Доклад на тему передача электроэнергии

Принцип передачи электроэнергии от подстанции до потребителя

Для того чтобы электричество попало к вам в дом оно проходит через километры линий электропередач. Система энергоснабжения начинается от электрической станции и заканчивается у потребителя. Между этими пунктами электричество проходит через трансформатор, предназначенный для повышения напряжения, линии электропередач (ЛЭП), понижающий трансформатор и распределяющий элемент(РУ).

Проблемы с передачей электроэнергии начались еще в далеком 19 веке. На тот момент активно развивались города, появлялась новая инфраструктура, что и стало причиной нехватки топлива. За счет большой потребности городов в топливе оно заметно дорожало, так же причиной роста цен на топливо послужило то, что доставлялось оно издалека. Тогда и вспыхнул огромный интерес инженеров к электроэнергии. Люди понимали, что данный вид энергии является самым удобным за счет возможности преобразовывать ее в механическую или тепловую энергию.

Самые первые станции, снабжающие электрической энергией, были необходимы для возможности обеспечения в относительно небольших городах, куда по-другому подать электричество было затруднительно. Основными элементами теплоэлектростанции были парогенератор и генератор вырабатывающий электрический ток. Первая электростанция, построенная для освещения города была возведена в конце 19 века городе Нью-Йорк.

Несмотря на такой значимый для человечества шаг вперед все осознавали, что набирающую темпы проблему в острой необходимости городов в топливе так не решить. Причиной этому являлось то, что находящиеся в городах электростанции были локальными и сильно зависели от топлива. Уголь для электростанций доставлялся из разных уголков страны, это вернуло проблему в доставке топлива, от которой все так хотели уйти. Первые попытки передать электричество на расстояние предпринимались еще до постройки первой электростанции в 1882 году. Суть опытов заключалось в том, что постоянный ток пытались передать по проводу от генератора постоянного тока до потребителя, но как только длина провода превышала несколько сотен метров мощность электрического тока значительно падала, причиной этому были большие потери в проводнике.

Закон Джоуля-Ленца гласит, что мощность имеет прямо пропорциональную зависимость зависит от сопротивления проводника. Следовательно, что чем длиннее линия, тем выше сопротивление, а высокое сопротивление является причиной больших потерь.

Главной целью ученых физиков на тот момент было снизить потери в проводнике. Для этого было принято увеличить сечение проводников, тем самым снижая сопротивление и потери или повысить напряжение в сети.

Первый вариант повышает стоимость проводов, поэтому инженерами было принято прибегнуть ко второму решению проблемы. Повысить напряжение.

Сегодня ток переменного характера пользуется популярностью. Это легко объяснить тем, что при помощи такого тока проще передавать на большие расстояния и лучше преобразовывать с минимальными потерями. Электроснабжение городов трехфазное. ЛЭП в современном городе состоит из трех фаз, такая система называется трехфазной. Первооткрывателем такой системы является Данила-Добровольский.

Всего существует два возможных варианта линий электропередач их различие заключается в расположении. Воздушные линии размещаются над уровнем земли, кабельные предназначены для установки под землей.

Структурная схема снабжения города или другого населенного пункта электроэнергией состоит из нескольких элементов. Электрическая станция вырабатывает необходимое количество электричества, которое по ЛЭП отправляется к повышающему трансформатору для изменения параметров сети. Там, повышается напряжение сети для уменьшения потерь на передачу электричества к понижающему трансформатору, который находится ближе к населенному пункту. В нем электричество понижается до необходимых значений и так же по ЛЭП движется к РУ, где и распределяется по населенному пункту.

Распределительное устройство отличается значениями, до которых оно понижает напряжение сети. Например, для сети 220 кВ поступающей с понижающего трансформатора РУ способно понизить напряжение до 35 кВ. Делается это для того, чтобы передать электричество в распределительный пункт, где оно будет понижено до 220-380 вольт.

Благодаря кабельным линиям связи электричество поступает в пункт распределения электричества. Там оно может преобразовываться в другое напряжение, к примеру трехфазное.

Электрические подстанции подразделяются на несколько видов, один из них – это подстанции глубокого ввода. Такая станция является центром питания и расположена преимущественно максимально близко к потребителям электроэнергии.

В жилых или общественных зданиях самым экономичным считается соединение с глухо заземленной нейтралью. Смысл такого соединения заключается в том, что нейтраль генератора трехфазного напряжения соединяют с заземляющим устройством.

