Mis on elektrivõrk?

Määratlus

Elektrivõrk, mida nimetatakse ka elektrivõrguks, on üldine võrk, mis integreerib elektri tootmise, edastamise ja levitamise üksused. Selle peamine funktsioon on viia elekteri tootmisallikatest lõppkasutajateni. Suur hulk elektrit edastatakse tootmisjaamadest tarbimiskeskustesse 220 kV või isegi suuremas voltagil. Neid kõrgevoltaažilisi edastamisliine koosnev võrk tuntakse supergridina. Supergrid omakorda tarnib elektri alam-edastamisvõrgule, mis tavaliselt töötab 132 kV või madalamas voltagis.

Elektrivõrkude tüübid

Elektrivõrkudes asuvad tootmisjaamad on sageli asetatud kütuseallikate lähedale, et vähendada süsteemi transportikulusid. See tähendab tavaliselt, et need asuvad tihepopulatsioonidega piirkondadest eemale. Needjaamades toodetud kõrgevoltaažiline elekteri alandatakse allavoolu teisendurite abil alamjaamades enne tarbijatele levitamist. Elektrivõrkuid saab põhiliselt jagada kaheks tüübiks:

Piirkondlik võrk

Piirkondlik võrk luetakse ühendades erinevaid edastamissüsteeme kindlas geograafilises piirkonnas edastamisliinide kaudu. Selline võrk on mõeldud selleks, et optimeerida elektri levitamist ja haldamist kohalikul või piirkondlikul tasandil, tagades, et piirkonna elektri nõuded täidetakse efektiivselt.

Riiklik võrk

Riiklik võrk moodustatakse mitme piirkondliku võrgu ühendamisel. See pakub ühtset ja laiaulatuslikku elektri levitamisvõrku kogu riigis, lubades elektri säästvat edastamist erinevate piirkondade vahel. See ühendatud süsteem aitab tasakaalustada elektri pakkumist ja nõudlust kogu riigis, parandades üldist võrgu stabiilsust ja usaldusväärsust.

Põhjused võrguühenduse jaoks

Elektrivõrkude ühendamine pakub mitmeid olulisi eeliseid. See võimaldab energiaallikate optimaalse kasutamise, tagades, et energia levitatakse efektiivselt erinevates piirkondades. See ühendamine tõstab ka elektri tarnimise turvalisust, kuna ühe osa võrgu katked saavad kompenseerida teiste ühendatud piirkondade poolt tarnitava energiaga.

Lisaks panustab võrguühendus kogu energiasüsteemi majanduslikku efektiivsuse ja usaldusväärsuse suurenemisse. Ühendades tootmisjaamasid, on võimalik vähendada igas individuaalses piirkonnas nõutavat varuhüppeseadme kapasitati. See ressursside jagamise lähenemine ei ainult vähenda ülemäärase varupanga hooldamisega seotud kulusid, vaid parandab ka kogu elektrivõrgu tugevust ja jõudlust.

Kui elektrivõrgu teatud piirkonnas tekib ootamatult suurem laeng või võimetootmise kaotus, võib see piirkond võtta energiat naaberühendatud piirkondadest. Kuid et tagada usaldusväärne ühendamine, on vaja teatud hulka tootmise kapasitati, mida nimetatakse käiva varuhüppeseadmeks. Käiva varuhüppeseadmeks on generaatorid, mis töötavad normaalsel kiirusel ja on valmis andma vajaliku energiat vajaduse korral.

Ühenduste tüübid

Elektrivõrkude vahelised ühendused saab põhiliselt jagada kaheks tüübiks: HVAC (High Voltage Alternating Current) ühendus ja HVDC (High Voltage Direct Current) ühendus.

HVAC (High Voltage Alternating Current) ühendus

HVAC-ühenduses on kaks alternaatvselevoolulist (AC) süsteemi ühendatud AC edastamisliini kaudu. AC-süsteemide eduka ühendamiseks on oluline, et mõlemas süsteemis hoida sagedust täpselt kontrollitavalt. Näiteks 50 Hz süsteemis on vastuvõetav sagedusintervall tavaliselt 48,5 Hz kuni 51,5 Hz. Seda tüüpi ühendust nimetatakse sinkroonseks ühenduseks või sinkroonseks sidumiseks, kuna see loob mõlemate AC-süsteemide vahel jäikasidumise.

Hoolimata laialdasest kasutusest, on AC-ühendusel mitmeid piiranguid, ja AC-süsteemide ühendamisel esineb tavaliselt järgmised väljakutsed:

• Sageduse häirede levik: Kuna kaks AC-võrku on sinkroonsed, siis ühes süsteemis tekkinud sageduse fluktuatsioonid levivad kiiresti teisele. See võib põhjustada ebastabiilsust ühendatud võrgus.

• Jõudluse heinelduse mõju: Jõudluse heineldused ühes AC-süsteemis mõjutavad tõsiselt teist. Suured jõudluse heineldused võivad tekitada sagedaseid kaitseelementide lülitumisi, mis võivad põhjustada süsteemis suuri vigu. Tõsistel juhtudel võivad sellised vigud viia kogu ühendatud AC-võrgu kokkuvarisemiseni.

• Suurendatud veateadete tase: Olemasoleva AC-süsteemi ühendamine teise AC-süsteemiga AC-ühendusliini kaudu võib suurendada veateadete taseme. See juhtub, kuna lisaparalleelne liin vähendab ühendatud süsteemi ekvivalentset reaktanssit. Kui mõlemad AC-süsteemid on ühendatud sama veateadeline, siis iga indiviidilise süsteemi veateadete tase jääb muutumatuteks.

HVDC (High Voltage Direct Current) ühendus

DC-ühendus, või DC-sidumine, pakub paindlikumat sidumist kahel AC-süsteemil. Erapidi HVAC-ühendustega, on DC-sidumine sinkrooniline (sinkrooniline). HVDC-ühenduse lähenemisel on mitmeid märkimisväärseid eeliseid:

• Sageduse sõltumatus: DC-ühenduse asünkrooniline olemus võimaldab ühendada AC-võrke, mis töötavad sama või erineva sagedusega. See unikaalne omadus võimaldab erinevate AC-süsteemide säästvat integratsiooni, lubades igal süsteemil säilitada oma sageduse standardid ja töötada sõltumatult.

• Täpne jõudluse vooga juhtimine: HVDC-ühendused võivad kiiresti ja usaldusväärselt reguleerida jõudluse voogu suurust ja suunda, korrigeerides teisendurite käivitamise nurga. See täpne juhtimismeetod tõhustab oluliselt ühendatud süsteemi ajutise stabiilsuse piiri, tagades usaldusväärsemat elektri edastamist.

• Jõudluse heinelduse dempeering: Reguleerides jõudluse voogu DC-sidumise kaudu, HVDC-ühendused saavad kiiresti dempeerida jõudluse heineldusi ühendatud AC-võrkudes. See tõhusalt tõhustab kogu elektrivõrgu stabiilsust, vähendades kaskade väljakutsete ohtu ja parandades süsteemi vastupidavust.

Moderna aegade tulemuseks on traditsiooniliste elektrivõrkude üha sagedamini asendamine intelligentsed võrkud. Intelligentsed arvestid ja seadmed aitavad intelligentsed võrgud pakkuda paremat operatsioonilist efektiivsust, paremat nõudluse puolikku haldamist ja üldist paremat jõudlust traditsiooniliste võrkudega võrreldes.