ मेगावाट से लेकर दसियों गीगावॉट तक।

अगला चरण 110 kV के वोल्टेज वाले बड़े उद्यमों के क्षेत्रीय, नोडल सबस्टेशनों, सबस्टेशनों के लिए उच्च-वोल्टेज ट्रंक नेटवर्क का परिवर्तन है। 110 केवी ग्रिड के माध्यम से दसियों मेगावाट प्रवाह के भीतर बिजली प्रवाहित होती है।

110 केवी सबस्टेशनों में, आबादी वाले क्षेत्रों में छोटे उपयोगकर्ता सबस्टेशनों और 6, 10, 35 केवी के वोल्टेज वाले विभिन्न उद्यमों को बिजली वितरित की जाती है। इसके अलावा, उपयोगकर्ता द्वारा आवश्यक मूल्यों के लिए मुख्य वोल्टेज कम हो जाता है। यदि ये बस्तियाँ और छोटे उद्यम हैं, तो वोल्टेज 380/220 V तक कम हो जाता है। बड़े औद्योगिक उद्यमों के उपकरण भी हैं जो सीधे उच्च वोल्टेज 6 kV द्वारा संचालित होते हैं।

सीएचपी (सीएचपी) विद्युत ऊर्जा के अलावा, वे ऊष्मा उत्पन्न करते हैं, जिसका उपयोग इमारतों और संरचनाओं को गर्म करने के लिए किया जाता है। थर्मल पावर प्लांट द्वारा आपूर्ति की जाने वाली तापीय ऊर्जा उपभोक्ताओं को ताप नेटवर्क के माध्यम से वितरित की जाती है।

बिजली व्यवस्था के लक्षण

बिजली व्यवस्था के संचालन पर विचार करते समय, विद्युत शक्ति के संचरण की प्रक्रियाओं पर विशेष ध्यान देना चाहिए। विद्युत ऊर्जा का उत्पादन और संचरण एक जटिल परस्पर संबंधित प्रक्रिया है।

विद्युत शक्ति प्रणाली में, उपभोक्ताओं द्वारा ऊर्जा का उत्पादन, संचरण और खपत लगातार वास्तविक समय में होती है। बिजली प्रणाली की मात्रा में बिजली का संचय (संचय) नहीं होता है, इसलिए विद्युत प्रणाली में उत्पन्न और खपत बिजली के बीच संतुलन की लगातार निगरानी की जाती है।

विद्युत शक्ति प्रणालियों की ख़ासियत उपभोक्ताओं से स्रोतों से विद्युत ऊर्जा का लगभग तात्कालिक हस्तांतरण और इसे महत्वपूर्ण मात्रा में जमा करने की असंभवता है। ये गुण बिजली के उत्पादन और खपत की प्रक्रिया की एक साथता निर्धारित करते हैं।

वैकल्पिक विद्युत ऊर्जा के उत्पादन और खपत में, किसी भी समय उत्पन्न और उपभोग की गई बिजली की समानता उत्पन्न और खपत सक्रिय और प्रतिक्रियाशील शक्ति की समानता से मेल खाती है।

इसलिए, बिजली व्यवस्था के स्थिर मोड में किसी भी समय, बिजली संयंत्रों को उपभोक्ताओं की शक्ति के बराबर बिजली उत्पन्न करनी चाहिए और बिजली संचरण नेटवर्क में ऊर्जा के नुकसान को कवर करना चाहिए, अर्थात उत्पन्न और खपत की गई शक्ति का संतुलन देखा जाना चाहिए .

प्रतिक्रियाशील शक्ति संतुलन की अवधारणा प्रभाव से संबंधित है प्रतिक्रियाशील ऊर्जा, विद्युत नेटवर्क के तत्वों के माध्यम से वोल्टेज मोड में प्रेषित। प्रतिक्रियाशील शक्ति संतुलन के विघटन से नेटवर्क में वोल्टेज स्तर में परिवर्तन होता है।

आमतौर पर, सक्रिय शक्ति में कमी वाले पावर सिस्टम में प्रतिक्रियाशील शक्ति की भी कमी होती है। हालाँकि, यह अधिक कुशल है कि लापता प्रतिक्रियाशील शक्ति को पड़ोसी बिजली प्रणालियों से स्थानांतरित न किया जाए, लेकिन इस बिजली व्यवस्था में स्थापित क्षतिपूर्ति उपकरणों में इसे उत्पन्न किया जाए।

