ВВЕДЕНИЕ Предмет электроэнергетические системы и сети.

ВВЕДЕНИЕ
Предмет электроэнергетические системы и сети. Дисциплина «Электроэнергетические системы и сети» является одной из базовых дисциплин, в которых
закладывается фундамент специальной подготовки по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» для специализации «Электроэнергетические системы и сети». При изучении дисциплины формируются основы знаний по методам и приемам расчетов и анализа длительных установившихся режимов работы
электроэнергетических систем и сетей. Рассматриваются вопросы проектирования
и эксплуатации электроэнергетических систем и сетей с соблюдением условий
экономичности, надежности и качества электроснабжения потребителей электроэнергии.
Дисциплина содержит сведения о физической сущности явлений производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии, о составе электроэнергетических систем и их основных элементах. Рассматриваются основы конструктивного выполнения элементов электрических сетей, особое внимание уделяется современным тенденциям конструктивного выполнения воздушных и кабельных линий электропередачи различных классов номинального напряжения.
При изучении методов расчета и анализа длительных установившихся режимов электрических сетей в дисциплине предусматривается теоретическое и практическое освоение современных программных комплексов расчета и анализа установившихся режимов.
В дисциплине изучаются параметры качества электроэнергии, способы их регулирования и поддержания в соответствии с требованиями действующих стандартов. Рассматриваются основные требования к параметрам качества электроэнергии и способы их поддержания в соответствии с ГОСТ 13109.
Рассматриваются методы и средства регулирования напряжений в электрической сети и на шинах потребителей электроэнергии, способы и средства поддержания частоты в электроэнергетической системе.
Большое внимание в дисциплине уделяется проектированию системообразующих, распределительных и местных электрических сетей различных классов номинального напряжения. Анализируются принципы разработки и выбора рациональных схем развития электрических сетей, изучаются методы обеспечения
надёжного, качественного и экономичного электроснабжения потребителей с учетом экологических и социальных факторов, а также перспективы развития сети.
Для качественного освоения содержания дисциплины «Электроэнергетические системы и сети» требуются знания высшей математики, физики, теоретических основ электротехники, информатики, экологии, математических задач электроэнергетики, электротехники.
В результате изучения дисциплины «Электроэнергетические системы и сети»
специалисты по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и
специализации «Электроэнергетические системы и сети» приобретают знания о
физической сущности электроэнергетических систем, явлений и способов передачи и распределения электроэнергии. У специалистов вырабатываются компетен-
ции, позволяющие квалифицированно проектировать электрические сети, рассчитывать, анализировать и регулировать параметры установившихся нормальных и
послеаварийных режимов электрических систем при решении практических задач
эксплуатации и проектирования электроэнергетических систем с использованием
современных программных комплексов.
Для изучения дисциплины «Электроэнергетические системы и сети» студентами должны быть освоены дисциплины «Математика», «Физика», «Информатика», «Экология», «Математические задачи электроэнергетики», «Теоретические
основы электротехники», «Электромеханика».
Целями дисциплины «Электроэнергетические системы и сети» являются: изучение элементов электроэнергетических систем и способов передачи и распределения электроэнергии; изучение условий и особенностей работы нагрузок и источников электрической энергии; изучение основных вопросов расчёта и анализа
параметров установившихся режимов электроэнергетических систем; изучение основных способов поддержания качества электроэнергии в энергосистемах в соответствии с ГОСТ 13109; изучение методов расчёта нормальных и особых режимов
сложных сетей; изучение способов повышения экономичности режимов электрической сети; изучение технико-экономических основ проектирования электрических сетей; изучение принципов выбора рациональных вариантов развития электрической сети с учётом критериев экономичности, надёжности и качества электроснабжения потребителей.
Для обеспечения высокого качества преподавания дисциплины и достижения высоких результатов образовательного процесса, расширения и совершенствования информационных ресурсов в учебном процессе, повышения эффективности организации самостоятельной работы студентов разработан учебнометодический комплекс дисциплины (УМКД).
В состав УМКД «Электроэнергетические системы и сети» включены следующие материалы.
1. Лекционный теоретический материал раздела дисциплины в том числе: электронный конспект лекций; презентационные материалы.
2. Учебные пособия по дисциплине в электронном виде.
3. Содержание практических занятий.
4. Содержание лабораторных занятий.
5. Содержание домашних заданий и контрольных работ для студентов.
6. Варианты задания, содержание и методические рекомендации по выполнению
курсового проекта.
7. Фонд тестовых заданий для промежуточного контроля знаний.
8. Библиографический список.
История становления и развития систем передачи и распределения
электроэнергии. Развитие энергетики и электрификации в значительной мере
определяют уровень развития страны. В начале ХХ века суммарная мощность
электростанций составляла около 1000 МВт, годовая выработка электроэнергии
2
около 2 млн. МВтчас и снизилось к 20 годам ХХ века примерно до 0,5 МВтчас.
