Prenos električne energije iz elektrarne do odjemalca

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Od neposrednih virov proizvodnje do potrošnika električna energija prehaja skozi številne tehnološke točke. Hkrati so v tej infrastrukturi bistveni njeni nosilci v obliki vodov z vodniki. V mnogih pogledih tvorijo večnivojski in kompleksen sistem prenosa električne energije, kjer je končni člen odjemalec.

Od kod prihaja elektrika?

Na prvi stopnji celotnega procesa oskrbe z energijo pride do proizvodnje, to je proizvodnje električne energije. Za to se uporabljajo posebne postaje, ki proizvajajo energijo iz drugih virov. Kot slednje lahko uporabimo toploto, vodo, sončno svetlobo, veter in celo zemljo. V vsakem primeru se uporabljajo generatorske postaje, ki pretvarjajo naravno ali umetno proizvedeno energijo v električno. To so lahko tradicionalne jedrske ali termoelektrarne ter vetrnice s soncembaterije. Za prenos električne energije do večine porabnikov se uporabljajo le tri vrste postaj: jedrske elektrarne, termoelektrarne in hidroelektrarne. Skladno s tem jedrske, toplotne in hidrološke naprave. Proizvajajo okoli 75-85 % energije po vsem svetu, čeprav je zaradi gospodarskih in predvsem okoljskih dejavnikov vse večji trend zniževanja tega kazalnika. Tako ali drugače, prav te glavne elektrarne proizvajajo energijo za njen nadaljnji prenos do potrošnika.

Omrežja za prenos električne energije

Prevoz proizvedene energije izvaja omrežna infrastruktura, ki je kombinacija različnih električnih inštalacij. Osnovna struktura za prenos električne energije do odjemalcev vključuje transformatorje, pretvornike in transformatorske postaje. Toda vodilno mesto v njem zasedajo daljnovodi, ki neposredno povezujejo elektrarne, vmesne instalacije in porabnike. Hkrati se lahko omrežja med seboj razlikujejo – zlasti po namenu:

• Javna omrežja. Oskrba gospodinjskih, industrijskih, kmetijskih in prometnih objektov.
• Omrežne komunikacije za avtonomno napajanje. Zagotavljanje napajanja avtonomnim in mobilnim objektom, ki vključujejo letala, ladje, nehlapljive postaje itd.
• Omrežja za napajanje objektov, ki izvajajo posamezne tehnološke operacije. V istem proizvodnem objektu se lahko poleg glavne oskrbe z električno energijo zagotovi vod za vzdrževanje delovanja določenegaoprema, transporter, inženirski obrat itd.
• Kontaktirajte napajalne linije. Omrežja, zasnovana za dovajanje električne energije neposredno v premikajoča se vozila. To velja za tramvaje, lokomotive, trolejbuse itd.

Razvrstitev prenosnih omrežij po velikosti

Največja so hrbtenična omrežja, ki povezujejo vire proizvodnje energije s središči porabe po državah in regijah. Za takšne komunikacije je značilna visoka moč (v količini gigavatov) in napetost. Na naslednji stopnji so regionalna omrežja, ki so odcepi glavnih prog in imajo posledično manjše odcepe. Po takih kanalih se električna energija prenaša in distribuira v mesta, regije, velika prometna vozlišča in oddaljena polja. Čeprav se omrežja tega kalibra lahko pohvalijo z visoko močjo, njihova glavna prednost ni v količini oskrbe z energetskimi viri, temveč v transportni razdalji.

Na naslednji ravni so regionalna in notranja omrežja. Večinoma opravljajo tudi funkcije distribucije energije med določenimi porabniki. Okrožni kanali se napajajo neposredno iz regionalnih in služijo conam urbanih blokov in vaškim omrežjem. Kar zadeva notranja omrežja, razporejajo energijo znotraj četrti, vasi, tovarne in manjših objektov.

Postaje v napajalnih omrežjih

Med ločenimi segmenti daljnovodov so vgrajeni transformatorji v obliki transformatorskih postaj. Njihova glavna naloga je povečati napetost v ozadju zmanjšanja toka. Obstajajo tudi nastavitve za znižanje, ki zmanjšajo indikator izhodne napetosti v pogojih naraščajoče jakosti toka. Potreba po takšni regulaciji parametrov električne energije na poti do odjemalca je določena s potrebo po kompenziranju izgub na aktivni upor. Dejstvo je, da se prenos električne energije izvaja po žicah z optimalnim prečnim prerezom, ki ga določata izključno odsotnost koronskega razelektritve in jakost toka. Nezmožnost nadzora drugih parametrov vodi do potrebe po dodatni krmilni opremi v obliki istega transformatorja. Obstaja pa še en razlog, zakaj bi se morala napetost povečati na račun transformatorske postaje. Višji kot je ta indikator, daljša je morda razdalja prenosa energije ob ohranjanju visokega potenciala moči.