Читайте так же

• Национальные электрические сети
• Локальные электрические сети

Наша продукция

• Опоры типа СВ
• Опоры типа СК
• Фундамент под опоры

Физика. 11 класс

§ 10. Производство, передача и потребление электрической энергии

Жизнь современного общества невозможно представить без использования электроэнергии. Где и как она вырабатывается? Как попадает в наши дома?

Благодаря открытию явления электромагнитной индукции и изобретению генераторов электрического тока появилась возможность превращения механической энергии в электрическую. Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях. В зависимости от вида используемого источника энергии все современные электростанции делятся на тепловые, атомные и гидроэлектростанции. Приведем характеристики основных типов электростанций.
Тепловые электростанции (ТЭС) используют теплоту, получаемую при сжигании угля, нефти, мазута, природного газа и других горючих ископаемых (КПД η = 40 %);
Гидроэлектростанции (ГЭС) используют энергию движущейся воды рек, водохранилищ и иных водных потоков (КПД η = 90 — 93 %);
Атомные электростанции (АЭС) работают на энергии, выделяющейся при расщеплении ядер урана и плутония (КПД η = 20 —25 %).
Электроэнергию, выработанную на электростанции, необходимо доставить потребителю. При передаче электроэнергии от электростанций к крупным промышленным центрам и городам наиболее часто используют проводные линии передач, которые являются надежным и сравнительно недорогим способом передачи энергии. В соответствии с законом Джоуля — Ленца потери на нагревание проводов (в единицу времени) составляют:

где I₀ — амплитудное значение силы тока в линии электропередачи, R — сопротивление проводов.
Этих потерь нельзя избежать, но их можно уменьшить. Из формулы (1) следует, что для этого необходимо, по возможности, уменьшить как сопротивление линии электропередачи, так и значение силы тока в ней.
Однако уменьшение электрического сопротивления () проводов возможно только за счет увеличения их поперечного сечения, что приводит к значительному увеличению массы проводов, т. е. материальных затрат. Так как уменьшение силы тока в n раз в соответствии с (1) снижает тепловые потери в проводах в n 2 раз, то наиболее эффективно передавать электроэнергию при наименьшем значении силы тока.
Одну и ту же мощность электрического тока в соответствии с соотношением P = IU можно получать с различными сочетаниями напряжения и силы тока, т. е., увеличивая напряжение и уменьшая силу тока, можно оставлять передаваемую мощность неизменной. При этом потери на нагревание проводов будут уменьшаться. Следует отметить, сочетание высокого напряжения и малой силы тока непригодно для применения в бытовых электрических приборах — в них напряжение должно быть низким как для безопасности, так и для упрощения их конструкции. Таким образом, для передачи электрической энергии к потребителю необходимо использовать высокое напряжение, а при использовании в быту — малое.

Для сохранения величины мощности, передаваемой по линии передач, значение напряжения повышают во столько раз, во сколько уменьшают значение силы тока (). Поэтому на практике применяют высоковольтные (сотни тысяч вольт) линии передач (рис. 68). Величина напряжения в линии передачи ограничивается возможностью надежной изоляции и стеканием заряда с проводов в атмосферу при коронном разряде. Это величина составляет . С одной стороны, генераторы переменного тока на электростанциях дают напряжения не более 16—20 кВ, с другой стороны, такие напряжения не могут предлагаться потребителю.
Для безопасного обслуживания потребителей энергии (станков, бытовых приборов и других потребителей) напряжение на них должно быть низким, что легко достигается при использовании понижающих трансформаторов. Понижение напряжения обычно происходит в несколько этапов.
Рассмотрим блок-схему передачи и распределения электроэнергии (рис. 69): генератор переменного тока (10—20 кВ) повышающий трансформатор (до 110 кВ, 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ) высоковольтные линии электропередачи каскадное понижение напряжения (до 35 кВ, 5 кВ) понижающие трансформаторы (до 220 В, 127 В, 380 В, 660 В) потребитель.

В современном обществе потребление электроэнергии распределяется примерно следующим образом: промышленность — 70 %; транспорт — 15 %; сельское хозяйство — 10 %; бытовое потребление —5 %.

В настоящее время все большее распространение получают линии передач, работающие на постоянном токе. Хотя преобразование постоянного напряжения сложнее и дороже, но постоянный ток по сравнению с переменным обладает рядом преимуществ.
Во-первых, постоянный ток в отличие от переменного не создает переменные магнитные поля, которые индуцируют токи в близлежащих проводниках, что приводит к потерям мощности.
Во-вторых, постоянный ток можно передавать при более высоком напряжении, так как действующее напряжение в цепи равно амплитудному, и не следует опасаться электрического пробоя изолятора или воздуха при том же действующем напряжении.

