Production abstraite, transmission et utilisation de l'énergie électrique. Production, transport et distribution d'énergie électrique
Système d'alimentation électriqueappelé la partie électrique du système énergétique et ceux qui l'alimentent, unis par le point commun du processus de production, de transport, de distribution et de consommation énergie électrique.
Actuellement, 74 systèmes régionaux fonctionnent en parallèle au sein de 6 systèmes énergétiques intégrés.
Réseau électrique est un ensemble d'installations électriques pour le transport et la distribution d'énergie électrique, composé de sous-stations, d'appareillages de commutation, de conducteurs, de lignes électriques aériennes et câblées fonctionnant sur un certain territoire.
Une sous-station est une installation électrique qui sert à la conversion et à la distribution d'électricité et comprend des transformateurs ou autres convertisseurs d'énergie, un appareillage jusqu'à 1000 V et plus, une batterie de dispositifs de contrôle et des structures auxiliaires.
Dispositif de distribution est une installation électrique qui sert à recevoir et à distribuer l'électricité et contient des appareils de commutation, des jeux de barres et des jeux de barres de raccordement, des appareils auxiliaires (compresseur, batterie, etc.), ainsi que des dispositifs de protection, des automatismes et des instruments de mesure.
Ligne de transport d'énergie (PTL) toute tension (aérienne ou câble) est une installation électrique conçue pour transmettre de l'énergie électrique à la même tension sans transformation.
Riz. 1. Transport et distribution d'énergie électrique
Selon un certain nombre de caractéristiques, les réseaux électriques sont divisés en un grand nombre de variétés pour lesquelles ils sont utilisés diverses méthodes calcul, installation et exploitation.
Les réseaux électriques sont répartis :
4. le respect de la technologie des travaux d'installation électrique ;
5. mise en œuvre rapide et de haute qualité des règles techniques d'exploitation.
Survie du réseau électrique- c'est la capacité de remplir son objectif dans des conditions d'influences destructrices, y compris dans une situation de combat sous l'influence des armes ennemies.
La vitalité est atteinte :
1. utiliser des structures les moins susceptibles d'être détruites lorsqu'elles sont exposées aux facteurs dommageables des armes ennemies ;
2. protection spéciale du réseau contre les facteurs dommageables ;
3. organisation claire des travaux de réparation et de restauration. La capacité de survie est une exigence tactique de base.
La rentabilité est le coût minimum de construction et d’exploitation d’un réseau, sous réserve des exigences de fiabilité et de capacité de survie.
La rentabilité est assurée par :
1. en utilisant des conceptions standard et typiques produites dans le commerce ;
2. unification des matériaux et équipements ;
3. l'utilisation de matériaux non rares et peu coûteux ;
4. opportunité la poursuite du développement, extensions et améliorations en cours d'exploitation.
I. I. Meshcheriakov
Production (génération), distribution et consommation d'énergie électrique et thermique : une centrale électrique produit (ou génère) de l'énergie électrique, et une centrale thermique produit de l'énergie électrique et l'énérgie thermique. En fonction du type de source d'énergie primaire convertie en énergie électrique ou thermique, les centrales électriques sont divisées en centrales thermiques (CHP), nucléaires (NPP) et hydrauliques (HPP). Dans les centrales thermiques, la principale source d'énergie est le combustible organique (charbon, gaz, pétrole), dans les centrales nucléaires - le concentré d'uranium, dans les centrales hydroélectriques - l'eau (ressources hydrauliques). Les centrales thermiques sont divisées en centrales thermiques à condensation (centrales électriques à condensation - CES ou centrales électriques de district d'État - GRES), qui produisent uniquement de l'électricité, et en centrales thermiques (CHP), qui produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur.
Outre les centrales thermiques, les centrales nucléaires et les centrales hydroélectriques, il existe d'autres types de centrales électriques (centrales par pompage, centrales diesel, solaires, géothermiques, marémotrices et éoliennes). Leur puissance est cependant faible.
La partie électrique de la centrale électrique comprend une variété d’équipements principaux et auxiliaires. Les principaux équipements destinés à la production et à la distribution d'électricité comprennent : les générateurs synchrones qui produisent de l'électricité (dans les centrales thermiques - turbogénérateurs) ; des jeux de barres conçus pour recevoir l'électricité des générateurs et la distribuer aux consommateurs ; appareils de commutation - interrupteurs conçus pour allumer et éteindre les circuits dans des conditions normales et d'urgence, et sectionneurs conçus pour supprimer la tension des parties hors tension des installations électriques et pour créer une coupure visible dans le circuit (les sectionneurs, en règle générale, ne sont pas conçus pour couper le courant de fonctionnement de l'installation) ; récepteurs électriques pour besoins propres (pompes, ventilateurs, éclairage électrique de secours, etc.). Les équipements auxiliaires sont conçus pour réaliser des fonctions de mesure, d'alarme, de protection et d'automatisation, etc.
Système énergétique (système du pouvoir) se compose de centrales électriques, de réseaux électriques et de consommateurs d'électricité, interconnectés et connectés par un mode commun dans le processus continu de production, de distribution et de consommation d'énergie électrique et thermique, avec gestion générale de ce mode.
Système d'alimentation électrique (électrique)- il s'agit d'un ensemble de parties électriques des centrales électriques, des réseaux électriques et des consommateurs d'électricité, reliés par la communauté de régime et la continuité du processus de production, de distribution et de consommation d'électricité. Le système électrique fait partie du système énergétique, à l'exception des réseaux de chaleur et des consommateurs de chaleur. Un réseau électrique est un ensemble d'installations électriques destinées à la distribution d'énergie électrique, composé de sous-stations, d'appareillages de commutation, de lignes électriques aériennes et câblées. Le réseau électrique distribue l'électricité des centrales électriques aux consommateurs. La ligne de transport d’électricité (aérienne ou par câble) est une installation électrique conçue pour transmettre de l’électricité.
Dans notre pays, nous utilisons des tensions nominales standard (phase à phase) de courant triphasé avec une fréquence de 50 Hz dans la plage de 6 à 1 150 kV, ainsi que des tensions de 0,66 ; 0,38 (0,22) kV.
Le transport de l'électricité des centrales électriques via des lignes électriques s'effectue à des tensions de 110 à 1 150 kV, c'est-à-dire dépassant largement la tension des générateurs. Les sous-stations électriques sont utilisées pour convertir l’électricité d’une tension en électricité d’une autre tension. Une sous-station électrique est une installation électrique destinée à convertir et distribuer de l'énergie électrique. Les sous-stations sont constituées de transformateurs, de jeux de barres et d'appareils de commutation, ainsi que de équipement auxiliaire: relais de protection et automatismes, instruments de mesure. Les sous-stations sont conçues pour connecter les générateurs et les consommateurs aux lignes électriques (sous-stations élévatrices et abaisseuses P1 et P2), ainsi que pour connecter des parties individuelles du système électrique.
Il est difficile de surestimer l’importance de l’électricité. Au contraire, nous le sous-estimons inconsciemment. Après tout, presque tous les équipements qui nous entourent fonctionnent à l’électricité. Inutile de parler d’éclairage de base. Mais la production d’électricité ne nous intéresse pratiquement pas. D'où vient l'électricité et comment est-elle stockée (et de manière générale, est-il possible d'économiser) ? Combien coûte réellement la production d’électricité ? Et dans quelle mesure est-ce sans danger pour l’environnement ?
