Mi az elektromos hálózat?

Definíció

Az elektromos hálózat, más néven energia-hálózat, olyan átfogó hálózat, amely integrálja az energiatermelést, -átvitelt és -elosztást. Főbb funkciója, hogy lehetővé tegye az elektrikus energiát az energiaforrásoktól a végfelhasználókig való átadását. A generálási állomásokból nagy mennyiségű elektromosság kerül át a terhelésközpontokba 220 kV vagy annál magasabb feszültségen. Az ezekből a magasfeszültségi átviteli vonalakból álló hálózatot szuperhálózatnak nevezik. A szuperhálózat, mint ellenpont, ellátja az al-átviteli hálózatot, amely általában 132 kV vagy annál alacsonyabb feszültségen működik.

Elektromos hálózatok típusai

Az elektromos hálózatokon belüli erőművek gyakran közeli helyzetben találhatók a tüzelőanyag-forrásokkal, hogy minimalizálják a rendszer transportációs költségeit. Ez azonban jellemzően azt jelenti, hogy távol esnek a sűrűn lakott területektől. A magasfeszültségi elektromosság, amelyet ezekben az állomásokban termelnek, lecsökkentik a csomagolóállomásokban lévő lecsökkentő transzformátorok segítségével, mielőtt elosztanák a fogyasztóknak. Az elektromos hálózatokat főleg két típusra oszthatjuk:

Regionális hálózat

A regionális hálózatot különböző átviteli rendszerek összekapcsolásával hozzák létre egy adott földrajzi területen átviteli vonalak révén. Ez a hálózattípus optimalizálja a hatékony energiamegoldást és -kezelést helyi vagy regionális szinten, biztosítva, hogy a terület energiaigénye hatékonyan legyen kielégítve.

Országos hálózat

Az országos hálózatot több regionális hálózat összekapcsolásával hozzák létre. Ez egy egységes és kiterjedt energiamegoldó hálózatot nyújt az egész országban, lehetővé téve a zökkenőmentes energiatransfer különböző régiók között. Ez az összekapcsolt rendszer segít a teljes országban a teljesítményellátás és -igény egyensúlyának fenntartásában, javítva az általános hálózati stabilitást és megbízhatóságot.

A hálózatok összekapcsolásának okai

Az elektromos hálózatok összekapcsolása több jelentős előnyt is jelent. Lehetővé teszi a hatékony energiaforrások kihasználását, biztosítva, hogy a energia hatékonyan legyen elosztva különböző területeken. Ez az összekapcsolás emellett növeli a teljesítményellátás biztonságát, mivel egy rész hibája kompenzálandó lehet más összekapcsolt régióból származó energiával.

Ezenkívül a hálózatok összekapcsolása hozzájárul a teljes energiaszerkezet gazdaságosságához és megbízhatóságához. A generálási állomások összekapcsolásával lehetséges a tartalék generálási kapacitás csökkentése minden egyes területen. Ez a megosztott erőforrás-megközelítés nem csak a túlzott tartalékenergia fenntartásával járó költségeket csökkenti, de javítja az elektromos hálózat általános rugalmasságát és teljesítményét is.

Amikor egy adott zónában a terhelésben hirtelen emelkedés történik, vagy a teljesítménytermelés elveszik, akkor az adott zóna energiát vehet fel a szomszédos, összekapcsolt területekről. Azonban a megbízható összekapcsolás érdekében bizonyos generálási kapacitás, a forgó tartalék, szükséges. A forgó tartalék olyan generátort jelent, amely normál sebességgel működik, és készen áll azonnali energiával szolgálni, ha szükséges.

Összekapcsolások típusai

Az elektromos hálózatok közötti összekapcsolásokat főleg két típusra oszthatjuk: a MVCA (Magasfeszültségi Váltóáram) összekapcsolásra és a MDC (Magasfeszültségi Egyirányú Áram) összekapcsolásra.

