Электропитание и электроснабжение СЖАТ (лекция 1 - 17)

1. «Электропитание и электроснабжение СЖАТ»

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Основная литература
Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и
связи (под ред. В.В. Сапожникова). – М.: 2005. – 450 с.
Дополнительная литература
1. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. 7-е изд., перераб. и
доп. М.: Энергоатомиздат, 2010. - 640 с.
2. Коган Д.А., Молдавский М.М. Аппаратура электропитания железнодорожной
автоматики. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 438 с
–«Автоматика, связь, информатика». http//www.asi-rzd.ru
–«Вестник связи». http//www.vestnik-sviazy.ru
- «Энергосбережение». http://www.abok.ru/pages.php
– журнал «ВКСС. Connect». http://www.connect.ru
- Технополис XXI: журнал промышленного, научно-технического и экономического
развития. http://www.technopolis21.ru

2. Коэффициент самообеспеченности

Ксоб
Wпроизв.
Wпотр.
Коэффициент
самообеспеченности

3. Структура мирового потребления энергетического сырья

• Перспектива
на 2030 г.:
• ТЭС – 80%;
• АЭС – 5-8%;
• ГЭС – 6-8%;
• ВИЭ – 4%.

4. Прогнозы Международного Энергетического Агентства (МЭА)

1. Три сценария развития мировой энергетики в 2010-2050 гг.
принципиально отличаются качественными характеристиками:
- инерционный (рост производства электроэнергии (ЭЭ) в колич. отношении ,
медленные изменения в качественном);
- стагнационный (экологоориентированный, с накопителями ЭЭ и
элементами «умных сетей»);
- инновационный (интеллектуальные ЕЭС нового поколения, полностью
«умные сети», снижение потерь при транспортировке ЭЭ за счет развития
технологий постоянного тока и использования сверхпроводников, ЕЭС Евразии!?).
Производство электроэнергии растет к 2050 г.

5. 2.Сценарии изменения структуры потребления источников сырья для производства энергии к 2050 году

- базовый: сохранит традиционное сырье: уголь, нефть и газ;
- сценарий 1: нефть, уголь (минимум), рост доли газа и ВИЭ до 35%;
- сценарий 2: нет нефти и угля, атомная энергетика - 24% и ВИЭ до 46,5%.
ТВт/ч

6. 3. Сценарии комплексных программ «450» и «550» по снижению глобальных выбросов углекислого газа в энергетическом секторе

Основная часть выбросов СО2 приходится на угольную генерацию, признанную
«самой грязной».
Сокращение- за счет программ энергоэффективности (54%) и роста ВИЭ

7. Состояние энергетического комплекса России

8. Установленная мощность электростанций ЕЭС России

Установленная мощность — суммарная номинальная
электрическая мощность однотипных электрич. машин
В электроэнергетический комплекс ЕЭС России входит
около 700 электростанций мощностью свыше 5 МВт.
• Общая установленная
мощность электростанций
ЕЭС России на 01.01.2020 г.
составила 245 313,25 МВт.
• Это на 1029,25 МВт меньше,
чем на 01.01.2019 г.
• Все электростанции ЕЭС
России выработали в 2020г.
1 047,03 млрд. кВт•ч
АО «СО ЕЭС» www.so-ups.ru

9. Энергетическая система (энергосистема - ЭС) 

Энергетическая система
(энергосистема - ЭС)
совокупность электростанций, электрических и
тепловых сетей, соединённых между собой и
связанных общностью режимов в непрерывном
процессе производства, преобразования,
передачи и распределения электрической и
тепловой энергии при общем управлении этим
режимом.

10. Объединённая энергетическая система (ОЭС) 

Объединённая энергетическая
система (ОЭС)
• — совокупность нескольких ЭС, объединённых
общим режимом работы, имеющая общее
диспетчерское управление как высшую ступень
управления по отношению к диспетчерским
управлениям входящих в нее энергосистем.
• В настоящее время в России 7 ОЭС на
территории 81 субъекта РФ:
ОЭС Центра, Юга, Северо-Запада,
Средней Волги, Урала, Сибири и ОЭС Востока,
работающих в синхронном режиме (параллельно)..