Importance économique
Nous savons depuis l’école que l’alimentation électrique est l’un des principaux facteurs permettant d’atteindre une productivité du travail élevée. L’énergie électrique est au cœur de toute activité humaine. Aucune industrie ne peut s’en passer.
Le développement de cette industrie témoigne de la forte compétitivité de l'État, caractérise le taux de croissance de la production de biens et de services et s'avère presque toujours être un secteur problématique de l'économie. Le coût de production d’électricité consiste souvent en un investissement initial important qui sera récupéré de longues années. Malgré toutes ses ressources, la Russie ne fait pas exception. Après tout, les industries à forte intensité énergétique représentent une part importante de l’économie.
Les statistiques nous indiquent qu'en 2014, la production électrique russe n'a pas encore atteint le niveau soviétique de 1990. Comparée à la Chine et aux États-Unis, la Fédération de Russie produit respectivement 5 et 4 fois moins d’électricité. Pourquoi cela arrive-t-il? Les experts disent que cela est évident : les coûts de non-production les plus élevés.
Qui consomme de l'électricité
Bien sûr, la réponse est évidente : chaque personne. Mais nous nous intéressons désormais aux échelles industrielles, c’est-à-dire aux industries qui ont principalement besoin d’électricité. La part principale revient à l'industrie – environ 36 % ; Complexe énergétique et combustible (18 %) et secteur résidentiel (un peu plus de 15 %). Les 31 % restants de l'électricité produite proviennent des secteurs non manufacturiers, transports ferroviaires et les pertes dans les réseaux.
Il faut tenir compte du fait que la structure de la consommation varie considérablement selon les régions. Ainsi, en Sibérie, plus de 60 % de l’électricité est effectivement utilisée par l’industrie et le complexe énergétique et énergétique. Mais dans la partie européenne du pays, où un plus grand nombre de colonies, le consommateur le plus puissant est le secteur résidentiel.
Les centrales électriques sont l’épine dorsale de l’industrie
La production d'électricité en Russie est assurée par près de 600 centrales électriques. La puissance de chacun dépasse 5 MW. La capacité totale de toutes les centrales électriques est de 218 GW. Comment obtenons-nous l’électricité ? Les types de centrales électriques suivants sont utilisés en Russie :
- thermique (leur part dans la production totale est d'environ 68,5 %) ;
- hydraulique (20,3%) ;
- atomique (près de 11 %) ;
- alternative (0,2%).
Quand cela vient à sources alternatives l'électricité, des images romantiques avec des moulins à vent et des panneaux solaires me viennent à l'esprit. Cependant, dans certaines conditions et emplacements, ce sont les types de production d’électricité les plus rentables.
Centrales thermiques
Historiquement, les centrales thermiques (TPP) occupent la place principale processus de production. Sur le territoire de la Russie, les centrales thermiques assurant la production d'électricité sont classées selon les critères suivants :
- source d'énergie – combustible fossile, énergie géothermique ou solaire ;
- type d’énergie générée – chauffage, condensation.
Un autre indicateur important est le degré de participation à la couverture du planning de charge électrique. Nous mettons ici en avant les centrales thermiques de base avec une durée de fonctionnement minimale de 5 000 heures par an ; semi-pointe (on les appelle aussi maniables) - 3 000 à 4 000 heures par an ; pic (utilisé uniquement pendant charge maximale) – 1 500 à 2 000 heures par an.
Technologie de production d'énergie à partir de carburant
Bien entendu, la production, le transport et l’utilisation de l’électricité par les consommateurs se font principalement par le biais de centrales thermiques fonctionnant aux combustibles fossiles. Ils se distinguent par la technologie de production :
- turbine à vapeur;
- diesel;
- turbine à gaz;
- vapeur-gaz.
Les unités à turbine à vapeur sont les plus courantes. Ils fonctionnent avec tous les types de combustibles, y compris non seulement le charbon et le gaz, mais aussi le fioul, la tourbe, le schiste, le bois de chauffage et déchets de bois, ainsi que les produits transformés.
Carburant organique
Le plus grand volume de production d'électricité se produit à la centrale électrique du district 2 de Surgut, la plus puissante non seulement de la Fédération de Russie, mais également de tout le continent eurasien. Fonctionnant au gaz naturel, elle produit jusqu'à 5 600 MW d'électricité. Et parmi les centrales au charbon, la centrale Reftinskaya GRES possède la plus grande puissance – 3 800 MW. Plus de 3 000 MW peuvent également être fournis par Kostroma et Surgutskaya GRES-1. A noter que l'abréviation GRES n'a pas changé depuis Union soviétique. Cela signifie State District Power Plant.
Lors de la réforme de l'industrie, la production et la distribution d'électricité dans les centrales thermiques doivent s'accompagner du rééquipement technique des centrales existantes et de leur reconstruction. Parmi les tâches prioritaires figure également la construction de nouvelles capacités de production d'énergie.
Électricité issue de ressources renouvelables
L'électricité obtenue à l'aide de centrales hydroélectriques est un élément essentiel de la stabilité du système énergétique unifié de l'État. Ce sont les centrales hydroélectriques qui peuvent augmenter le volume de production d'électricité en quelques heures.
Le grand potentiel de l'hydroélectricité russe réside dans le fait que près de 9 % des réserves mondiales d'eau se trouvent sur le territoire du pays. C'est la deuxième place au monde en termes de disponibilité de ressources hydroélectriques. Des pays comme le Brésil, le Canada et les États-Unis ont été laissés pour compte. La production d'électricité dans le monde au moyen de centrales hydroélectriques est quelque peu compliquée par le fait que les endroits les plus favorables à leur construction sont nettement éloignés des zones peuplées ou des entreprises industrielles.
Néanmoins, grâce à l'électricité produite dans les centrales hydroélectriques, le pays parvient à économiser environ 50 millions de tonnes de carburant. S’il était possible d’exploiter tout le potentiel de l’hydroélectricité, la Russie pourrait économiser jusqu’à 250 millions de tonnes. Et c’est déjà un investissement sérieux dans l’écologie du pays et dans la capacité flexible du système énergétique.
Centrales hydroélectriques
La construction de centrales hydroélectriques résout de nombreux problèmes non liés à la production d'énergie. Cela comprend la création de systèmes d'approvisionnement en eau et d'assainissement pour des régions entières, ainsi que la construction de réseaux d'irrigation, si nécessaires à l'agriculture, à la lutte contre les inondations, etc. Cette dernière, d'ailleurs, n'est pas négligeable pour la sécurité des populations. personnes.
La production, le transport et la distribution d'électricité sont actuellement assurés par 102 centrales hydroélectriques dont la capacité unitaire dépasse 100 MW. La capacité totale des installations hydrauliques russes approche les 46 GW.
Les pays producteurs d’électricité établissent régulièrement leur classement. Ainsi, la Russie se classe désormais au 5ème rang mondial pour la production d'électricité à partir de ressources renouvelables. Les objets les plus importants doivent être considérés comme la centrale hydroélectrique de Zeya (ce n'est pas seulement la première de celles construites en Extrême-Orient, mais aussi assez puissante - 1330 MW), la cascade de centrales électriques Volga-Kama (la production totale et transport d'électricité est supérieure à 10,5 GW), la centrale hydroélectrique de Bureyskaya ( 2010 MW), etc. Je voudrais également mentionner les centrales hydroélectriques du Caucase. Parmi les dizaines en activité dans cette région, la nouvelle centrale hydroélectrique de Kashkhatau (déjà mise en service), d'une capacité de plus de 65 MW, se démarque le plus.