उत्पादित और खपत विद्युत ऊर्जा के बीच संतुलन की उपस्थिति का एक मुख्य संकेतक है नेटवर्क आवृत्ति… रूस, बेलारूस, यूक्रेन और अधिकांश यूरोपीय देशों में इलेक्ट्रिक ग्रिड की आवृत्ति 50 हर्ट्ज है।यदि देश की बिजली व्यवस्था की आवृत्ति 50 हर्ट्ज (सहिष्णुता ± 0.2 हर्ट्ज) के भीतर है, तो इसका मतलब है कि ऊर्जा संतुलन मनाया जाता है।

उत्पन्न बिजली में कमी की स्थिति में, विशेष रूप से इसके सक्रिय संघटक में, बिजली की कमी होती है, अर्थात ऊर्जा संतुलन गड़बड़ा जाता है। इस मामले में, अनुमत मूल्य से नीचे विद्युत नेटवर्क की आवृत्ति में कमी होती है। बिजली व्यवस्था में बिजली की कमी जितनी अधिक होगी, आवृत्ति उतनी ही कम होगी।

ऊर्जा संतुलन को तोड़ने की प्रक्रिया ऊर्जा प्रणाली के लिए सबसे खतरनाक है, और अगर इसे प्रारंभिक अवस्था में नहीं रोका गया, तो ऊर्जा प्रणाली का पूर्ण पतन हो जाएगा।

वितरण सबस्टेशनों में बिजली की अनुपस्थिति में बिजली व्यवस्था के पतन को रोकने के लिए, आपातकालीन स्वचालन का उपयोग किया जाता है — स्वत: आवृत्ति उतराई (AChR) और एसिंक्रोनस मोड एलिमिनेशन (ALAR) का स्वचालन।

AChR स्वचालित रूप से उपभोक्ताओं के भार के एक निश्चित हिस्से को बंद कर देता है, जिससे बिजली व्यवस्था में ऊर्जा की कमी कम हो जाती है। ALAR एक परिष्कृत स्वचालित प्रणाली है जो स्वचालित रूप से विद्युत नेटवर्क में अतुल्यकालिक मोड का पता लगाती है और हटाती है। बिजली व्यवस्था में बिजली की कमी की स्थिति में एएलएआर एएफसी के साथ मिलकर काम करता है।

बिजली व्यवस्था के सभी वर्गों में, विभिन्न आपातकालीन स्थितियाँ संभव हैं: स्टेशनों और सबस्टेशनों पर विभिन्न उपकरणों को नुकसान, केबल और ओवरहेड बिजली लाइनों को नुकसान, रिले सुरक्षा और स्वचालन उपकरणों के सामान्य संचालन में व्यवधान आदि। उपयोगकर्ता उनके अनुसार बिजली विश्वसनीयता श्रेणी.

वोल्टेज विनियमन विशेषताओं

बिजली व्यवस्था में वोल्टेज को इस तरह से नियंत्रित किया जाता है ताकि सभी क्षेत्रों में सामान्य वोल्टेज मान सुनिश्चित किया जा सके। बड़े सबस्टेशनों से प्राप्त औसत वोल्टेज मूल्यों के अनुसार एंड-यूज़र वोल्टेज विनियमन किया जाता है।

एक नियम के रूप में, ऐसा समायोजन एक बार किया जाता है, फिर वोल्टेज को बड़े नोड्स - क्षेत्रीय सबस्टेशनों पर समायोजित किया जाता है, क्योंकि उनकी बड़ी संख्या के कारण प्रत्येक उपभोक्ता सबस्टेशन के वोल्टेज को लगातार समायोजित करना अव्यावहारिक है।

बिजली ट्रांसफार्मर और ऑटोट्रांसफॉर्मर में निर्मित ऑफ-सर्किट टैप चेंजर्स और लोड स्विच की मदद से सबस्टेशनों में वोल्टेज विनियमन किया जाता है। ऑफ-सर्किट स्विच के माध्यम से विनियमन मुख्य से डिस्कनेक्ट किए गए ट्रांसफार्मर के साथ किया जाता है (उत्तेजना के बिना स्विचिंग)। ऑन-लोड स्विचिंग डिवाइस लोड वोल्टेज के नियमन की अनुमति दें, यानी पहले ट्रांसफॉर्मर (ऑटोट्रांसफॉर्मर) को डिस्कनेक्ट करने की आवश्यकता के बिना।

