Wie das Stromnetz funktioniert

Stromnetz – eine Reihe elektrischer Anlagen zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie, bestehend aus Umspannwerken, Verteilergeräten, Leitungen, Freileitungen und Kabelstromleitungen, die in einem bestimmten Gebiet betrieben werden. Eine andere Definition ist möglich: eine Reihe von Umspannwerken und Verteilungsgeräten sowie die sie verbindenden Stromleitungen, die sich auf dem Gebiet des Bezirks, der Siedlung oder des Stromverbrauchers befinden.

Kraftwerke in Russland sind im föderalen Energiesystem zusammengefasst, das die Stromversorgung für alle seine Nutzer darstellt. Die Übertragung und Verteilung des Stroms erfolgt mit Hilfe von Freileitungen, die das ganze Land durchziehen. Um Verluste bei der Stromübertragung zu reduzieren, werden in Stromleitungen sehr hohe Spannungen von mehreren zehn und (häufiger) mehreren hundert Kilovolt verwendet.

Aufgrund seiner Wirtschaftlichkeit bei der Energieübertragung ist die Erfindung des russischen Ingenieurs M.O. Dolivo-Dobrovolsky ist ein dreiphasiges Wechselstromsystem, bei dem Strom über vier Drähte übertragen wird.Drei dieser Drähte werden als Leitung oder Phase bezeichnet, und der vierte wird Neutralleiter oder einfach Neutralleiter genannt.

Stromverbraucher sind für eine niedrigere Spannung als die Spannung im Stromnetz ausgelegt. Die Spannung wird in zwei Stufen reduziert. Zunächst wird in der Abspannstation, die Teil des Stromversorgungssystems ist, die Spannung auf 6–10 kV (Kilovolt) heruntertransformiert. Eine weitere Absenkung der Spannung erfolgt bei Umspannwerke… Ihre bekannten Standard-„Transformatorkabinen“ sind in den Fabriken und Wohngebieten verstreut. Nach dem Umspannwerk sinkt die Spannung auf 220-380 V.

Die Spannung zwischen den Außenleitern eines dreiphasigen Wechselstromsystems wird als Netzspannung bezeichnet. Nominell r.m.s. Netzspannungswert in Russland beträgt sie 380 V (Volt). Die Spannung zwischen dem Neutralleiter und einem der Außenleiter wird als Phase bezeichnet. Sie ist dreimal kleiner als die lineare Wurzel. Sein Nennwert in Russland beträgt 220 V.

Die Energiequelle für das Stromnetz sind in Kraftwerken installierte Drehstromgeneratoren. Jede Wicklung des Generators induziert eine Netzspannung. Die Spulen sind symmetrisch um den Umfang des Generators angeordnet. Dementsprechend sind die Netzspannungen relativ zueinander phasenverschoben. Diese Phasenverschiebung beträgt konstant 120 Grad.

Dreiphasiges Wechselstromsystem

Nach dem Umspannwerk wird die Spannung den Verbrauchern über Schalttafeln oder (in Unternehmen) Verteilungspunkten zugeführt.

Einige Verbraucher (Elektromotoren, Industrieanlagen, Großrechner und leistungsstarke Kommunikationsgeräte) sind für den direkten Anschluss an ein dreiphasiges Stromnetz ausgelegt.Daran sind vier Leitungen angeschlossen (ohne Schutzerde).

Verbraucher mit geringem Stromverbrauch (Personalcomputer, Haushaltsgeräte, Bürogeräte usw.) sind für ein einphasiges Stromnetz ausgelegt. Daran sind zwei Leitungen angeschlossen (Schutzerde nicht mitgerechnet). In den meisten Fällen ist einer dieser Drähte linear und der andere neutral. Laut Norm beträgt die Spannung zwischen ihnen 220 V.

Die oben genannten Werte der Effektivspannung schöpfen die Parameter des Stromnetzes nicht vollständig aus. Variable Elektrizität auch durch Häufigkeit gekennzeichnet. Die nominelle Standardfrequenz in Russland beträgt 50 Hz (Hertz).

Die tatsächlichen Werte der Spannung und Frequenz des Stromnetzes können natürlich von den Nennwerten abweichen.

Neue Stromverbraucher werden dauerhaft an das Netz angeschlossen (der Strom oder die Belastung des Netzes steigt) oder einige Verbraucher werden abgeschaltet (dadurch sinkt der Strom oder die Belastung des Netzes). Mit zunehmender Belastung sinkt die Netzspannung, mit abnehmender Belastung steigt die Netzspannung.

Um den Einfluss von Laständerungen auf die Spannung zu reduzieren, gibt es in Abspannstationen eine Automatik Spannungsregelungssystem… Es ist darauf ausgelegt, eine konstante Spannung (innerhalb bestimmter Grenzen und mit einer bestimmten Genauigkeit) aufrechtzuerhalten, wenn sich die Last im Netzwerk ändert. Die Regelung erfolgt durch wiederholtes Schalten der Wicklungen leistungsstarker Abwärtstransformatoren.

Wechselstromfrequenz wird durch die Drehzahl der Generatoren in Kraftwerken bestimmt.Mit zunehmender Last nimmt die Frequenz tendenziell leicht ab, die Kraftwerkssteuerung erhöht die Durchflussrate des Arbeitsmediums durch die Turbine und die Generatordrehzahl wird wiederhergestellt.

Natürlich kann kein Regelsystem (Spannung oder Frequenz) perfekt funktionieren, und in jedem Fall muss der Benutzer des Stromnetzes einige Abweichungen der Eigenschaften des Netzes von den Nennwerten akzeptieren.

In Russland sind die Anforderungen an die Qualität elektrischer Energie standardisiert. GOST 23875-88 enthält Definitionen Indikatoren für die Stromqualität, und GOST 13109-87 legt die Werte dieser Indikatoren fest. Diese Norm legt die Werte von Indikatoren an den Anschlusspunkten von Stromverbrauchern fest. Für den Verbraucher bedeutet das, dass er vom Energieversorgungsunternehmen verlangen kann, dass die festgelegten Normen nicht irgendwo im Stromnetz, sondern direkt in seiner Steckdose eingehalten werden.

Die wichtigsten Indikatoren für die Netzqualität sind Spannungsabweichung vom Nennwert, nicht-sinusförmiger Spannungsfaktor, Frequenzabweichung von 50 Hz.

Gemäß der Norm sollte die Phasenspannung mindestens 95 % der Zeit pro Tag im Bereich von 209–231 V (Abweichung 5 %) liegen, die Frequenz sollte innerhalb von 49,8–50,2 Hz liegen und der Nichtkoeffizient Die Sinusförmigkeit sollte 5 % nicht überschreiten.

In den restlichen 5 Prozent oder weniger des Tages darf die Spannung zwischen 198 und 242 V (Abweichung 10 %) schwanken, die Frequenz zwischen 49,6 und 50,4 Hz und der nicht-sinusförmige Faktor darf nicht mehr als 10 % betragen.Auch stärkere Frequenzänderungen sind zulässig: von 49,5 Hz auf 51 Hz, die Gesamtdauer solcher Änderungen darf jedoch 90 Stunden pro Jahr nicht überschreiten.

Stromausfälle sind Situationen, in denen die Stromqualitätsindikatoren für kurze Zeit die festgelegten Grenzwerte überschreiten. Die Frequenz kann um 5 Hz vom Nennwert abweichen. Die Spannung kann auf Null sinken. Qualitätsindikatoren sollten in Zukunft wiederhergestellt werden.

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