Les centrales hydroélectriques géothermiques du Kamtchatka méritent également une attention particulière. Ce sont des stations très puissantes et mobiles.
Les centrales hydroélectriques les plus puissantes
Comme nous l'avons déjà indiqué, la production et l'utilisation de l'électricité sont entravées par l'éloignement des principaux consommateurs. Cependant, l’État s’emploie à développer cette industrie. Non seulement les centrales hydroélectriques existantes sont reconstruites, mais de nouvelles sont également construites. Ils doivent maîtriser rivières de montagne Caucase, rivières de l'Oural à hautes eaux et ressources Péninsule de Kola et le Kamtchatka. Parmi les plus puissantes, on note plusieurs centrales hydroélectriques.
Sayano-Shushenskaya nommé d'après. Le PS Neporozhniy a été construit en 1985 sur la rivière Ienisseï. Sa capacité actuelle n'a pas encore atteint les 6 000 MW estimés en raison de la reconstruction et des réparations après l'accident de 2009.
La production et la consommation d'électricité de la centrale hydroélectrique de Krasnoïarsk sont destinées à l'aluminerie de Krasnoïarsk. C’est le seul « client » de la centrale hydroélectrique, mise en service en 1972. Sa capacité nominale est de 6 000 MW. La centrale hydroélectrique de Krasnoïarsk est la seule sur laquelle un ascenseur à bateaux est installé. Il assure une navigation régulière sur le fleuve Ienisseï.
La centrale hydroélectrique de Bratsk a été mise en service en 1967. Son barrage bloque la rivière Angara près de la ville de Bratsk. Comme la centrale hydroélectrique de Krasnoïarsk, la centrale hydroélectrique de Bratsk répond aux besoins de l'aluminerie de Bratsk. La totalité des 4 500 MW d’électricité lui revient. Et le poète Evtouchenko a dédié un poème à cette centrale hydroélectrique.
Une autre centrale hydroélectrique est située sur la rivière Angara - Ust-Ilimskaya (d'une capacité d'un peu plus de 3 800 MW). Sa construction débuta en 1963 et se termina en 1979. Dans le même temps, la production d'électricité bon marché a commencé pour les principaux consommateurs : les alumineries d'Irkoutsk et de Bratsk, l'usine de construction aéronautique d'Irkoutsk.
La centrale hydroélectrique de Volzhskaya est située au nord de Volgograd. Sa capacité est de près de 2 600 MW. Cette plus grande centrale hydroélectrique d'Europe est en activité depuis 1961. Non loin de Togliatti, fonctionne la plus ancienne des grandes centrales hydroélectriques, Zhigulevskaya. Il a été mis en service en 1957. La puissance de la centrale hydroélectrique est de 2 330 MW et couvre les besoins en électricité de la partie centrale de la Russie, de l'Oural et de la Moyenne Volga.
Voici ce dont vous avez besoin pour vos besoins Extrême Orient La production d'électricité est assurée par la centrale hydroélectrique de Bureyskaya. On peut dire qu'il est encore très « jeune » - la mise en service n'a eu lieu qu'en 2002. La capacité installée de cette centrale hydroélectrique est de 2010 MW d'électricité.
Centrales hydroélectriques expérimentales offshore
De nombreuses baies océaniques et maritimes possèdent également un potentiel hydroélectrique. Après tout, la différence de hauteur à marée haute dépasse dans la plupart des cas les 10 mètres. Cela signifie qu'il est possible de développer grande quantitéénergie. En 1968, la station marémotrice expérimentale de Kislogubskaya a été ouverte. Sa puissance est de 1,7 MW.
Atome paisible
L’énergie nucléaire russe est une technologie à cycle complet : de l’extraction des minerais d’uranium à la production d’électricité. Aujourd'hui, le pays compte 33 unités de production d'énergie réparties dans 10 centrales nucléaires. La capacité totale installée est d'un peu plus de 23 MW.
La quantité maximale d'électricité produite par la centrale nucléaire était en 2011. Le chiffre était de 173 milliards de kWh. La production d'électricité par habitant à partir des centrales nucléaires a augmenté de 1,5 % par rapport à l'année précédente.
Certainement, orientation prioritaire Le développement de l’énergie nucléaire est une question de sécurité opérationnelle. Mais aussi dans la lutte contre le réchauffement climatique Les centrales nucléaires jouent un rôle important. Les écologistes en parlent constamment, soulignant que seule la Russie est capable de réduire ses émissions. gaz carbonique dans l'atmosphère de 210 millions de tonnes par an.
L'énergie nucléaire s'est développée principalement dans le nord-ouest et dans la partie européenne de la Russie. En 2012, l'ensemble des centrales nucléaires produisaient environ 17 % de toute l'électricité produite.
Centrales nucléaires en Russie
La plus grande centrale nucléaire de Russie est située à Région de Saratov. La capacité annuelle de la centrale nucléaire de Balakovo est de 30 milliards de kW/h d'électricité. A la centrale nucléaire de Beloyarsk (région de Sverdlovsk), seule la 3ème tranche est actuellement en service. Mais cela nous permet de l'appeler l'un des plus puissants. 600 MW d'électricité sont obtenus grâce à un réacteur à neutrons rapides. Il convient de noter qu'il s'agit de la première centrale à neutrons rapides au monde installée pour produire de l'électricité à l'échelle industrielle.
La centrale nucléaire de Bilibino est installée à Chukotka, qui produit 12 MW d'électricité. Et la centrale nucléaire de Kalinin peut être considérée comme récemment construite. Sa première unité a été mise en service en 1984 et la dernière (quatrième) seulement en 2010. La capacité totale de toutes les unités de puissance est de 1 000 MW. En 2001, la centrale nucléaire de Rostov a été construite et mise en service. Depuis le raccordement de la deuxième centrale - en 2010 - sa capacité installée a dépassé 1 000 MW et le facteur d'utilisation de la capacité était de 92,4 %.
L'énergie éolienne
Le potentiel économique de l’énergie éolienne russe est estimé à 260 milliards de kWh par an. Cela représente près de 30 % de toute l’électricité produite aujourd’hui. La capacité de toutes les éoliennes en activité dans le pays est de 16,5 MW d'énergie.
Les régions telles que les côtes océaniques, les contreforts et les régions montagneuses de l'Oural et du Caucase sont particulièrement favorables au développement de cette industrie.
Schémas technologiques et indicateurs environnementaux de la production d'électricité dans les centrales thermiques et nucléaires, les centrales thermiques et éoliennes. Tendances modernes développement de l’industrie de l’énergie électrique.
Industrie de l'énergie électrique- le secteur de l'énergie, qui comprend la production, le transport et la vente d'électricité. L'énergie électrique est la branche énergétique la plus importante, ce qui s'explique par les avantages de l'électricité par rapport aux autres types d'énergie, tels que la relative facilité de transport sur de longues distances, la distribution entre consommateurs, ainsi que la conversion en d'autres types d'énergie (énergie mécanique). , thermique, chimique, lumineux, etc.). Particularité L'énergie électrique est la simultanéité pratique de sa production et de sa consommation, puisque le courant électrique se propage dans les réseaux à une vitesse proche de la vitesse de la lumière.