बिजली ट्रांसफार्मर के ऑन-लोड स्विच का उपयोग करके वोल्टेज विनियमन स्वचालित और मैन्युअल दोनों तरह से किया जा सकता है। साथ ही, ट्रांसफॉर्मर (ऑटोट्रांसफॉर्मर) की तकनीकी स्थिति के आधार पर, ऑन-लोड स्विच के सेवा जीवन को बढ़ाने के लिए, यह कर सकता है ट्रांसफॉर्मर से प्रारंभिक लोड हटाने के साथ, विशेष रूप से मैन्युअल मोड में वोल्टेज को नियंत्रित करने का निर्णय लिया जाता है।साथ ही, ऑन-लोड टैप परिवर्तक के नल को स्विच करने की क्षमता संरक्षित है, और तेजी से वोल्टेज विनियमन की आवश्यकता होने की स्थिति में, यह ऑपरेशन ट्रांसफॉर्मर से लोड को हटाए बिना किया जा सकता है।

शक्ति और ऊर्जा की हानि

विद्युत ऊर्जा का संचरण अनिवार्य रूप से ट्रांसफार्मर और लाइनों में बिजली और ऊर्जा के नुकसान के साथ होता है। इन नुकसानों को बिजली आपूर्ति क्षमता में एक समान वृद्धि से कवर किया जाना चाहिए, जिससे बिजली व्यवस्था के निर्माण के लिए पूंजी निवेश में वृद्धि होती है।

इसके अलावा, बिजली और ऊर्जा के नुकसान से बिजली संयंत्रों में अतिरिक्त ईंधन की खपत होती है, बिजली की लागत बढ़ जाती है, जिससे बिजली की लागत बढ़ जाती है। इसलिए, डिजाइन में बिजली ट्रांसमिशन नेटवर्क के सभी तत्वों में इन नुकसानों को कम करने का प्रयास करना आवश्यक है।

यह सभी देखें: विद्युत सर्किट में शक्ति और ऊर्जा हानि और विद्युत नेटवर्क में नुकसान को कम करने के उपाय

बिजली प्रणालियों का समानांतर संचालन

देशों की विद्युत प्रणालियाँ या किसी देश के भीतर विद्युत व्यवस्था के अलग-अलग खंड एक दूसरे से जुड़े हो सकते हैं और समग्र रूप से एक परस्पर विद्युत प्रणाली का निर्माण करते हैं।

यदि दो ऊर्जा प्रणालियों में समान पैरामीटर हैं, तो वे समानांतर (सिंक्रनाइज़) में काम कर सकते हैं। दो बिजली प्रणालियों के तुल्यकालिक संचालन की संभावना से उनकी विश्वसनीयता में काफी वृद्धि करना संभव हो जाता है, क्योंकि बिजली प्रणालियों में से एक में बड़ी बिजली की कमी की स्थिति में, इस घाटे को किसी अन्य बिजली प्रणाली द्वारा कवर किया जा सकता है।कई देशों की बिजली व्यवस्थाओं को जोड़कर इन देशों के बीच बिजली का निर्यात या आयात करना संभव है।

लेकिन अगर दो बिजली प्रणालियों में विद्युत मापदंडों में कुछ अंतर है, विशेष रूप से पावर ग्रिड की आवृत्ति, तो यदि इन बिजली प्रणालियों को संयोजित करना आवश्यक है, तो समानांतर संचालन के साथ उनका सीधा संबंध अस्वीकार्य है।

इस मामले में, वे बिजली प्रणालियों के बीच बिजली स्थानांतरित करने के लिए प्रत्यक्ष वर्तमान लाइनों का उपयोग करके स्थिति से बाहर निकल जाते हैं, जिससे विभिन्न ग्रिड आवृत्तियों की विशेषता वाले अनसिंक्रोनाइज़्ड पावर सिस्टम को संयोजित करना संभव हो जाता है।