Как осуществляется передача электроэнергии от электростанции к потребителю?

Коротко: генерация → подъём напряжения → магистральные линии → понижение на подстанциях → распределительные сети → ввод в здание → счётчик и защита → розетки/оборудование. Ниже — что происходит на каждом этапе.

1) Генерация на электростанции
Турбогенератор (ТЭЦ, АЭС, ГЭС, ВИЭ) вырабатывает трёхфазное переменное напряжение порядка 6–27 кВ, 50 Гц (в некоторых странах 60 Гц). На шинах станции стоят выключатели, измерение, релейная защита и автоматика.

2) Повышающий трансформатор
Чтобы снизить потери в линиях (они растут как I²R), ток уменьшают, а напряжение повышают — через блочный/станционный трансформатор до уровней магистральной сети: обычно 110/220/330/400/500/750 кВ (на практике используются разные классы в зависимости от страны и схемы сети).

3) Передача по магистральным ЛЭП
Энергия идёт по высоковольтным линиям:

• ВЛ (воздушные линии) на стальных/ЖБ опорах с алюминиевыми проводами (часто ACSR). Учитывают коронные потери, грозозащиту тросами, гальваническую устойчивость, расстояние до земли/сооружений.

• Кабельные ВЛ применяются в городах и при переходах; дороже и сложнее охлаждаются.

• HVDC (высоковольтный постоянный ток) используют для очень больших расстояний, подводных кабелей и “сшивки” несинхронных энергосистем. В начале и конце стоят преобразовательные подстанции (AC↔DC).

4) Узловые подстанции (высокое напряжение)
На 220–110 кВ энергию принимают, коммутируют и распределяют. Здесь:

• понижают напряжение (например, 220→110→35/20/10 кВ);

• секционируют и “кольцуют” сети для надёжности (критерий N-1 — отказ любого одного элемента не должен выключать потребителя);

• управляют напряжением трансформаторами с РПН (регулирование под нагрузкой);

• компенсируют реактивную мощность (конденсаторные батареи, реакторы, SVC/STATCOM);

• защищают сеть (дифференциальная, дистанционная защита, АВР, АЧР), ведут диспетчерский контроль (SCADA/EMS).

5) Распределительные сети (среднее напряжение)
Дальше энергия идёт по сетям среднего напряжения — обычно 6/10/20/35 кВ. Схемы бывают радиальные (проще и дешевле) и петлевые/кольцевые (выше надёжность). В городах это чаще кабельные линии, в пригородах — воздушные.

6) Трансформаторные подстанции у потребителя
Перед домами/кварталами/предприятиями стоят ТП/КТП, где напряжение понижают до низковольтного уровня 0,4 кВ (трёхфазные 400/230 В). Здесь же — учёт и аппараты защиты на стороне НН.

7) Ввод в здание и внутренняя сеть
От ТП к зданию проходит ввод (кабель/воздушка), затем:

• вводной распределительный щит, коммерческий счётчик (часто “умный”), автоматический выключатель, УЗО/дифавтоматы;

• распределение по фазам, группам, этажам;

• у квартир и офиса — 230 В однофазно, у производств — 400 В трёхфазно для мощных двигателей и технологических нагрузок.

8) Обеспечение качества и баланса
Система в целом поддерживает частоту и напряжение:

• первичное/вторичное/третичное регулирование мощности на электростанциях, автоматические регуляторы возбуждения;

• регулирование напряжения РПН и устройств FACTS, поддержка cosφ;

• противоаварийная автоматика и оперативно-диспетчерское управление;

• резервирование питания: две независимые линии, секционирование шин, ИБП/ДГУ у критичных потребителей.

Зачем вообще так сложно?
Главная идея — передавать на высоком напряжении, распределять на среднем, потреблять на низком. Это минимизирует потери и стоимость сети при сохранении надёжности и качества электроэнергии у конечного пользователя.

Итого, путь выглядит так: генератор (6–27 кВ) → повышающий трансформатор → ЛЭП ВН (110–750 кВ или HVDC) → понижающая подстанция (до 35/20/10 кВ) → распределительные линии → местная ТП (до 0,4 кВ) → ввод, счётчик, защита → розетки и оборудование.