Excursion historique: Énergie électrique pendant longtemps n'était qu'un objet d'expérimentation et n'avait aucun application pratique. Les premières tentatives d'utilisation bénéfique de l'électricité ont eu lieu dans la seconde moitié du XIXe siècle. Les principaux domaines d'utilisation étaient le télégraphe, la galvanoplastie et l'armée, récemment inventés. Au début, les cellules galvaniques servaient de sources d’électricité. Une percée significative dans la distribution de masse de l'électricité a été l'invention des machines électriques, sources d'énergie électrique - les générateurs. Par rapport aux cellules galvaniques, les générateurs avaient une puissance et une durée de vie supérieures, étaient nettement moins chers et permettaient de définir arbitrairement les paramètres du courant généré. C'est avec l'avènement des générateurs que les premières centrales et réseaux électriques ont commencé à apparaître - l'industrie de l'énergie électrique est devenue une industrie à part entière. La première ligne de transport d'électricité de l'histoire (au sens moderne du terme) fut la ligne Laufen - Francfort, mise en service en 1891. La longueur de la ligne était de 170 km, la tension 28,3 kV et la puissance transmise 220 kW. Une étape importante fut l'invention du tramway électrique : les systèmes de tramway étaient de gros consommateurs d'énergie électrique et stimulèrent l'augmentation de la capacité des stations électriques. Dans de nombreuses villes, les premières stations électriques ont été construites ainsi que les systèmes de tramway.
Le début du XXe siècle a été marqué par ce qu'on appelle la « guerre des courants » - une confrontation entre les fabricants industriels de courants continus et alternatifs. Le courant continu et alternatif présentait à la fois des avantages et des inconvénients lors de son utilisation. Le facteur décisif a été la possibilité de transmission sur de longues distances - la transmission du courant alternatif a été mise en œuvre plus facilement et à moindre coût, ce qui a déterminé sa victoire dans cette « guerre » : à l'heure actuelle, le courant alternatif est utilisé presque partout. Cependant, il existe actuellement des perspectives d'utilisation généralisée du courant continu pour la transmission de puissance élevée sur de longues distances.
Transmission et distribution d'énergie électrique
Le transport de l'énergie électrique des centrales électriques vers les consommateurs s'effectue via les réseaux électriques. D'un point de vue technique, réseau électrique est un ensemble de lignes de transport d'électricité (PTL) et de transformateurs situés dans les sous-stations.
Les lignes électriques Il s'agit d'un conducteur métallique à travers lequel passe le courant électrique. L'alimentation électrique est dans la grande majorité des cas triphasée, de sorte que la ligne électrique est généralement constituée de trois phases, dont chacun peut comprendre plusieurs fils. Structurellement, les lignes électriques sont divisées en air Et câble.
o Des lignes électriques aériennes suspendu au-dessus du sol à une hauteur sûre sur des structures spéciales appelées supports. Le principal avantage des lignes électriques aériennes est leur prix relativement bas par rapport aux lignes câblées. La maintenabilité est également bien meilleure (surtout par rapport aux lignes de câbles sans balais) : il n'est pas nécessaire d'effectuer des travaux d'excavation pour remplacer le fil, et l'inspection visuelle de l'état de la ligne n'est pas difficile. Cependant, les lignes électriques aériennes présentent un certain nombre d'inconvénients : une large emprise - il est interdit d'ériger des structures ou de planter des arbres à proximité des lignes électriques ; l'insécurité due aux influences extérieures, par exemple les chutes d'arbres sur la ligne et le vol de câbles. En raison de sa vulnérabilité, une ligne aérienne est souvent équipée de deux circuits : le circuit principal et celui de secours. Manque d'attrait esthétique ; C’est l’une des raisons de la transition presque universelle vers le transport d’électricité par câble dans la ville.
Pour les lignes aériennes à courant alternatif, l'échelle suivante de classes de tension est adoptée : alternée - 0,4, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 400, 500, 750, 1150 kV ; constante – 400, 800 kV
o Lignes de câble (CL) sont réalisés sous terre. Les câbles électriques ont conception différente, cependant, des éléments communs peuvent être identifiés. L'âme du câble est constituée de trois âmes conductrices (selon le nombre de phases). Les câbles ont une isolation externe et interconducteur. En règle générale, l'huile de transformateur liquide ou le papier huilé agit comme un isolant. L'âme conductrice du câble est généralement protégée par une armure en acier. AVEC dehors Le câble est recouvert de bitume. Le principal avantage des lignes électriques par câble (par rapport aux lignes aériennes) est l’absence d’une large emprise. Les inconvénients des lignes électriques par câble incluent le coût élevé de construction et d'exploitation ultérieure. Les lignes de câbles sont moins accessibles pour l'observation visuelle.
Lignes CA.
La majeure partie de l’énergie est transmise via des lignes électriques à courant alternatif.
Les lignes électriques AC présentent un avantage très important : n'importe où sur la ligne, un transformateur abaisseur connecté à la ligne transmet l'énergie aux consommateurs.
Inconvénients des lignes AC : présence d'une réactance inductive de la ligne, qui est associée au phénomène induction électromagnétique. La réactance inductive altère considérablement la transmission de l'électricité dans la ligne, car elle entraîne une diminution de la tension le long du trajet allant de la source au consommateur. L'inductance de ligne provoque un déphasage entre les fluctuations de courant et de tension. Pour réduire la réactance inductive, diverses méthodes sont utilisées : a) par exemple, elles incluent des condensateurs dans la ligne de batterie ; b) diviser un fil en plusieurs, ce qui entraîne une diminution de la réactance inductive de la ligne.
B) L'électricité peut être transportée et via des lignes électriques CC.
Les lignes électriques CC présentent des avantages par rapport aux lignes CA. Tout d’abord, lors du passage du courant continu, il n’y a pas de réactance inductive. De plus, consommation de métal moindre des fils (deux fils sont utilisés au lieu de trois dans les lignes de courant triphasé) ; moins de pertes dues aux décharges corona, donc moins d'interférences radio. Enfin, l'essentiel est que l'utilisation du courant continu dans les lignes électriques permet d'augmenter inhabituellement la stabilité du système électrique, ce qui, dans le cas du courant alternatif, nécessite une synchronisation stricte et une fréquence constante de tous les générateurs inclus dans l'ensemble du système. Pour le courant continu, ce problème ne se pose pas.
Centrale nucléaire (NPP)
Centrale nucléaire (NPP)- un ensemble de structures techniques destinées à générer de l'énergie électrique en utilisant l'énergie libérée lors d'une réaction nucléaire contrôlée.
