Немножко накипело)
В СМИ тема электроэнергетики сейчас всплывает достаточно часто, поэтому по телевизору/в интернете постоянно озвучиваются/мелькают всякие вольты, ватты со всякими приставками, а также их сокращения - кВ, МВт, кВт*ч, МВт/час… Частенько в них путаются профессионалы, а что уж говорить о любителях, которыми являются абсолютное большинство журналистов. Давайте попробуем разобраться, что из этого есть что.
Для начала разберёмся с приставками. Все мы в курсе единиц длины – миллиметров, сантиметров, километров; массы – миллиграммов и килограммов; площади – гектар. Люди, знакомые с компьютером, слышали про мега-, гига- и даже терабайты. Так вот, все эти милли-, санти-, гекто-, кило-, мега-, гига- и тера- - это приставки, показывающие отношение заявленной единицы к эталонной (метру, грамму, ару и байту соответственно), т.е. во сколько раз она больше или меньше. Говоря проще, приставки – это некий множитель, например, кило – это тысяча, т.е. километр – это тысяча метров. Для удобства конвертации единиц, эти множители являются степенями числа 10.
Исключение составляют единицы измерения информации – биты и байты. Так как в основе компьютерной техники лежит двоичная система измерения, то и приставки основаны на степенях числа 2. Например, кило- - это 2 в степени 10, т.е. 1024, а не обычная тысяча, мега- 2 в степени 20, 1048576, а не миллион, и так далее.
Наиболее ходовыми являются степени -6, -3…3, 6, 9, а именно:
-6, микро-, 0,000001, обозначается «мк-»;
-3, милли-, 0,001, «м-»;
-2, санти-, 0,01, «с-»;
-1, деци-, 0,1, «д-»;
1, дека-, 10, «да-», уже не часто встречающееся, но многим знакомое по единице «декалитр»;
2, гекто-, 100, «г-», тоже вроде бы не знакомое, если не знать про «гектар»;
3, кило-, 1000, «к-»;
6, мега-, 1000000, «М-», именно большая буква, часто ошибаются, ставя маленькую, что на самом деле милли-;
9, гига-, 1000000000, «Г-», тоже самое, как и в паре мега-милли. Но эта ошибка попадается куда реже, по причине достаточно редкого применения обеих приставок;
12, тера-, 1000000000000, «Т-». На ней и закончим.
Теперь перейдём собственно к энергетике. Начнём с вольта, благо наверняка многие имели дело с ударами тока от жёстких до банального пощипывания языка от пальчиковой батарейки. Сами неприятные ощущения вызывает протекающий по телу электрический ток, а вот величину этого тока определяет напряжение, или разность потенциалов. Вот его-то и измеряют в вольтах.
Вольт (В, V) – единица электрического напряжения или разности потенциалов. Является одной из основных характеристик электрического оборудования, в частности, линии электропередач делят именно по вольтажу. Существует ряд стандартных напряжений, в России это – 12, 24, 36, 220, 660, 1000 В; 3, 6, 10, 15, 20, 35, 70, 110, 150, 220, 330, 400, 500 и 750 кВ.
Следующая единица тоже знакома большинству населения. Это ватт, единица мощности, она указывается для любого бытового оборудования. Взял вот банальный трёхрозеточный удлинитель.
Тут не только указана сама мощность – 1300 ватт (Вт), но и основные данные для его расчёта, потому что грубо электрическая мощность – это произведение напряжения (вольт, В) на силу тока (ампер, А): 220В*6А=1320ВА≈1300Вт.
Ватт (Вт, W) – единица мощности, как правило, в случае электроэнергии – активной мощности переменного тока. Наблюдательный читатель заметил, что в расчёте мелькнуло ещё одно сокращение – ВА, а в описании мощности добавилось слово «активной». Дело в том, что мощность даже в упрощённом виде состоит из двух частей – активной, потребляемой активным сопротивлением, и реактивной, потребляемой, соответственно, реактивным (индуктивным и емкостным) сопротивлением. Сумма этих частей называется полной мощностью. Соответственно, вольт-ампер (ВА, VA) – это единица этой самой полной мощности. Стоит отметить, что в отличии от ватта, вольт-ампер – это чисто электрическая величина. Почему рядовой обыватель с ней редко сталкивается? Всё просто – потому что он платит конкретно за ватты, а не вольт-амперы. Но найти обозначение ВА тоже достаточно легко – дело в том, что для элементов питающей сети важна именно полная мощность, поэтому, например, номинальную мощность силовых трансформаторов описывают именно в вольт-амперах, поэтому на воротах ближайшей к дому трансформаторной подстанции легко можно обнаружить надпись типа «630 кВА». Иногда ВА попадаются и на бытовой технике. Да и пропускную способность ВЛ обычно оценивают именно в вольт-амперах.
Для любопытных добавлю, что для единицы измерения реактивной мощности с названием мудрить не стали – она называется вольт-ампер реактивный (ВАр).
Раз уж упомянул о трансформаторах, то сразу отмечу – у них есть ряд стандартных номинальных мощностей: 6,3, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000 кВА, 1,6, 2,5, 6,3, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250 МВА. А вот у ВЛ такого ряда нет, они нормируются только напряжением, а пропускная способность линии – вещь сильно зависимая от конкретного конструктива, условий прохождения и даже соседства других линий.
Вольт-амперы в ходу обычно в профессиональной среде. Поэтому ходовым обозначением мощности является ватт, чем, кстати, не брезгует и ваш покорный слуга. Так что, если хотите блеснуть, говорите вольт-ампер (если уверены, конечно, что это именно он), а если хотите, что поняли – ватт…
Именно мощность оплачивает потребитель при подключении к сетям: рядовой – активную, а вот потребитель посложнее – и реактивную. Но потом он начинает оплачивать фактически потреблённую электрическую энергию, у которой есть собственная единица измерения – киловатт-час (кВт*ч). Получает киловатт*час электроэнергия, как ни сложно догадаться, произведением мощности (как правило, средней активной) на время.