План ГОЭЛРО, принятый в 1920 году предусматривал дополнительный ввод
1750 МВт с годовой выработкой электроэнергии до около 8,8 млн. МВтчас. К 1935
году века суммарная мощность электростанций составляла около 7000 МВт, годовая выработка электроэнергии около 27 млн. МВтчас.
В годы Великой Отечественной войны был нанесен огромный урон энергетическому хозяйству страны. После ее окончания энергетика развивалась быстрыми
темпами и к 1946 году достигла довоенного уровня.
К 1980 году годовая выработка электроэнергии составила около 1300 млн.
МВтчас, а 1985 году около 1550 млн. МВтчас.
В настоящее время по установленной электрической мощности энергосистема
России входит в пятерку мощнейших стран в мире.
Установленная мощность электростанций России составляет 215 ГВт в том
числе: тепловые станции (490 станций, 144,7 ГВт - 67,2 % от общей мощности
ЕЭС); гидроэлектростанции (95 станций, 46,8 ГВт - 21,7 % от общей мощности
ЕЭС); атомные станции (12 станций, 23,9 ГВт - 11,1 % от общей мощности ЕЭС).
Установленная мощность электростанций энергообъединения СНГ и стран
Балтии составляет 330,5 ГВт. Для сравнения энергосистемы США – 700 ГВт,
Синхронная зона Западной Европы - 400 ГВт .
Широкое развитие электрических сетей в нашей стране началось в 60-х годах
ХХ века. За 25 лет – с 1961 по 1985 гг. – построено более 85% всей протяженности
линий электропередачи 35 кВ и выше. Этот период характеризовался ежегодным
строительством порядка 25-30 тыс. км линий электропередачи 35 кВ и выше и
вводом около 30 ГВА мощности подстанций. Данный этап развития электрических
сетей, который можно характеризовать, как «электрификацию вширь».
Новый этап электросетевого строительства, этап интенсивного развития или
«электрификация вглубь», заключается (наряду с увеличением пропускной способности сети для присоединения новых потребителей и выдачи мощности новых
электростанций) в повышении надежности электроснабжения существующих потребителей, совершенствовании схем электрических сетей, повышении их технико-экономических показателей и обновлении основных фондов.
По протяженности линий электропередачи Россия занимает первое (1) место в
мире. Общая протяженность линий электропередачи 110 кВ и выше составляет
около 450 тыс.км в том числе: ЛЭП 110 кВ - 293,89 тыс.км; ЛЭП 150 кВ - 2,73
тыс.км; ЛЭП 220 кВ - 100,63 тыс.км; ЛЭП 330 кВ - 10,32 тыс.км; ЛЭП 400 кВ 0,13 тыс.км; ЛЭП 500 кВ - 37,74 тыс.км; ЛЭП 750 кВ - 3,01 тыс.км; ЛЭП СВН –
52,01 тыс.км.
Среди них магистральные и распределительные сети составляют 120,78 тыс.км.
Общие задачи передачи и распределения электроэнергии. Старение основных фондов настоящее время в электроэнергетике является серьезной проблемой.
За последние 10-15 лет объем реноваций основных фондов снизился в 5 раз. На
конец 90-х годов полной замене подлежало 5 тыс. км воздушных линий электро3
передачи 110-220 кВ и оборудование подстанций общей мощностью 8,5 млн. кВА.
Эти объемы продолжают расти.
Необходимость обновления основных фондов электрических сетей вызывается их как физическим, так и моральным износом оборудования.
В настоящее время при эксплуатации электроэнергетических систем возникли
проблемы, которые требуют решения: отставание темпов ввода новых сетевых
объектов от темпов роста нагрузки; большая доля морально и физически устаревшего оборудования; слабые межсистемные связи, сложность обеспечения устойчивости и синхронизма; необходимость компенсации реактивной мощности и
симметрирования нагрузок; ухудшение гармонического состава электроэнергии;
сложность расчетных моделей энергосистемы; сложности оперативнодиспетчерского управления; усложнение противоаварийной автоматики и ее
настройки; рост уровня токов короткого замыкания; опасность развития каскадных
аварий.
Электроэнергетика влияет на состояние экологии, в то же время и сама окружающая среда влияет на электроэнергетику, создавая определенные внешние
условия для развития электроэнергетики, поэтому при решении задач развития и
функционирования электроэнергетики необходимо рассматривать экологические
факторы.
Кроме того при развитии электроэнергетики должны учитываться социальные факторы, определяющие влияние политики государства и населения на развитие энергетики. Эти отношения могут проявляться в различных сферах деятельности населения и электроэнергетики.
4