Les centrales nucléaires sont classées selon les réacteurs qui y sont installés :
· Réacteurs à neutrons thermiques, qui utilisent des modérateurs spéciaux pour augmenter la probabilité d'absorption des neutrons par les noyaux des atomes de combustible
ü Réacteurs à eau légère
ü Réacteurs à eau lourde
- Réacteurs rapides
- Réacteurs sous-critiques utilisant des sources externes de neutrons
- Réacteurs à fusion
Les centrales nucléaires peuvent être divisées en :
- Centrales nucléaires (NPP) conçues pour produire uniquement de l'électricité
- Centrales nucléaires de cogénération (CHP), produisant à la fois de l'électricité et de l'énergie thermique
La figure montre un schéma de fonctionnement d'une centrale nucléaire avec un réacteur à eau sous pression à double circuit. L'énergie libérée dans le cœur du réacteur est transférée au caloporteur primaire. Ensuite, le liquide de refroidissement entre dans l'échangeur de chaleur (générateur de vapeur), où il chauffe l'eau du circuit secondaire jusqu'à ébullition. La vapeur résultante pénètre dans les turbines qui font tourner les générateurs électriques. A la sortie des turbines, la vapeur entre dans le condenseur, où elle est refroidie par une grande quantité d'eau provenant du réservoir. Ou plus en mots simples Le combustible nucléaire se désintègre dans le réacteur ; à mesure qu'il se désintègre, de l'énergie thermique est libérée, qui fait bouillir l'eau ; à son tour, la vapeur qui en résulte fait tourner la turbine, qui fait tourner le générateur électrique, qui produit ensuite de l'électricité.
Le compensateur de pression est une structure plutôt complexe et encombrante qui sert à égaliser les fluctuations de pression dans le circuit pendant le fonctionnement du réacteur qui surviennent en raison de dilatation thermique liquide de refroidissement. La pression dans le 1er circuit peut atteindre jusqu'à 160 atmosphères (VVER-1000).
En plus de l'eau, du sodium ou du gaz fondu peut également être utilisé comme liquide de refroidissement dans divers réacteurs. L'utilisation du sodium permet de simplifier la conception de l'enveloppe du cœur du réacteur (contrairement au circuit d'eau, la pression dans le circuit de sodium ne dépasse pas la pression atmosphérique), et de s'affranchir de la balance de pression, mais elle crée ses propres difficultés associé à l’activité chimique accrue de ce métal.
Total les circuits peuvent varier selon les réacteurs, le schéma de la figure est présenté pour des réacteurs de type VVER (Water-Water Energy Reactor). Les réacteurs de type RBMK (High Power Channel Type Reactor) utilisent un circuit d'eau, et les réacteurs BN (Fast Neutron Reactor) utilisent deux circuits de sodium et un circuit d'eau.
S'il n'est pas possible d'utiliser une grande quantité d'eau pour la condensation de la vapeur, au lieu d'utiliser un réservoir, l'eau peut être refroidie dans des tours de refroidissement spéciales qui, en raison de leur taille, constituent généralement la partie la plus visible d'une centrale nucléaire.
Avantages des centrales nucléaires :
Faible volume de carburant utilisé et possibilité de réutilisation après traitement ;
- Haute puissance : 1 000 à 1 600 MW par unité de puissance ;
- Faible coût de l’énergie, notamment thermique.
- Possibilité de placement dans des régions situées loin des grandes ressources hydro-énergétiques, des grands gisements de charbon, dans des endroits où les possibilités d'utilisation de l'énergie solaire ou éolienne sont limitées.
- Lorsqu'une centrale nucléaire fonctionne, une certaine quantité de gaz ionisé est rejetée dans l'atmosphère, mais une centrale thermique conventionnelle, avec la fumée, libère une quantité encore plus importante d'émissions de rayonnements, en raison de la teneur naturelle en éléments radioactifs du charbon.
Inconvénients des centrales nucléaires :
· Le combustible irradié est dangereux et nécessite des mesures de retraitement et de stockage complexes et coûteuses ;
· Le mode de fonctionnement à puissance variable n'est pas souhaitable pour les réacteurs fonctionnant aux neutrons thermiques ;
· Gros investissements en capital, tant spécifiques, par 1 MW de capacité installée pour les unités d'une capacité inférieure à 700-800 MW, que généraux, nécessaires à la construction de la centrale, de ses infrastructures, ainsi qu'en cas d'éventuelle liquidation .
Centrales éoliennes
Générateur de vent(installation électrique éolienne ou éolienne abrégée) - un dispositif de conversion énergie cinétique l'éolien à l'électrique.
Les éoliennes peuvent être divisées en deux catégories : industrielles et domestiques (à usage privé). Les installations industrielles sont installées par l'État ou par de grandes sociétés énergétiques. En règle générale, ils sont combinés en réseau, ce qui donne naissance à une centrale éolienne. Sa principale différence avec les systèmes traditionnels (thermique, nucléaire) est l'absence totale de matières premières et de déchets. La seule exigence importante pour un parc éolien est un niveau de vent annuel moyen élevé. La puissance des éoliennes modernes atteint 6 MW.
1. Fondation
2. Armoire de puissance comprenant les contacteurs de puissance et les circuits de commande
4. Escaliers
5. Mécanisme de rotation
6. Gondole
7. Générateur électrique
8. Système de suivi de la direction et de la vitesse du vent (anémomètre)
9. Système de freinage
10.Transmission
11. Lames
12. Système de changement d'angle d'attaque de la lame
13. Capuchon du rotor.
Le principe de fonctionnement des centrales éoliennes est simple : le vent fait tourner les pales de l'éolienne, entraînant l'arbre du générateur électrique. Cela génère à son tour de l’énergie électrique. Il s'avère que les centrales éoliennes fonctionnent comme des petites voitures alimentées par batterie, seul le principe de leur fonctionnement est inverse. Au lieu de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique, l’énergie éolienne est convertie en courant électrique.
Quels sont les inconvénients des centrales éoliennes ?
Tout d’abord, leur travail nuit au fonctionnement du réseau de télévision. Voici un exemple intéressant qui peut être donné à cet égard. Il y a quelques années, des plaintes inhabituelles ont commencé à être reçues de la part des habitants des îles Orcades (Royaume-Uni). Il s'est avéré que lors de l'exploitation d'un parc éolien construit sur l'une des collines, des interférences si fortes se produisent dans le fonctionnement du réseau de télévision que l'image disparaît sur les écrans de télévision. Une solution a été trouvée dans la construction d'un puissant répéteur de télévision à côté de l'éolienne, qui a permis d'amplifier les signaux de télévision. Selon certaines informations, une centrale éolienne de 0,1 MW peut provoquer une distorsion des signaux de télévision jusqu'à 0,5 km.
Une autre caractéristique inattendue des éoliennes est qu'elles se sont révélées être une source de bruit infrasonique assez intense, qui a un effet néfaste sur le corps humain, provoquant une dépression constante, une anxiété déraisonnable grave et un inconfort dans la vie. Comme l'a montré l'expérience de l'exploitation d'un grand nombre d'éoliennes aux États-Unis, ni les animaux ni les oiseaux ne peuvent résister à ce bruit lorsqu'ils quittent la zone où se trouve la station, c'est-à-dire Les territoires de la centrale éolienne elle-même et ceux qui lui sont adjacents deviennent impropres à la vie humaine, animale et aviaire.
Cependant, le principal inconvénient de ce type d’énergie, outre la variabilité de la vitesse du vent, est sa faible intensité, qui nécessite une grande surface pour accueillir une installation éolienne. Des calculs effectués par des spécialistes, il résulte que le diamètre optimal pour une éolienne est de 100 m. Avec de telles dimensions géométriques et une densité d'énergie par unité de surface de l'éolienne de 500 W/m2 (vitesse du vent 9,2 m/s ), l'énergie électrique peut être obtenue à partir du flux éolien, proche de 1 MW. Sur une superficie de 1 km2, 2-3 installations de la puissance spécifiée peuvent être placées, en tenant compte du fait qu'elles doivent être situées les unes des autres à une distance égale à trois de leurs hauteurs, afin de ne pas gêner les uns avec les autres et ne pas réduire l'efficacité de leur travail.
