Prenos elektriny z elektrárne k spotrebiteľovi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Od priamych zdrojov výroby až po spotrebiteľa prechádza elektrická energia mnohými technologickými bodmi. Zároveň sú v tejto infraštruktúre podstatní jeho samotní nosiči v podobe vedení s vodičmi. V mnohých ohľadoch tvoria viacúrovňový a komplexný systém prenosu elektriny, kde spotrebiteľ je konečným článkom.

Odkiaľ pochádza elektrina?

V prvej fáze celkového procesu zásobovania energiou nastáva výroba, teda výroba elektriny. Na to slúžia špeciálne stanice, ktoré vyrábajú energiu z jej iných zdrojov. Teplo, voda, slnečné svetlo, vietor a dokonca aj zem môžu byť použité ako posledné. V každom prípade sa používajú generátorové stanice, ktoré premieňajú prírodnú alebo umelo vyrobenú energiu na elektrickú energiu. Môžu to byť tradičné jadrové alebo tepelné elektrárne a veterné mlyny so solárnou energioubatérie. Na prenos elektriny k väčšine spotrebiteľov sa používajú iba tri typy staníc: jadrové elektrárne, tepelné elektrárne a vodné elektrárne. V súlade s tým jadrové, tepelné a hydrologické zariadenia. Celosvetovo vytvárajú asi 75 – 85 % energie, aj keď v dôsledku ekonomických a najmä environmentálnych faktorov narastá trend znižovania tohto ukazovateľa. Tak či onak, práve tieto hlavné elektrárne vyrábajú energiu na jej ďalší prenos k spotrebiteľovi.

Siete na prenos elektrickej energie

Dopravu vyrobenej energie zabezpečuje sieťová infraštruktúra, ktorá je kombináciou rôznych elektroinštalácií. Základná štruktúra na prenos elektriny spotrebiteľom zahŕňa transformátory, meniče a rozvodne. Vedúce miesto v ňom však zaujímajú elektrické vedenia, ktoré priamo spájajú elektrárne, medziinštalácie a spotrebiteľov. Zároveň sa siete môžu navzájom líšiť - najmä účelom:

• Verejné siete. Zásobovanie domácností, priemyselných, poľnohospodárskych a dopravných zariadení.
• Sieťová komunikácia pre autonómne napájanie. Poskytujte napájanie autonómnym a mobilným objektom, medzi ktoré patria lietadlá, lode, energeticky nezávislé stanice atď.
• Siete pre napájanie zariadení vykonávajúcich jednotlivé technologické operácie. V tom istom výrobnom zariadení môže byť okrem hlavnej dodávky elektriny zriadené aj vedenie na udržanie prevádzkyschopnosti konkrétnehozariadenie, dopravník, strojársky závod atď.
• Kontaktujte napájacie vedenia. Siete určené na dodávanie elektriny priamo do pohybujúcich sa vozidiel. Platí to pre električky, lokomotívy, trolejbusy atď.

Klasifikácia prenosových sietí podľa veľkosti

Najväčšie sú chrbtové siete spájajúce zdroje na výrobu energie s centrami spotreby naprieč krajinami a regiónmi. Takéto komunikácie sa vyznačujú vysokým výkonom (v množstve gigawattov) a napätím. Na ďalšej úrovni sú regionálne siete, ktoré sú odbočkami z hlavných tratí a majú zase menšie odnože. Prostredníctvom takýchto kanálov sa elektrina prenáša a distribuuje do miest, regiónov, veľkých dopravných uzlov a vzdialených polí. Aj keď sa siete tohto kalibru môžu pochváliť vysokým energetickým výkonom, ich hlavná výhoda nespočíva v objemovej dodávke energetických zdrojov, ale v prepravnej vzdialenosti.

Na ďalšej úrovni sú regionálne a interné siete. Z väčšej časti plnia aj funkcie distribúcie energie medzi konkrétnymi spotrebiteľmi. Okresné kanály sú napájané priamo z regionálnych, obsluhujú mestské blokové zóny a siete obcí. Pokiaľ ide o vnútorné siete, distribuujú energiu v rámci štvrte, dediny, továrne a menších objektov.

Rozvodne v napájacích sieťach

Medzi samostatnými segmentmi elektrických prenosových vedení sú inštalované transformátory vo formáte rozvodní. Ich hlavnou úlohou je zvýšiť napätie na pozadí poklesu prúdu. A existujú aj nastavenia zníženia, ktoré znižujú indikátor výstupného napätia v podmienkach zvyšujúcej sa sily prúdu. Potreba takejto regulácie parametrov elektriny na ceste k spotrebiteľovi je daná potrebou kompenzácie strát na aktívnom odpore. Faktom je, že prenos elektriny sa uskutočňuje drôtmi s optimálnou prierezovou plochou, ktorá je určená výlučne absenciou korónového výboja a silou prúdu. Nemožnosť ovládania iných parametrov vedie k potrebe dodatočného riadiaceho zariadenia vo forme rovnakého transformátora. Ale je tu ešte jeden dôvod, prečo by sa napätie malo zvyšovať na úkor rozvodne. Čím vyšší je tento ukazovateľ, tým väčšia je možno vzdialenosť prenosu energie pri zachovaní vysokého potenciálu výkonu.