Lastnosti digitalnih transformatorjev

Sodobna vrsta podpostaje, omogoča digitalni nadzor. Torej standardni transformator te vrste predvideva vključitev naslednjih komponent:

• Operativna kontrolna soba. Operativno osebje preko posebnega terminala, ki je povezan preko oddaljene (včasih brezžične) povezave, nadzoruje delovanje postaje v težkih in običajnih načinih. Lahko se prijavipomožne naprave avtomatike, hitrost prenosa ukazov pa se giblje od nekaj minut do ur.
• Kontrolna enota proti sili. Ta modul se aktivira v primeru močnih motenj na liniji. Na primer, če prenos električne energije od elektrarne do porabnika poteka v pogojih prehodnih elektromehanskih procesov (z nenadnim izklopom lastne moči, generatorja, znatnim padcem obremenitve itd.).
• Relejna zaščita. Praviloma avtomatski modul z neodvisnim napajanjem, katerega seznam nalog vključuje lokalni nadzor elektroenergetskega sistema s hitrim odkrivanjem in izolacijo okvarjenih delov omrežja.

Pomožne električne instalacije na daljnovodih

Podpostaja poleg transformatorskega bloka predvideva prisotnost ločilnikov, ločilnikov, merilnih in drugih pomožnih naprav. Niso neposredno povezani s krmilnim kompleksom in delujejo privzeto. Vsaka od teh naprav je zasnovana za izvajanje določenih nalog:

• Odklopnik odpre/zapre napajalni tokokrog, če napajalne žice niso obremenjene.
• Ločilnik samodejno izklopi transformator iz omrežja za čas, ki je potreben za zasilno delovanje postaje. Za razliko od krmilnega modula se v tem primeru prehod v zasilno fazo delovanja izvede mehansko.
• Merilne naprave določajo vektorje napetosti in toka, pri katerih se električna energija prenaša od vira do porabnika vdoločen čas. To so tudi avtomatska orodja, ki podpirajo obračunavanje meroslovnih napak.

Težave pri prenosu električne energije

Pri organizaciji in upravljanju napajalnih omrežij se pojavljajo številne težave tehnične in ekonomske narave. Na primer, že omenjene tokovne izgube moči zaradi upora v vodnikih veljajo za najpomembnejši tovrstni problem. Ta faktor kompenzira transformatorska oprema, vendar pa potrebuje vzdrževanje. Tehnično vzdrževanje omrežne infrastrukture, preko katere se električna energija prenaša na daljavo, je načeloma drago. Zahteva tako materialne kot organizacijske stroške virov, kar na koncu vpliva na zvišanje tarif za porabnike energije. Po drugi strani pa najnovejša oprema, materiali za vodnike in optimizacija kontrolnih procesov še vedno omogočajo znižanje dela obratovalnih stroškov.

Kdo je porabnik električne energije?

Potrebe za oskrbo z energijo v veliki meri določa potrošnik. In v tej vlogi lahko delujejo proizvodna podjetja, javna podjetja, transportna podjetja, lastniki podeželskih koč, prebivalci večstanovanjskih mestnih stavb itd. Glavno razliko med različnimi skupinami potrošnikov lahko imenujemo moč njegovega napajalnega voda. Po tem merilu so lahko vsi kanali za prenos električne energije do odjemalcev različnih skupinrazdeljen na tri vrste:

• Do 5 MW.
• Od 5 do 75 MW.
• Od 75 do 1 tisoč MW.

Sklep

Seveda bo zgornja infrastruktura za oskrbo z energijo nepopolna brez neposrednega organizatorja procesov distribucije energetskih virov. Udeleženci veleprodajnega energetskega trga, ki imajo ustrezno licenco izvajalca, nastopajo kot dobaviteljsko podjetje. Z energetsko prodajno organizacijo ali drugim dobaviteljem, ki jamči dobavo v določenem obračunskem obdobju, se sklene pogodba za storitve prenosa električne energije. Hkrati so lahko naloge vzdrževanja in upravljanja omrežne infrastrukture, ki zagotavlja določen potrošniški predmet po pogodbi, v oddelku popolnoma druge organizacije tretjih oseb. Enako velja za vir proizvodnje energije.