Supposons pour l'évaluation qu'il existe 3 installations implantées sur une superficie de 1 km 2, soit à partir de 1 km 2, vous pouvez prélever 3 MW d'énergie électrique. Cela signifie que pour accueillir une centrale éolienne d'une capacité électrique de 1000 MW, il faut une superficie de 330 km 2 . Si l'on compare les centrales éoliennes et thermiques en termes de production d'énergie tout au long de l'année, la valeur résultante devrait être augmentée d'au moins 2 à 3 fois. A titre de comparaison, soulignons que la zone Centrale nucléaire de Koursk d'une capacité de 4000 MW avec des structures auxiliaires, un bassin de refroidissement et un village résidentiel fait 30 km2, soit pour 1 000 MW d’énergie électrique, il y a 7,5 km2. En d'autres termes, la taille du territoire d'une centrale éolienne pour 1 000 MW est 2 ordres de grandeur plus grande que la superficie occupée par une centrale nucléaire moderne.
Malgré cela, certains scientifiques estiment qu’il faudrait développer l’énergie éolienne à grande échelle. Avant la guerre, plus de 8 000 éoliennes fonctionnaient dans notre pays uniquement dans les fermes collectives et d'État. En 1930 Sur la base du département des éoliennes de TsAGI, l'Institut central de l'énergie éolienne a été créé et en 1938, un bureau d'études pour les installations éoliennes a été organisé. Dans les années d'avant-guerre et après la guerre, un assez grand nombre (environ 10 000 unités) de diverses éoliennes ont été développées et produites. Des travaux intensifs sur l'utilisation de l'énergie éolienne sont menés dans un certain nombre de pays étrangers.
Ainsi, nous pouvons indiquer les avantages et inconvénients suivants de l’énergie éolienne : aucune influence sur le bilan thermique de l’atmosphère terrestre, la consommation d’oxygène, les émissions de dioxyde de carbone et d’autres polluants, la possibilité de conversion en différentes sortesénergie (mécanique, thermique, électrique), mais en même temps faible densité énergétique par unité de surface de l'éolienne ; des changements imprévisibles de la vitesse du vent au cours de la journée et de la saison, nécessitant le secours d'une centrale éolienne ou l'accumulation de l'énergie générée ; impact négatif sur l'habitat des humains et des animaux, sur les communications et les itinéraires télévisés migration saisonnière des oiseaux. Domestique et Expérience à l'étranger indique la faisabilité technique et la faisabilité de la construction et de l'exploitation de centrales éoliennes de faible puissance pour les villages isolés et les pâturages éloignés, ainsi que dans le secteur agricole.
Centrales thermiques
Les plus courantes sont les centrales thermiques (TPP), qui utilisent l'énergie thermique libérée par la combustion de combustibles organiques (solides, liquides et gazeux).
Les centrales thermiques génèrent environ 76 % de l’électricité produite sur notre planète. Cela est dû à la présence de combustibles fossiles dans presque toutes les régions de notre planète ; la possibilité de transporter du combustible organique du site d'extraction vers une centrale électrique située à proximité des consommateurs d'énergie ; le progrès technique dans les centrales thermiques, assurant la construction de centrales thermiques de forte puissance ; la possibilité d'utiliser la chaleur perdue du fluide de travail et de la fournir aux consommateurs, en plus de l'énergie électrique, également de l'énergie thermique (avec de la vapeur ou de l'eau chaude), etc.
Le diagramme montre la classification des centrales thermiques utilisant des combustibles fossiles.
Une centrale thermique est un ensemble d'équipements et de dispositifs qui convertissent l'énergie du combustible en énergie électrique et (en général) thermique.
Les centrales thermiques se caractérisent par une grande diversité et peuvent être classées selon différents critères.
En fonction de leur destination et du type d'énergie fournie, les centrales électriques sont divisées en régionales et industrielles.
Les centrales électriques de quartier sont des centrales électriques publiques indépendantes qui desservent tous les types de consommateurs de la région (entreprises industrielles, transports, population, etc.). Les centrales électriques de district à condensation, qui produisent principalement de l'électricité, conservent souvent leur nom historique - GRES (centrales électriques de district d'État). Centrales électriques de quartier qui produisent de l'énergie électrique et thermique (sous forme de vapeur ou eau chaude), sont appelées centrales de cogénération (CHP). En règle générale, les centrales électriques de district et les centrales thermiques de district ont une capacité supérieure à 1 million de kW.
Les centrales électriques industrielles sont des centrales électriques qui fournissent de l'énergie thermique et électrique à des besoins spécifiques. entreprises manufacturières ou un complexe d'entre eux, par exemple une usine de production chimique. Souvent, les centrales électriques industrielles fonctionnent sur le réseau électrique général, mais ne sont pas subordonnées au répartiteur du système électrique.
En fonction du type de combustible utilisé, les centrales thermiques sont divisées en centrales fonctionnant aux combustibles fossiles et au combustible nucléaire.
Les centrales électriques à condensation fonctionnant aux combustibles fossiles, à une époque où il n'existait pas de centrales nucléaires (PNP), étaient historiquement appelées centrales thermiques (TES - centrale thermique). C'est dans ce sens que ce terme sera utilisé ci-après, même si les centrales thermiques, les centrales nucléaires, les centrales à turbine à gaz (GTPP) et les centrales à cycle combiné (CGPP) sont également des centrales thermiques fonctionnant sur le principe de la conversion thermique. énergie en énergie électrique.
Les combustibles gazeux, liquides et solides sont utilisés comme combustible organique pour les centrales thermiques. La plupart des centrales thermiques en Russie, en particulier dans la partie européenne, consomment du gaz naturel comme combustible principal et du fioul comme combustible de secours, n'utilisant ce dernier en raison de son coût élevé que dans des cas extrêmes ; De telles centrales thermiques sont appelées centrales électriques au gazole.
Sur la base du type de centrales thermiques utilisées dans les centrales thermiques pour convertir l'énergie thermique en énergie mécanique de rotation des rotors des unités de turbine, on distingue les turbines à vapeur, les turbines à gaz et les centrales électriques à cycle combiné.
La base des centrales électriques à turbine à vapeur est constituée d'unités de turbine à vapeur (STU), qui utilisent la machine énergétique la plus complexe, la plus puissante et la plus avancée - une turbine à vapeur - pour convertir l'énergie thermique en énergie mécanique. Le PTU est l'élément principal des centrales thermiques, des centrales de cogénération et des centrales nucléaires.
Les STP qui disposent de turbines à condensation pour entraîner les générateurs électriques et n'utilisent pas la chaleur de la vapeur d'échappement pour fournir de l'énergie thermique aux consommateurs externes sont appelées centrales électriques à condensation. Les STU équipées de turbines de chauffage et cédant la chaleur de la vapeur d'échappement aux consommateurs industriels ou municipaux sont appelées centrales de cogénération (CHP).
