Sähkön siirto voimalaitokselta kuluttajalle

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Sähköenergia kulkee monien teknisten pisteiden läpi suorista tuotantolähteistä kuluttajalle. Samanaikaisesti sen kantolaitteet itse johtimien muodossa ovat välttämättömiä tässä infrastruktuurissa. Ne muodostavat monella tapaa monitasoisen ja monimutkaisen sähkönsiirtojärjestelmän, jossa kuluttaja on viimeinen linkki.

Mistä sähkö tulee?

Energian kokonaisprosessin ensimmäisessä vaiheessa tapahtuu sähköntuotanto eli sähkön tuotanto. Tätä varten käytetään erikoisasemia, jotka tuottavat energiaa muista lähteistään. Jälkimmäisenä voidaan käyttää lämpöä, vettä, auringonvaloa, tuulta ja jopa maata. Kussakin tapauksessa käytetään generaattoriasemia, jotka muuttavat luonnollista tai keinotekoisesti tuotettua energiaa sähköksi. Nämä voivat olla perinteisiä ydin- tai lämpövoimaloita ja aurinkovoimalla varustettuja tuulimyllyjäparistot. Sähkön siirtoon useimmille kuluttajille käytetään vain kolmen tyyppisiä asemia: ydinvoimalaitoksia, lämpövoimaloita ja vesivoimalaitoksia. Näin ollen ydin-, lämpö- ja hydrologiset laitokset. Ne tuottavat noin 75–85 % maailmanlaajuisesta energiasta, vaikkakin taloudellisista ja erityisesti ympäristötekijöistä johtuen tämän indikaattorin laskusuuntaus on kasvava. Tavalla tai toisella nämä päävoimalaitokset tuottavat energiaa sen siirtämiseksi edelleen kuluttajalle.

Sähköenergian siirtoverkot

Tuotetun energian kuljetus tapahtuu verkkoinfrastruktuurilla, joka on yhdistelmä erilaisia sähköasennuksia. Sähkön kuluttajille siirron perusrakenne sisältää muuntajat, muuntimet ja sähköasemat. Mutta johtava paikka siinä on voimalinjoilla, jotka yhdistävät suoraan voimalaitokset, väliasennukset ja kuluttajat. Samaan aikaan verkot voivat erota toisistaan - erityisesti tarkoituksen mukaan:

• Julkiset verkot. Toimita kotitalous-, teollisuus-, maatalous- ja kuljetustiloja.
• Verkkoviestintä autonomista virtalähdettä varten. Tarjoa virtaa autonomisille ja liikkuville objekteille, kuten lentokoneille, laivoille, haihtumattomille asemille jne.
• Verkot yksittäisiä teknisiä toimintoja suorittavien laitosten virransyöttöön. Samaan tuotantolaitokseen voidaan pääsähkönsyötön lisäksi järjestää linja, joka ylläpitää tietyn tuotantolaitoksen toimivuutta.laitteet, kuljetin, konepaja jne.
• Ota yhteyttä virtajohtoihin. Verkot, jotka on suunniteltu toimittamaan sähköä suoraan liikkuviin ajoneuvoihin. Tämä koskee raitiovaunuja, vetureita, johdinautoja jne.

Siirtoverkkojen luokittelu koon mukaan

Suurimmat ovat runkoverkot, jotka yhdistävät energiantuotantolähteet kulutuskeskuksiin maiden ja alueiden välillä. Tällaisille kommunikaatioille on ominaista suuri teho (gigawattien määrässä) ja jännite. Seuraavalla tasolla ovat alueelliset verkot, jotka ovat haaroja päälinjoista ja joilla on puolestaan itse pienempiä sivuhaaroja. Tällaisten kanavien kautta sähköä siirretään ja jaetaan kaupunkeihin, alueisiin, suuriin liikennekeskuksiin ja syrjäisille kentälle. Vaikka tämän kaliiperin verkot voivat ylpeillä korkealla teholla, niiden tärkein etu ei ole energiaresurssien määrä, vaan kuljetusetäisyys.

Seuraavalla tasolla ovat alueelliset ja sisäiset verkot. Suurimmaksi osaksi ne suorittavat myös energian jakamisen tiettyjen kuluttajien kesken. Aluekanavia syötetään suoraan alueellisista kanavista, jotka palvelevat korttelivyöhykkeitä ja kyläverkkoja. Mitä tulee sisäisiin verkkoihin, ne jakavat energiaa korttelin, kylän, tehtaan ja pienempien kohteiden sisällä.

Sähköverkkojen sähköasemat

Sähkönsiirtolinjojen eri segmenttien väliin asennetaan muuntajat sähköasemien muodossa. Niiden päätehtävänä on lisätä jännitettä virran laskun taustalla. Ja siellä on myös alennusasetuksia, jotka vähentävät lähtöjännitteen ilmaisinta virranvoimakkuuden kasvaessa. Tällaisen sähköparametrien säätelyn tarve matkalla kuluttajalle määräytyy tarpeen kompensoida aktiivisen vastuksen häviöt. Tosiasia on, että sähkön siirto tapahtuu johtojen kautta, joilla on optimaalinen poikkipinta-ala, joka määräytyy yksinomaan koronapurkauksen puuttumisen ja virran voimakkuuden perusteella. Muiden parametrien ohjaamisen mahdottomuus johtaa lisäsäätölaitteiden tarpeeseen saman muuntajan muodossa. Mutta on toinenkin syy, miksi jännitteen pitäisi nousta sähköaseman kustannuksella. Mitä korkeampi tämä indikaattori, sitä kauempana kenties on energiansiirron etäisyys säilyttäen samalla korkea tehopotentiaali.