Funkcie digitálnych transformátorov

Moderný druh rozvodne, umožňuje digitálne ovládanie. Takže štandardný transformátor tohto typu umožňuje zahrnutie nasledujúcich komponentov:

• Operačná kontrolná miestnosť. Obsluhujúci personál prostredníctvom špeciálneho terminálu pripojeného cez vzdialené (niekedy bezdrôtové) spojenie riadi prevádzku stanice v ťažkom a normálnom režime. Môže sa uplatniťpomocné zariadenia automatizácie a rýchlosť prenosu príkazov sa pohybuje od niekoľkých minút do hodín.
• Anti-núdzová riadiaca jednotka. Tento modul sa aktivuje v prípade silných porúch na linke. Napríklad, ak prenos elektriny z elektrárne k spotrebiteľovi prebieha v podmienkach prechodných elektromechanických procesov (s náhlym odstavením vlastnej energie, generátora, výrazným poklesom záťaže atď.).
• Reléová ochrana. Spravidla automatický modul s nezávislým napájaním, ktorého zoznam úloh zahŕňa lokálne ovládanie energetického systému rýchlou detekciou a izoláciou chybných častí siete.

Pomocné elektrické inštalácie na elektrických vedeniach

Trafostanica okrem transformátorového bloku zabezpečuje prítomnosť odpojovačov, odlučovačov, meracích a iných doplnkových zariadení. Nie sú priamo spojené s riadiacim komplexom a fungujú štandardne. Každá z týchto inštalácií je navrhnutá tak, aby vykonávala špecifické úlohy:

• Odpojovač otvára/zatvára napájací obvod, ak napájacie vodiče nie sú zaťažené.
• Oddeľovač automaticky odpojí transformátor od siete na čas potrebný na núdzovú prevádzku rozvodne. Na rozdiel od riadiaceho modulu sa v tomto prípade prechod do núdzovej fázy prevádzky vykonáva mechanicky.
• Meracie zariadenia určujú vektory napätia a prúdu, pri ktorých sa elektrina prenáša zo zdroja k spotrebiteľovi vkonkrétny časový bod. Sú to tiež automatické nástroje, ktoré podporujú účtovanie metrologických chýb.

Problémy pri prenose elektrickej energie

Pri organizácii a prevádzke napájacích sietí sa stretávame s mnohými ťažkosťami technického a ekonomického charakteru. Za najvýznamnejší problém tohto druhu sa považujú napríklad už spomínané straty prúdu v dôsledku odporu vo vodičoch. Tento faktor je kompenzovaný transformátorovým zariadením, ale potrebuje údržbu. Technická údržba sieťovej infraštruktúry, cez ktorú sa elektrina prenáša na diaľku, je v zásade nákladná. Vyžaduje si materiálne aj organizačné náklady na zdroje, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje zvýšenie taríf pre spotrebiteľov energie. Na druhej strane najnovšie zariadenia, materiály pre vodiče a optimalizácia riadiacich procesov stále umožňujú znížiť časť prevádzkových nákladov.

Kto je spotrebiteľom elektriny?

Požiadavky na dodávku energie do značnej miery určuje spotrebiteľ. A v tejto funkcii môžu pôsobiť výrobné podniky, verejné služby, dopravné spoločnosti, majitelia vidieckych chát, obyvatelia mestských budov s viacerými bytmi atď.. Hlavný rozdiel medzi rôznymi skupinami spotrebiteľov možno nazvať silou jeho napájacieho vedenia. Podľa tohto kritéria môžu byť všetky kanály prenosu elektriny spotrebiteľom rôznych skupínrozdelené do troch typov:

• Až 5 MW.
• Od 5 do 75 MW.
• Od 75 do 1 000 MW.

Záver

Vyššie uvedená infraštruktúra zásobovania energiou bude samozrejme neúplná bez priameho organizátora procesov distribúcie energetických zdrojov. Ako dodávateľská spoločnosť vystupujú účastníci veľkoobchodného trhu s energiou, ktorí majú príslušnú licenciu poskytovateľa. Zmluva o službách prenosu elektriny sa uzatvára s organizáciou predaja energie alebo iným dodávateľom, ktorý garantuje dodávku v stanovenom fakturačnom období. Zároveň môžu byť úlohy údržby a prevádzky sieťovej infraštruktúry, ktorá poskytuje konkrétny spotrebiteľský predmet na základe zmluvy, v oddelení úplne inej organizácie tretej strany. To isté platí pre zdroj výroby energie.