Les centrales thermiques à turbine à gaz (GTPP) sont équipées d'unités de turbine à gaz (GTU) fonctionnant au combustible gazeux ou, dans les cas extrêmes, liquide (diesel). Actuellement, il existe en Russie une centrale électrique à turbine à gaz (GRES-3 du nom de Klasson, Elektrogorsk, région de Moscou) d'une capacité de 600 MW et une centrale de cogénération à turbine à gaz (dans la ville d'Elektrostal, région de Moscou).
Schéma d'une centrale thermique (au charbon)
Les centrales thermiques fonctionnent selon le principe suivant : le combustible est brûlé dans le four d'une chaudière à vapeur. La chaleur dégagée lors de la combustion évapore l'eau circulant à l'intérieur des canalisations situées dans la chaudière et surchauffe la vapeur qui en résulte. La vapeur, en se dilatant, fait tourner la turbine qui, à son tour, fait tourner l'arbre du générateur électrique. La vapeur d'échappement est ensuite condensée ; l'eau du condenseur est renvoyée à la chaudière via le système de chauffage.
Avantages du TPP :
1. Le carburant utilisé est assez bon marché.
2. Nécessite moins d’investissement en capital par rapport aux autres centrales électriques.
3. Peut être construit n’importe où, quelle que soit la disponibilité du carburant. Le carburant peut être transporté jusqu'à l'emplacement de la centrale électrique par chemin de fer ou par route.
4. Occuper une superficie plus petite par rapport aux centrales hydroélectriques.
5. Le coût de production d’électricité est inférieur à celui des centrales diesel.
Défauts:
1. Ils polluent l’atmosphère en libérant de grandes quantités de fumée et de suie dans l’air.
2. Coûts d'exploitation plus élevés par rapport aux centrales hydroélectriques.
DES QUESTIONS:
1. Définir l’industrie de l’énergie électrique.
2. Quels sont les avantages de l’électricité par rapport aux autres types d’énergie ?
3. L'invention de quel dispositif est associée à l'apparition des premières centrales électriques ?
4. Qu'est-ce que d'un point de vue technique, un réseau électrique ?
5. Nommez les types de lignes électriques en fonction de leurs caractéristiques de conception. Énumérez leurs avantages et leurs inconvénients.
6. Dessinez un diagramme de transmission d'énergie le long de lignes de courant alternatif. Avantages et inconvénients de ce mode de transmission.
7. Dessinez un diagramme de transmission d’énergie le long de lignes à courant continu. Quel est leur avantage par rapport aux lignes AC ?
8. Remplissez le tableau :
9. Quelles sont les causes de l'utilisation généralisée des centrales thermiques
Informations connexes.
La production d’électricité joue aujourd’hui un rôle majeur dans le monde. Elle est le noyau économie d'État n'importe quel pays. D’énormes sommes d’argent sont investies chaque année dans la production et l’utilisation de l’électricité et Recherche scientifique liés à cela. DANS Vie courante Nous sommes constamment confrontés à son action, les gens modernes doivent donc avoir une idée des processus de base de sa production et de sa consommation.
Comment obtenir de l'électricité ?
L'électricité est produite à partir d'autres types d'électricité à l'aide d'appareils spéciaux. Par exemple, de cinétique. A cet effet, un générateur est utilisé - un appareil qui convertit travail mécanique en énergie électrique.
D'autres méthodes existantes pour l'obtenir sont par exemple la conversion du rayonnement lumineux par photocellules ou batterie solaire. Ou la production d'électricité par réaction chimique. Ou utilisez le potentiel désintégration radioactive ou du liquide de refroidissement.
Il est produit dans des centrales électriques qui peuvent être hydrauliques, nucléaires, thermiques, solaires, éoliennes, géothermiques, etc. Fondamentalement, ils fonctionnent tous selon le même schéma - grâce à l'énergie du porteur primaire, un certain dispositif génère de la mécanique (énergie de rotation), qui est ensuite transférée à un générateur spécial, où le courant électrique est généré.
Principaux types de centrales électriques
La production et la distribution d'électricité dans la plupart des pays s'effectuent par la construction et l'exploitation de centrales thermiques - centrales thermiques. Leur fonctionnement nécessite un approvisionnement important en combustible organique, les conditions de son extraction se compliquent d'année en année et le coût augmente. Le coefficient d'efficacité énergétique des centrales thermiques n'est pas trop élevé (dans la limite de 40 %) et la quantité de déchets polluants pour l'environnement est importante.
Tous ces facteurs réduisent les perspectives de ce mode de production.
La production d’électricité la plus économique provient des centrales hydroélectriques (HPP). Leur efficacité atteint 93 %, le coût de 1 kW/h est cinq fois moins cher que les autres méthodes. Source naturelle L'énergie de ces stations est pratiquement inépuisable, le nombre de travailleurs est minime et elles sont faciles à gérer. Notre pays est un leader reconnu dans le développement de cette industrie.
Malheureusement, le rythme de développement est limité par les coûts élevés et les longs délais de construction des centrales hydroélectriques associés à leur éloignement des grandes villes et des autoroutes, au régime saisonnier des rivières et aux conditions d'exploitation difficiles.
De plus, les réservoirs géants empirent situation environnementale- des terres précieuses autour des plans d'eau sont inondées.
Utilisation de l'énergie nucléaire
Aujourd'hui, la production, le transport et l'utilisation de l'électricité s'effectuent centrales nucléaires- Centrale nucléaire. Ils sont conçus quasiment sur le même principe que les thermiques.
Leur principal avantage est la faible quantité de carburant nécessaire. Un kilogramme d'uranium enrichi équivaut en termes de productivité à 2,5 mille tonnes de charbon. C'est pourquoi des centrales nucléaires peuvent théoriquement être construites dans n'importe quelle zone, quelle que soit la disponibilité de ressources en combustible à proximité.
Actuellement, les réserves d'uranium de la planète sont nettement supérieures à celles de combustible minéral, et l'impact des centrales nucléaires sur nature environnante minime, sous réserve d'un fonctionnement sans problème.
Un inconvénient énorme et sérieux des centrales nucléaires est la probabilité d'un terrible accident aux conséquences imprévisibles, c'est pourquoi des mesures de sécurité très strictes sont nécessaires pour leur fonctionnement ininterrompu. De plus, la production d'électricité dans les centrales nucléaires est difficile à réguler : il faudra plusieurs semaines pour les démarrer et les arrêter complètement. Et il n'existe pratiquement aucune technologie pour recycler les déchets dangereux.
Qu'est-ce qu'un générateur électrique
La production et le transport d'électricité sont possibles grâce à un générateur électrique. Il s'agit d'un appareil permettant de convertir tout type d'énergie (thermique, mécanique, chimique) en énergie électrique. Le principe de son fonctionnement repose sur le processus d’induction électromagnétique. La FEM est induite dans un conducteur qui se déplace dans un champ magnétique et croise sa force lignes magnétiques. Ainsi, le conducteur peut servir de source d’électricité.
La base de tout générateur est un système d'électro-aimants qui forment un champ magnétique et des conducteurs qui le traversent. La plupart des générateurs de courant alternatif sont basés sur l'utilisation de moteurs rotatifs. champ magnétique. Sa partie fixe s'appelle le stator et sa partie mobile s'appelle le rotor.
Concept de transformateur
Un transformateur est un dispositif électromagnétique statique conçu pour convertir un système de courant en un autre (secondaire) en utilisant l'induction électromagnétique.