11. Доля ОЭС в генерирующей мощности ЕЭС

2021-09-16
0:00
ОЭС ЦЕНТРА
ОЭС ЮГА
ОЭС СР.
ВОЛГИ
ОЭС
СИБИРИ
ОЭС УРАЛА
ОЭС
СЕВ.ЗАПАДА
ОЭС
ВОСТОКА
23.4%
8,8%
8,4%
20,1%
24,7%
11%
3.6%

12. Единая энергетическая система России (ЕЭС России)

• - совокупность ОЭС, соединённых межсистемными
связями, охватывающая значительную часть
территории страны при общем режиме работы и
имеющая диспетчерское управление (ГОСТ 2102775).
• Сетевое хозяйство ЕЭС России:
• насчитывает более 13 000 ЛЭП класса
напряжения 110 - 1150 кВ общей протяженностью
более 490 тыс.км,
• и более 10 000 электрических подстанций 110–750
кВ

13. Изолированные  энергорайоны

Изолированные энергорайоны
• Чукотский автон. округ,
• Камчатская, Сахалинская и Магаданская области,
• Норильско-Таймырский и Николаевский районы,
• цент. и сев. части Республики Саха (Якутия),
• Крымская энергосистема (с 18 марта 2014 г.)

14. Внутренние и внешние связи ЕЭС России

Параллельная работа ЕЭС России с 12 странами
Сальдо перетоков между ЕЭС России и энергосистемами других стран в
2020 г. составило: −13 311,5 млн·кВт·ч («-» означает, что экспорт эл.эн.
превышает импорт)

15. Прогнозные значения показателей режима потребления электрической энергии ЕЭС России

16. Распределение электроэнергии на железнодорожном транспорте

• 1- на тягу поездов, 2- на нетяговые нужды.
• Нетяговыми железнодорожными потребителями
являются все службы железных дорог, связанные с
эксплуатацией и обслуживанием подвижного состава,
машин и механизмов, электрооборудование депо,
промышленных предприятий, линейные устройства
автоблокировки, освещения станций и т.п.
• Поставщики электрической энергии для ж.д.т.:
• Энергосистемы ЕЭС России,
• электростанции независимых производителей
электроэнергии (крупных пром. предприятий);
• собственные электростанции ОАО «РЖД».

17. Потребление электрической энергии на железной дороге

18. Надежность электроснабжения

• Все электроприемники переменного тока по
требованиям к надежности электроснабжения
в соответствии с
Правилами устройства электроустановок (ПУЭ)
подразделяются на три категории.
• Электроприемники 1-ой категории – это
приемники, перерыв энергоснабжения которых
может повлечь за собой опасность для жизни
людей, значительный материальный ущерб,
расстройство сложного технологического процесса
и т.п.

