Co je elektrická síť?

Definice

Elektrická síť, také známá jako elektrická distribuční síť, je definována jako komplexní síť, která integruje jednotky pro výrobu, přenos a distribuci elektřiny. Její hlavní funkcí je umožnit přenos elektrické energie od zdrojů výroby k koncovým uživatelům. Významné množství elektřiny je přenášeno ze stanic pro výrobu elektřiny do centrálních bodů spotřeby napětím 220 kV nebo vyšším. Síť tvořená těmito vysokonapěťovými přenosovými linkami se nazývá super síť. Tato super síť pak dodává energii podpřenosové síti, která obvykle funguje s napětím 132 kV nebo nižším.

Typy elektrických sítí

Elektrárny v rámci elektrické sítě jsou často umístěny blízko zdrojů paliva, aby byly minimalizovány náklady na dopravu systému. To však obvykle znamená, že jsou umístěny daleko od hustě osídlených oblastí. Vysokonapěťová elektřina vyprodukovaná v těchto stanicích je snižována pomocí snižovacích transformátorů v podsíťových stanicích, než je distribuována spotřebitelům. Elektrické sítě lze hlavně rozdělit do dvou typů:

Regionální síť

Regionální síť je vytvořena propojením různých přenosových systémů v určité geografické oblasti prostřednictvím přenosových linek. Tento typ sítě slouží k optimalizaci distribuce a správy elektřiny na místní nebo regionální úrovni, což zajišťuje efektivní pokrytí potřeb oblasti v elektřině.

Národní síť

Národní síť vzniká propojením několika regionálních sítí. Poskytuje unifikovanou a rozsáhlou síť pro distribuci elektřiny po celé zemi, což umožňuje bezproblémový přenos elektřiny mezi různými regiony. Toto propojené systémy pomáhají vyrovnat nabídku a poptávku elektřiny po celé zemi, což zlepšuje celkovou stabilitu a spolehlivost sítě.

Důvody pro propojení sítí

Propojení elektrických sítí nabízí několik významných výhod. Umožňuje optimální využití energetických zdrojů a zajišťuje efektivní distribuci energie do různých oblastí. Propojení také zvyšuje bezpečnost dodávky elektřiny, protože poruchy v jedné části sítě mohou být vyrovnány elektřinou z jiných propojených oblastí.

Kromě toho propojení sítí přispívá k ekonomické efektivitě a spolehlivosti celkového energetického systému. Propojením výrobních stanic je možné snížit kapacitu rezervní výroby potřebnou v každé jednotlivé oblasti. Tento přístup sdílených zdrojů nejen snižuje náklady spojené s udržováním nadměrné rezervní výroby, ale také zlepšuje celkovou odolnost a výkon elektrické sítě.

Pokud dojde k náhlému nárůstu zátěže nebo ztrátě produkce elektřiny v určité zóně elektrické sítě, tato zóna může čerpat elektřinu z sousedních propojených oblastí. Pro zajištění spolehlivých propojení je však nezbytná určitá kapacita výroby, známá jako rotující rezerva. Rotující rezerva zahrnuje generátory, které pracují v normální rychlosti a jsou připraveny okamžitě poskytnout elektřinu, jakmile je potřeba.

Typy propojení

Propojení mezi elektrickými sítěmi lze hlavně rozdělit do dvou typů: HVAC (High Voltage Alternating Current) link a HVDC (High Voltage Direct Current) link.

HVAC (High Voltage Alternating Current) propojení

Při HVAC propojení jsou dva střídavé proudy (AC) spojeny prostřednictvím AC přenosové linky. Pro úspěšné propojení AC systémů je klíčové udržovat pečlivě kontrolovanou frekvenci na obou systémech. V systému 50 Hz, například, přijatelný rozsah frekvence obvykle leží mezi 48,5 Hz a 51,5 Hz. Tento typ propojení se nazývá synchronní propojení nebo synchronní vazba, protože vytváří pevné spojení mezi dvěma AC systémy.

I když je tento typ propojení široce používán, má několik omezení, a propojení AC systémů často čelí následujícím výzvám:

• Šíření rušení frekvence: Protože propojení dvou AC sítí je synchronní, jakékoli fluktuace frekvence v jednom systému jsou rychle přeneseny na druhý. To může vést k nestabilitě v propojené síti.

• Vliv kolísání výkonu: Kolísání výkonu v jednom AC systému může významně ovlivnit druhý. Rozsáhlá kolísání výkonu mohou způsobit časté spouštění ochranných zařízení, což může způsobit závažné poruchy v systému. V extrémních případech mohou tyto poruchy vést k úplnému zhroutení celé propojené AC sítě.

• Zvýšená úroveň poruch: Připojení existujícího AC systému k jinému prostřednictvím AC propojovací linky může zvýšit úroveň poruch. To nastane, protože dodatečná paralelní linka snižuje ekvivalentní reaktanci propojeného systému. Pokud jsou oba AC systémy připojeny ke stejné lince s poruchou, úroveň poruchy každého individuálního systému zůstává nezměněná.

HVDC (High Voltage Direct Current) propojení

DC propojení, nebo DC vazba, nabízí flexibilnější spojení mezi dvěma AC systémy, které jsou spojovány. Na rozdíl od HVAC propojení jsou DC vazby nesynchronní (asynchronní). Přístup k HVDC propojení má několik významných výhod:

• Nezávislost na frekvenci: Nesynchronní charakter DC propojení umožňuje spojení AC sítí, které pracují buď ve stejné, nebo v různých frekvencích. Tato unikátní vlastnost umožňuje hladké integrování různorodých AC systémů, přičemž každý systém může udržovat své vlastní standardy frekvence a pracovat nezávisle.

• Přesná kontrola toku energie: HVDC linky mohou rychle a spolehlivě kontrolovat velikost a směr toku energie změnou úhlu zapalování konvertorů. Tento přesný mechanismus kontroly výrazně zvyšuje limit přechodové stability propojeného systému, což zajišťuje spolehlivější přenos energie.

• Tlumení kolísání výkonu: Modulací toku energie přes DC vazbu mohou HVDC propojení rychle tlumit kolísání výkonu v propojených AC sítích. Toto efektivně zlepšuje celkovou stabilitu elektrické sítě, snižuje riziko kaskádových selhání a zvyšuje odolnost systému.

V moderních dobách jsou tradiční elektrické sítě čím dál více nahrazovány inteligentními sítěmi. Využitím chytrých měřicích přístrojů a inteligentních spotřebičů nabízejí inteligentní sítě zvýšenou operační efektivitu, lepší správu strany poptávky a zlepšený celkový výkon oproti jejich tradičním protějškům.