Hvad er elektrisk net?

Definition

En elektrisk net, også kendt som et strømnet, defineres som et omfattende netværk, der integrerer enheder for strømproduktion, transmission og distribution. Dets primære funktion er at gøre det muligt at overføre elektrisk energi fra produktionssammenhænge til slutbrugere. En betydelig mængde elektricitet sendes fra produktionssammenhænge til belastningscentre ved spændinger på 220kV eller endda højere. Netværket, der består af disse højspændingsledninger, kaldes supergrid. Supergriddet leverer herefter strøm til undertransmissionsnetværket, som typisk fungerer ved spændinger på 132kV eller lavere.

Typer af elektriske net

Kraftværker inden for et elektrisk net placeres ofte tæt på brændstofkilder for at minimere systemtransportomkostninger. Dette betyder dog normalt, at de ligger langt fra befolkede områder. Den højspænding, der produceres ved disse anlæg, trædes ned ved hjælp af spændingstransformatorer i understationer, før den distribueres til forbrugere. Elektriske net kan hovedsageligt inddeles i to typer:

Regionalt net

Et regionalt net opbygges ved at forbinder forskellige transmissionsystemer inden for et specifikt geografisk område gennem transmissionslinjer. Denne type net har til formål at optimere strømforsyning og -forvaltning på lokal eller regional plan, så effektivt som muligt imødekommer områdets strømforsyningsbehov.

Nationalt net

Det nationale net dannes ved at forbinder flere regionale net. Det giver et enkelt og omfattende strømdistributionsnetværk i hele landet, hvilket gør det muligt at overføre elektricitet uden problemer mellem forskellige regioner. Dette forbundne system bidrager til at balancere strømforsyningen og efterspørgslen i hele landet, hvilket øger den samlede stabilitet og pålidelighed af nettet.

Grunde til netforbindelse

Forbindelsen af elektriske net byder på flere væsentlige fordele. Den gør det muligt at udnytte strømkilder optimalt, hvilket sikrer, at energien effektivt fordeler sig på tværs af forskellige områder. Denne forbindelse forbedrer også sikkerheden af strømforsyningen, da fejl i en del af nettet kan udlignes med strøm fra andre forbundne regioner.

Desuden bidrager netforbindelsen til den økonomiske effektivitet og pålidelighed af det samlede strømsystem. Ved at forbinde produktionsanlæg bliver det muligt at reducere den reservekapacitet, der kræves i hvert enkelt område. Denne fælles ressource-tilgang sparer ikke kun omkostninger forbundet med vedligeholdelse af overdreven reservestrøm, men forbedrer også den samlede robusthed og ydeevne af det elektriske net.

Når der pludselig sker en stigning i belastning eller tab af strømproduktion i et specifikt område af det elektriske net, kan dette område hente strøm fra naboforbindelser. For at sikre pålidelige forbindelser er dog en vis mængde generator kapacitet, kendt som roterende reserve, nødvendig. Roterende reserve består af generatører, der kører i normal hastighed og er klar til at levere strøm umiddelbart, når det er nødvendigt.

Typer af forbindelser

Forbindelser mellem elektriske net kan hovedsageligt inddeles i to typer: HVAC (High Voltage Alternating Current) forbindelse og HVDC (High Voltage Direct Current) forbindelse.

HVAC (High Voltage Alternating Current) Forbindelse

I en HVAC-forbindelse forbinder to alternativstrøms (AC) systemer via en AC-transmissionslinje. For en vellykket forbindelse af AC-systemer er det afgørende at opretholde en nøje kontrolleret frekvens i begge systemer. I et 50Hz-system ligger den acceptable frekvensområde normalt mellem 48.5 Hz og 51.5 Hz. Denne type forbindelse kaldes for en synkron forbindelse eller synkron binding, da den skaber en fast forbindelse mellem de to AC-systemer.

Trots sin udbredte anvendelse har AC-forbindelsen flere begrænsninger, og forbindelsen af AC-systemer støder ofte på følgende udfordringer:

• Frekvensforstyrrelsens propagation: Da forbindelsen mellem to AC-net er synkron, transmitteres eventuelle frekvensfluktuationer i ét system hurtigt til det andet. Dette kan føre til ustabilitet i det forbundne netværk.

• Effektsvingningens indflydelse: Effektsvingninger i ét AC-system kan have en betydelig virkning på det andet. Store effektsvingninger kan udløse hyppig afbrydelse af beskyttelsesenheder, hvilket potentielt kan forårsage store fejl i systemet. I alvorlige tilfælde kan disse fejl føre til fuldstændig sammenbrud af det hele forbundne AC-net.

• Øget fejlniveau: At forbinde et eksisterende AC-system til et andet via en AC-bindelinje kan øge fejlniveauet. Dette sker, fordi den ekstra parallellinje reducerer det ækvivalente reaktance i det forbundne system. Hvis imidlertid begge AC-systemer er forbundet til samme fejllinje, forbliver fejlniveauet for hvert individuelle system uændret.

HVDC (High Voltage Direct Current) Forbindelse

En DC-forbindelse, eller DC-binding, tilbyder en mere fleksibel kobling mellem de to AC-systemer, der forbinder. I modsætning til HVAC-forbindelser er DC-bindinger asynkrone. HVDC-forbindelsesmetoden kommer med flere bemærkelsesværdige fordele:

• Frekvensuafhængighed: Asynkrone naturen af DC-forbindelsessystemet gør det muligt at forbinde AC-net, der arbejder enten på samme eller forskellige frekvenser. Denne unikke egenskab gør det muligt at let integrere diverse AC-systemer, mens hvert system kan opretholde sine egne frekvensstandarder og operere uafhængigt.

• Præcis styre af effektflytning: HVDC-bindinger kan hurtigt og pålideligt styre størrelsen og retningen af effektflytning ved at justere konverterens affyringsvinkel. Dette præcise kontrolmekanisme forbedrer betydeligt den forbundne systems transiente stabilitetsgrænse, hvilket sikrer mere pålidelig effektoverførsel.

• Dempning af effektsvingninger: Ved at modulere effektflytningen gennem DC-bindingen kan HVDC-forbindelser hurtigt dæmpe effektsvingninger i de forbundne AC-net. Dette forbedrer effektivt den samlede stabilitet af det elektriske net, reducerer risikoen for kaskadefejl og forbedrer systemets robusthed.

I moderne tider erstattes traditionelle elektriske net stadig mere af smart grids. Gennem smartmåler og intelligente apparater tilbyder smart grids forbedret driftseffektivitet, bedre forvaltning af efterspørgselsiden og forbedret samlet ydeevne i forhold til deres konventionelle modsvarende.