MVCA (Magasfeszültségi Váltóáram) Összekapcsolás

Egy MVCA összekapcsolásban két váltóáram (VA) rendszert VA átviteli vonallal kötnek össze. A VA rendszerek sikeres összekapcsolásához létfontosságú, hogy mindkét rendszer frekvenciáját szigorúan ellenőrizni kell. Például egy 50 Hz rendszerben a megengedett frekvencia-intervallum általában 48,5 Hz és 51,5 Hz között van. Ez a típusú összekapcsolást szinkron összekapcsolásnak vagy szinkron kötésnek nevezik, mivel szilárd kapcsolatot hoz létre a két VA rendszer között.

Bár széles körben használják, a VA összekapcsolásnak több korlátozása is van, és a VA rendszerek összekapcsolása gyakran a következő kihívásokkal küzd:

• Frekvencia-zavarok terjedése: Mivel a két VA hálózat összekapcsolása szinkron, bármilyen frekvencia-fluktuáció azonnal továbbadódik a másik rendszerre. Ez instabilitást okozhat az összekapcsolt hálózatban.

• Teljesítmény-ingadozás hatása: Egy VA rendszerben bekövetkező teljesítmény-ingadozás jelentősen befolyásolhatja a másikat. A nagy méretű teljesítmény-ingadozások gyakran indítják a védelmi berendezések utasítását, ami potenciálisan jelentős hibákat okozhat a rendszerben. Súlyos esetekben ez a hiba teljesen összeomlasztja az egész összekapcsolt VA hálózatot.

• Növekvő hibaszint: Egy meglévő VA rendszer összekapcsolása egy másikkal VA kötővonallal növelheti a hibaszintet. Ez azért történik, mert a további párhuzamos vonal csökkenti az összekapcsolt rendszer ekvivalens reaktanciáját. Ha azonban mindkét VA rendszer ugyanazon a hibavonalon van, akkor mindegyik rendszer hibaszintje nem változik.

MDC (Magasfeszültségi Egyirányú Áram) Összekapcsolás

Egy DC összekapcsolás, vagy DC kötés, rugalmasabb kapcsolatot kínál a két összekapcsolt VA rendszer között. Ellentétben a MVCA összekapcsolásokkal, a DC kötések aszinkron (aszinkron) rendszerek. A MDC összekapcsolás számos jelentős előnyt is jelent:

• Frekvencia-függetlenség: A DC összekapcsolás aszinkron természete lehetővé teszi, hogy VA hálózatokat ugyanazon vagy különböző frekvencián működtethessenek. Ez a jellegzetes tulajdonság lehetővé teszi a különböző VA rendszerek zökkenőmentes integrációját, miközben minden rendszer saját frekvencia-standardeit és független működését fenntartja.

• Pontos teljesítményáram-irányítás: A MDC összekapcsolások gyorsan és megbízhatóan irányítják a teljesítményáram mennyiségét és irányát a konverterek lövöldözési szögének beállításával. Ez a pontos irányítási mechanizmus jelentősen javítja az összekapcsolt rendszer tranzienstabil határát, biztosítva a megbízhatóbb teljesítményátvitelt.

• Teljesítmény-ingadozás-dämping: A DC kötésen keresztüli teljesítményáram modulálásával a MDC összekapcsolások gyorsan dämpelhetik a VA hálózatokban bekövetkező teljesítmény-ingadozásokat. Ez hatékonyan javítja az elektromos hálózat általános stabilitását, csökkentve a sorban következő hibák kockázatát, és növelve a rendszer ellenállóképességét.

A modern korban a hagyományos elektromos hálózatok egyre inkább intelligens hálózatokkal cserélődnek le. Az intelligens méréseket és berendezéseket használó intelligens hálózatok jobb operatív hatékonyságot, jobb igényoldali kezelést és javított teljesítményt kínálnak a hagyományos párjaikkal szemben.