19. Категории электроприемников

Категории
электроприемников
Последствия нарушения
электроснабжения
Требуемое кол-во
независимых
источников
питания (НИП)
Устройства
1-ая категория
опасность для жизни людей,
значительный материальный
ущерб, расстройство
сложного технологического
процесса и т.п.
2 НИП, перерыв
допущен на время
автоматического
восстановления
питания
– устройствa ЭЦ с числом стрелок до 30;
– устройствa АБ и ПАБ, переездной сигнализации;
– комплекс горочной автоматической централизации;
– системы станционных устройств поездной и ст. радиосвязи;
–освещение и вентиляция гарантированной системы питания
для устройств СЦБ и связи I категории.
Особая группа
1-ой категория
аварийная остановка
производства с целью
предотвращения угрозы
жизни людей, взрывов,
пожаров.
3-и НИП
– устройства постов ЭЦ с числом стрелок более 30;
– системы ТУ-ТС центральных постов ДЦ;
– устройства узлов связи (в том числе ОУП);
–освещение и вентиляция гарантированной системы питания
для устройств СЦБ и связи особой группы 1 кат.
2-ая категория
значительное снижение
выпуска продукции,
массовые простои рабочих,
механизмов и
промышленного транспорта
2 НИП, перерывы
на время, ручного
включения
резервного
питания
– компрессорные станции для пневматической очистки
стрелок;
– громкоговорящая оповестительная связь промежуточных
станций; громкоговорящая двухсторонняя парковая связь
станций; и др.
3-ая категория
не такие серьезные, как для 1
и 2 категорий
от 1 НИП,
перерывы
энергоснабжения,
не более 1-х суток
– необслуживаемые усилительные пункты (НУП);
– освещение (негарантированное), электрическое отопление,
общая вентиляция служебно-технических зданий;
– мастерские, дорожные лаборатории.

20. Устройства электропитания

Источники
энергии
Химическое
вещество
Вода
Ветер
Первичные
источники
электрической
энергии
(ПИЭЭ)
Химические
источники
ГЭС
ВЭС
Вторичные
источники
электрической
энергии
(ВИЭЭ)
Гальванические
элементы
Генераторы с
вращающимися частями
Аккумуляторы
Линии электропередач (ЛЭП)
Трансформаторные
подстанции (ТП)
Преобразователи с
движущимися частями
Диоды
Тиристоры
Прочие
устройства
Неуправл.
Управляемые
Устройства защиты
переключения и коммутации
(Щиты ~I и =I, АВР, заземление,
предохранители, автом. выключ.)
ТЭС
Дизель-генераторные
агрегаты (ДГА)
Ядерный
распад
Солнце
Атомные
батареи
Солнечные
батареи
Топливные элементы
Термогенераторы
Статические преобразователи
Выпрямители
Мотор-генераторы
Одноякорные
преобразователи
Топливо
~I =I
Инверторы
ИБП
Конверторы
=I ~I
=IU1 =IU2
Источники
бесперебойного питания
Преобразователи частоты
If1 If2
Газотроны
Ртутные колбы
П/п вентили
Кинотронные
Плохой ~I хороший~I
изменение качества
Трансформаторы
Сх.выпрямления
Устройства контроля и
управления
Устройства
сигнализации
(Контроллеры. микропроцессоры)
(светодиоды, звонки)
Фильтры
Стабилизаторы
Устройства
дистанционного
питания

21. Основные определения

• Источники энергии (ИЭ) : вода, ветер, солнце, топливо,
ядерный распад, химические вещества.
• Источники электрической энергии – это преобразователи
различных видов энергии в электрическую.
Различают 2 вида источников ЭЭ:
• Первичные источники электрической энергии (ПИЭЭ) - это
преобразователи различных видов энергии в
электрическую (тепловые, гидро, атомные электростанции,
солнечные батареи, химические источники тока).
• Вторичные источники электроэнергии (ВИЭЭ) – это
преобразователи, которые превращают электрическую
энергию одного вида в электрическую энергию другого вида
(выпрямители ~I → =I).

22. Основные определения

• ПУЭ - Правила устройства электроустановок
содержат определения, область применения и
общие указания по устройству электроустановок,
выбору проводников и электрических аппаратов.
• ЭУ - электроустановкой называется
совокупность машин, аппаратов, линий и
вспомогательного оборудования (вместе с
сооружениями и помещениями, в которых они
установлены), предназначенных для
производства, преобразования, трансформации,
передачи, распределения электрической энергии
и преобразования ее в другой вид энергии.

23. Основные определения

• Потребителем электрической
энергии называется электроприемник
или группа электроприемников,
объединенных технологическим
процессом и размещающихся на
определенной территории.
• Приемником электрической энергии
(электроприемником) называется
аппарат, агрегат, механизм,
предназначенный для преобразования
электрической энергии в другой вид
энергии.