Les premiers transformateurs ont été proposés en 1876 par P. N. Yablochkov. En 1885, des scientifiques hongrois ont mis au point des appareils industriels monophasés. En 1889-1891. Le transformateur triphasé a été inventé.
Le transformateur monophasé le plus simple se compose d'un noyau en acier et d'une paire d'enroulements. Ils sont utilisés pour la distribution et le transport de l'électricité, car les générateurs des centrales électriques la produisent à des tensions de 6 à 24 kW. Il est rentable de le transmettre à des valeurs élevées (de 110 à 750 kW). À cette fin, des transformateurs élévateurs sont installés dans les centrales électriques.
Comment est utilisée l’électricité ?
Sa part du lion est consacrée à la fourniture d'électricité aux entreprises industrielles. L’industrie manufacturière consomme jusqu’à 70 % de toute l’électricité produite dans le pays. Ce chiffre varie considérablement d'une région à l'autre en fonction des conditions climatiques et du niveau de développement industriel.
Un autre poste de dépenses est la fourniture de véhicules électriques. Les sous-stations de transport électrique urbain, interurbain et industriel fonctionnent à partir de réseaux électriques EPS utilisant D.C.. Pour le transport CA, des sous-stations abaisseurs sont utilisées, qui consomment également l'énergie des centrales électriques.
Un autre secteur de consommation d’électricité est celui des services publics. Les consommateurs ici sont des bâtiments situés dans des zones résidentielles de toutes agglomérations. Il s'agit de maisons et d'appartements, de bâtiments administratifs, commerciaux, éducatifs, scientifiques, culturels, sanitaires, Restauration etc.
Comment s’effectue le transfert d’électricité ?
La production, le transport et l'utilisation de l'électricité sont les trois piliers de l'industrie. De plus, transférer l’énergie reçue aux consommateurs est la tâche la plus difficile.
Il « voyage » principalement à travers des lignes électriques – des lignes électriques aériennes. Bien que les lignes câblées commencent à être utilisées de plus en plus souvent.
L'électricité est produite par de puissantes unités de centrales électriques géantes et ses consommateurs sont des récepteurs relativement petits dispersés sur un vaste territoire.
Il existe une tendance à concentrer l'énergie du fait qu'avec leur augmentation, les coûts relatifs de construction des centrales électriques, et donc le coût du kilowattheure qui en résulte, diminuent.
Complexe énergétique unifié
Un certain nombre de facteurs influencent la décision d’implanter une grande centrale électrique. Il s'agit du type et de la quantité de ressources disponibles, de la disponibilité des moyens de transport, conditions climatiques, inclusion dans un système énergétique unifié, etc. Le plus souvent, les centrales électriques sont construites loin des grands centres de consommation d'énergie. L'efficacité de sa transmission sur des distances considérables affecte travail réussi un complexe énergétique unique sur un vaste territoire.
La production et le transport d'électricité doivent s'effectuer avec un minimum de pertes, raison principale qui est l'échauffement des fils, c'est-à-dire une augmentation de l'énergie interne du conducteur. Pour maintenir la puissance transmise sur de longues distances, il est nécessaire d'augmenter proportionnellement la tension et de réduire le courant dans les fils.
Qu'est-ce qu'une ligne électrique
Les calculs mathématiques montrent que le montant des pertes thermiques dans les fils est inversement proportionnel au carré de la tension. C'est pourquoi l'électricité est transportée sur de longues distances à l'aide de lignes électriques - des lignes électriques à haute tension. Entre leurs fils, la tension s'élève à des dizaines, et parfois à des centaines de milliers de volts.
Les centrales électriques situées à proximité les unes des autres sont regroupées en un seul système énergétique utilisant des lignes électriques. La production d'électricité en Russie et son transport s'effectuent via un réseau énergétique centralisé, qui comprend un grand nombre de centrales électriques. Le contrôle unifié du système garantit un approvisionnement constant en électricité aux consommateurs.
Un peu d'histoire
Comment s'est formé un réseau électrique unifié dans notre pays ? Essayons de regarder dans le passé.
Jusqu'en 1917, la production d'électricité en Russie se faisait à un rythme insuffisant. Le pays était à la traîne par rapport à ses voisins développés, ce qui a eu un impact négatif sur l'économie et la capacité de défense.
Après Révolution d'Octobre Le projet d'électrification de la Russie a été élaboré par la Commission d'État pour l'électrification de la Russie (en abrégé GOELRO), dirigée par G. M. Krzhizhanovsky. Plus de 200 scientifiques et ingénieurs ont collaboré avec elle. Le contrôle a été effectué personnellement par V.I. Lénine.
En 1920, le « Plan d'électrification de la RSFSR » est préparé, conçu pour 10 à 15 ans. Il comprenait la restauration du système énergétique précédent et la construction de 30 nouvelles centrales électriques équipées de turbines et de chaudières modernes. L'idée principale du plan est d'utiliser de gigantesques ressources hydroélectriques nationales. Il était prévu de tout électrifier et de tout reconstruire radicalement économie nationale. L'accent était mis sur la croissance et le développement de l'industrie lourde du pays.
Le fameux plan GOERLO
Depuis 1947, l'URSS est devenue le premier producteur d'électricité d'Europe et le deuxième au monde. C'est grâce à ce plan que GOELRO a été créé en dès que possible l’ensemble de l’économie nationale. La production et la consommation d'électricité dans le pays ont atteint un niveau qualitativement nouveau.
La réalisation du plan est devenue possible grâce à une combinaison de plusieurs facteurs importants : haut niveau personnel scientifique pays, le potentiel matériel de la Russie préservé des temps pré-révolutionnaires, la centralisation du pouvoir politique et économique, la propriété les Russes croire aux « sommets » et mettre en œuvre les idées proclamées.
Le plan a prouvé l’efficacité du système soviétique de pouvoir et de gouvernement centralisés.
Résultats du plan
En 1935, le programme adopté est mis en œuvre et dépassé. 40 centrales électriques ont été construites au lieu des 30 prévues, et une capacité presque trois fois supérieure à celle prévue par le plan a été introduite. 13 centrales électriques d'une capacité de 100 000 kW chacune ont été construites. La capacité totale des centrales hydroélectriques russes était d'environ 700 000 kW.
Au cours de ces années, ils ont été construits les plus gros objets d'importance stratégique, comme la centrale hydroélectrique du Dniepr, de renommée mondiale. En termes d'indicateurs totaux, le système énergétique soviétique unifié a surpassé les systèmes similaires des plus pays développés Nouveau et Ancien Monde. La production d'électricité dans les pays européens au cours de ces années était nettement en retard par rapport aux indicateurs de l'URSS.
Développement rural
Si avant la révolution il n'y avait pratiquement pas d'électricité dans les villages de Russie (les petites centrales électriques installées par les grands propriétaires terriens ne comptent pas), alors avec la mise en œuvre du plan GOELRO grâce à l'utilisation de l'électricité Agriculture a reçu un nouvel élan de développement. Les moteurs électriques sont apparus dans les moulins, les scieries et les machines de nettoyage des grains, ce qui a contribué à la modernisation de l'industrie.
De plus, l'électricité est fermement entrée dans la vie des citadins et des villageois, arrachant littéralement la « Russie sombre » de l'obscurité.
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