Реферат по физике тема: «Производство и передача электроэнергии»

Сегодня мы не представляем своей жизни без электричества и электроприборов. Временное отключение электроэнергии полностью выбивает современное общество из привычного ритма жизни. Раньше я никогда не задумывался, откуда приходит к нам «свет». Общие представления о процессе производства и передачи электроэнергии не дают такой возможности. Поэтому важно знать и разбираться в основных процессах получения и передачи электроэнергии.

Целью своей работы я вижу необходимость познакомиться с процессом производства и передачи электроэнергии, выяснить основные элементы этого процесса и виды электроэнергии.

Для достижения цели я поставил следующие задачи: ознакомиться с историей появления электрической энергии и развития электроэнергетики. Выяснить основные процессы в электроэнергетике, виды электростанций, способы передачи электроэнергии.

Данный вопрос достаточно полно освещен в литературе. Так Кузнецов М.И. в книге «Основы электроэнергетики» дает полную характеристику электротехнической науки, освещает историю ее происхождения, основные законы и характеристики, называет машины, которые производят электроэнергию, а также отмечает необходимость соблюдения техники безопасности в электроэнергетике и в быту. Другой работе «Оперативное управление в энергосистемах» авторы: Е. В. Калентионок, В. Г. Прокопенко, В. Т. Федин рассматривают цели и задачи, принципы организации и структура оперативного диспетчерского управления энергосистемами, методы и средства управления нормальными режимами энергосистем и электрических сетей, методические подходы к ликвидации основных аварийных режимов в энергосистемах, системообразующих и распределительных сетях. Также существуют учебники по электроэнергетики где подробно совещены вопросы производства и передачи электроэнергии.

Скачать:

Вложение	Размер
referat_po_fizike_pervushkin_v._8_a.docx	2.46 МБ

Производство, передача и потребление электрической энергии.

Электроэнергия производится на электрических станциях зачастую при помощи электромеханических индукционных генераторов. Существует 2 основных вида электростанций — тепловые электростанции (ТЭС) и гидроэлектрические электростанции (ГЭС) — различающиеся характером двигателей, которые вращают роторы генераторов.

Источником энергии на ТЭС является топливо: мазут, горючие сланцы, нефть, угольная пыль. Роторы электрогенераторов приводятся во вращение при помощи паровых и газовых турбин либо двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Как известно, КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому пар, который поступает в турбину, доводят до порядка 550 °С при давлении около 25 МПа. КПД ТЭС достигает 40 %.

На тепловых электростанциях (ТЭЦ) большая часть энергии отработанного пара применяется на промышленных предприятиях и для бытовых нужд. КПД ТЭЦ может достигать 60-70 %.

На ГЭС для вращения роторов генераторов применяют потенциальную энергию воды. Ро­торы приводятся во вращение гидравлическими турбинами.

Мощность станции зависит от разности уровней воды, которые создаются плотиной (напо­ра), и от массы воды, которая проходит через турбину за 1 секунду (расхода воды).

Часть электроэнергии, которая потребляется в России (примерно 10 %), производится на атомных электростанциях (АЭС).

Передача электроэнергии.

В основном, этот процесс сопровождается существенными потерями, которые связаны с нагревом проводов линий электропередачи током. Согласно закону Джоуля-Ленца энергия, которая расходуется на нагрев проводов, является пропорциональной квадрату силы тока и сопротивлению линии, так что при большой длине линии передача электроэнергии может стать экономически невыгодной. Поэтому нужно уменьшать силу тока, что при заданной передаваемой мощнос­ти приводит к необходимости увеличения напряжения. Чем длиннее линия электропередачи, тем выгоднее применять большие напряжения (на некоторых напряжение достигает 500 кВ). Генераторы переменного тока выдают напряжения, которые не могут быть больше 20 кВ (что связано со свойствами используемых изоляционных материалов).

Поэтому на электростанциях ставят повышающие трансформаторы, которые увеличивают напряжение и во столько же раз уменьшают силу тока. Для подачи потребителям электроэнергии необходимого (низкого) напряжения на концах линии электропередачи ставят трансфор­маторы понижающие. Понижение напряжения обычно производится поэтапно.

Использование электроэнергии.

Основные потребители электроэнергии:

1. промышленность — 70%;
2. транспорт (электрическая тяга);
3. бытовые потребители (освещение жилищ, электроприборы).

Практически вся используемая электроэнергия переходит в механическую энергию. Практически все механизмы в промышленности приводятся в движение электродвигателями.

Примерно треть электроэнергии, которая потребляется промышленностью, используется для технологических целей (электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и так далее).