И чтобы сразу закрыть один момент. Хорошим показателем некомпетентности (или как минимум невнимательности) источника информации является путаница обозначений кВт*ч и кВт/ч. Как ни странно, такая единица тоже имеется, но к энергии она имеет достаточно опосредованное отношение – это скорость строительства электростанций, но, как правило, используется более крупная – МВт/год.
Ну а теперь попробуем понять масштаб этих всех единиц. Безопасным напряжением (не способным убить человека) считается 25 В. Но для большинства населения Земли, знакомого с электричеством, более привычным напряжением является напряжение бытовой электросети, для России - 220 В. Это фазное напряжение стандартной трёхфазной сети 220/380 В, где 380 В (часто пишут 0,4 кВ) – это линейное (межфазное) напряжение. Его тоже можно повстречать, даже не выходя из дома, например, на кухнях с выделенной трёхфазной розеткой или в банальном этажном распределительном щитке. Раз уж зашли на кухню – мощность электрического чайника можно оценить в 1,5-2 кВт. Соответственно, 1 кВт*ч он потребит за 30-40 минут. Квартира в обычной советской хрущёвке оценивалась в 1,5 кВт (с газификацией) или 4 кВт (без), сейчас (с микроволновками, духовыми шкафами, стиральными машинами и т.д.), естественно, такая мощность ни о чём. Оценить расход электроэнергии на современную квартиру каждый может по собственной платёжке.
Выйдем из дома на улицу. Житель села или небольшого города может пронаблюдать, как осуществляется его электроснабжение визуально – по воздушным линиям 0,4 кВ (обычным – ВЛ, или с изолированными проводами – ВЛИ). Обитатель городов посерьёзнее такой возможности лишён - как правило, в крупных городах превалируют электрические кабели, и первым из более-менее серьёзных энергообъектов, которые он может встретить, являются БКТП.
Сельчанин тоже может найти подобную подстанцию, пройдя вдоль ВЛ 0,4 кВ до её начала. Правда, сельские ТП обычно поменьше и попроще.
Хотя в Союзе любили и вот таких двухэтажных монстриков.
Трансформаторные подстанции имеют номинальный ряд мощностей, как ни странно, полностью совпадающий с таковым для трансформаторов в диапазоне до 1 МВт, редко больше. С ростом ответственности нагрузки появляются двухтрансформаторные ТП. Потребление таких подстанций, конечно же, зависит от мощности и степени загрузки, но порядок цифр понятен, сельская КТП в 25 кВА потребляет за год что-то около 100 тысяч кВт*ч (или 100 МВт*ч), городская БКТП 2х500 кВА – пять миллионов кВт*час (5000 МВт*ч или 5 ГВт*ч).
На этом этап низкого напряжения заканчивается, начинается высокое напряжение, обычно 6 или 10 кВ (крайне редко 3, а в Калининградской области – 15 кВ). Горожанину с ним не везёт – в крупных городах это опять же кабели. А вот сельчанин может увидеть, что от ТП (точнее к ней) идёт воздушная линия (обычная – ВЛ, или с защищёнными проводами – ВЛЗ).
Только вот длина её уже измеряется километрами. Но если всё-таки проявить настойчивость, то в начале обнаружится электрическая подстанция, обычно, 35 или 110 (редко 150 или 220) кВ.
Горожанин тоже может это увидеть, а в совсем уж крупных городах может посмотреть на закрытые электрические подстанции, где даже линии 35-110-220-330 кВ выполнены кабелем…
На этом этапе подскакивают на порядок (а то и несколько) все параметры. Мощность таких подстанций (а они уже, как правило, все двухтрансформаторные) варьируется от 2х6,3 МВА до 2х100 МВА (и даже мощнее), а потребление измеряется уже десятками и сотнями тысяч МВт*час (или десятками и сотнями ГВт*час). Например, ПС 110/10 кВ мощностью 2х63 МВА за год вполне может употребить 300000000 кВт*час (300 ГВт*ч).
Для дальнейшего шага ног уже точно не хватит, потребуется автомобиль. По линиям 35-110-150 кВ мы может добраться до подстанций 220-330 кВ, которые являются основными центрами питания (в России наиболее массово представлены подстанции 220 кВ, на Украине – 330 кВ). Их уровень потребления – тысячи ГВт*ч в год (или единицы ТВт*ч).
Ну а дальше, по линиям 220-330 кВ мы можем добраться до опорной сети 500-750 кВ…
Такие подстанции, как правило, располагаются на удалении от крупных городов (исключение – гигантская Москва, внутри МКАДа располагается аж три ПС 500 кВ).
У подстанций опорной сети уровень потребления весьма различен – бывают подстанции, обслуживающие промышленные центры на десятки ТВт*ч, и бывают и практически распределительные пункты без серьёзного потребления. Между собой они перевязываются линиями 500-750 кВ (в России основным напряжением является 500 кВ, 750 кВ распространены только на Северо-западе и Западе (вдоль границ с Белоруссией и Украиной).
По оперативным данным АО «СО ЕЭС» потребление электроэнергии в Единой энергосистеме России в 2021 году составило 1090,4 млрд кВт*ч (это 1090,4 ТВт*ч или 1,09 петаватт*ч).
И в качестве вывода. Ещё одной единице измерения электрических сетей, амперу, единице силы тока, повезло – его практически ни с чем не путают. Нет ни созвучных конкурентов, ни особого распространения, так как единицы мощности более информативны. Хотя, на тех же розетках, как правило, нагрузку дают и в амперах…