Digitaalisten muuntajien ominaisuudet

Modernityyppinen sähköasema, mahdollistaa digitaalisen ohjauksen. Joten tämän tyyppinen vakiomuuntaja mahdollistaa seuraavien komponenttien sisällyttämisen:

• Toimintavalvomo. Käyttöhenkilöstö ohjaa etäyhteydellä (joskus langattomalla) liitetyn erikoispäätteen kautta aseman toimintaa raskaassa ja normaalitilassa. Voi hakeaautomaation apulaitteet, ja komentojen lähetysnopeus vaihtelee useista minuuteista tunteihin.
• Anti-hätäohjausyksikkö. Tämä moduuli aktivoituu, jos linjalla on voimakkaita häiriöitä. Esimerkiksi, jos sähkön siirto voimalaitokselta kuluttajalle tapahtuu ohimenevien sähkömekaanisten prosessien olosuhteissa (oman tehon äkillinen sammutus, generaattori, merkittävä kuormituksen lasku jne.).
• Releen suojaus. Pääsääntöisesti automaattinen moduuli itsenäisellä virtalähteellä, jonka tehtävälistaan kuuluu sähköjärjestelmän paikallinen ohjaus tunnistamalla ja eristämällä nopeasti vialliset verkon osat.

Sähköjohtojen lisäasennukset

Sähköasemalla on muuntajalohkon lisäksi käytettävissä erottimet, erottimet, mittaus- ja muut lisälaitteet. Ne eivät liity suoraan ohjauskompleksiin ja toimivat oletusarvoisesti. Jokainen näistä asennuksista on suunniteltu suorittamaan tiettyjä tehtäviä:

• Erotin avaa/sulkee virtapiirin, jos virtajohdoissa ei ole kuormitusta.
• Erotin katkaisee muuntajan automaattisesti verkosta ajaksi, joka tarvitaan sähköaseman hätäkäyttöön. Toisin kuin ohjausmoduulissa, siirtyminen hätätilan toiminnan vaiheeseen tapahtuu tässä tapauksessa mekaanisesti.
• Mittauslaitteet määrittävät jännite- ja virtavektorit, joilla sähkö siirtyy lähteestä kuluttajalletietty ajankohta. Nämä ovat myös automaattisia työkaluja, jotka tukevat metrologisten virheiden kirjanpitoa.

Ongelmia sähköenergian siirrossa

Virransyöttöverkkoja organisoitaessa ja käytössä on monia teknisiä ja taloudellisia vaikeuksia. Esimerkiksi jo mainittuja virran tehohäviöitä johtimien resistanssista pidetään tärkeimpänä tämänk altaisena ongelmana. Tämän tekijän kompensoivat muuntajalaitteet, mutta se puolestaan vaatii huoltoa. Verkkoinfrastruktuurin tekninen ylläpito, jonka kautta sähköä siirretään etänä, on periaatteessa kallista. Se vaatii sekä materiaali- että organisaatioresurssikustannuksia, mikä viime kädessä vaikuttaa energiankuluttajien tariffien nousuun. Toisa alta uusimmat laitteet, johtimien materiaalit ja ohjausprosessien optimointi mahdollistavat edelleen osan käyttökulujen pienentämisen.

Kuka on sähkön kuluttaja?

Kuluttaja määrää suurelta osin energiansaannin vaatimukset. Ja tässä ominaisuudessa voivat toimia teollisuusyritykset, yleishyödylliset laitokset, kuljetusyritykset, maalaistalojen omistajat, monikerroksisten kaupunkitalojen asukkaat jne. Suurin ero eri kuluttajaryhmien välillä voidaan kutsua sen syöttölinjan tehoksi. Tämän kriteerin mukaan kaikki sähkön siirtokanavat eri ryhmiin kuuluville kuluttajille voivat ollajaettu kolmeen tyyppiin:

• Jopa 5 MW.
• 5 - 75 MW.
• 75-1000 MW.

Johtopäätös

Yllä oleva energiahuoltoinfrastruktuuri on tietysti epätäydellinen ilman energiaresurssien jakeluprosessien suoraa järjestäjää. Toimitusyhtiönä toimivat energian tukkumarkkinoiden toimijat, joilla on asianmukainen toimittajalupa. Sähkönsiirtopalvelusopimus tehdään energian myyntiorganisaation tai muun toimittajan kanssa, joka takaa toimituksen määritellyn laskutusajan sisällä. Samaan aikaan verkkoinfrastruktuurin ylläpito- ja käyttötehtävät, joka tarjoaa tietyn sopimuksen mukaisen kuluttajakohteen, voivat olla täysin toisen kolmannen osapuolen organisaation osastolla. Sama koskee energiantuotantolähdettä.