Kas ir elektrotīkls?

Definīcija

Elektrotīkls, arī pazīstams kā enerģijas tīkls, tiek definēts kā visaptverošs tīkls, kas integra enerģijas ražošanu, pārnesi un piegādi. Tā galvenā funkcija ir veicināt elektroenerģijas pārne no enerģijas ražošanas avotiem līdz galapiekārtējiem. Ievērojama daudzums elektroenerģijas tiek pārnests no enerģijas ražošanas stacijām uz slodzes centriem ar spriegumu 220kV vai pat augstākiem. Šis tīkls, kas sastāv no šādiem augsprieguma pārnesu līnijām, tiek saukts par super tīklu. Super tīkls savukārt nodrošina enerģiju sub - pārnesu tīklam, kurš parasti darbojas ar 132kV vai zemākiem spriegumiem.

Elektrotīklu veidi

Enerģijas stacijas elektrotīklā bieži atrodas tuvāk degvielas avotiem, lai samazinātu sistēmas transporta izmaksas. Tomēr, tas parasti nozīmē, ka tās atrodas tālu no blīvi apdzīvotiem rajoniem. Augsprieguma elektroenerģija, ko ražo šajās stacijās, tiek samazināta, izmantojot step - down transformatorus pārvades stacijās, pirms to sadala patērētājiem. Elektrotīklus var galvenokārt sadalīt divos veidos:

Reģionālais tīkls

Reģionālais tīkls tiek izveidots, savienojot dažādas pārnesu sistēmas konkrētā ģeogrāfiskā apgabalā ar pārnesu līnijām. Šis tīkla veids palīdz optimizēt enerģijas sadali un pārvaldību lokālā vai reģionālā līmenī, nodrošinot, ka reģiona elektroenerģijas prasības tiek efektīvi apmierinātas.

Nacionālais tīkls

Nacionālais tīkls tiek veidots, savienojot vairākus reģionālos tīklus. Tas nodrošina vienotu un plašu enerģijas sadalīšanas tīklu visā valstī, ļaujot bezsekoņu elektroenerģijas pārnesi starp dažādiem reģioniem. Šis savienojuma sistēma palīdz līdzsvarot enerģijas piedāvājumu un pieprasījumu pa valsti, palielinot kopējo tīkla stabilitāti un uzticamību.

Iemesli tīklu savienojumam

Elektrotīklu savienojums piedāvā vairākas nozīmīgas priekšrocības. Tas ļauj optimāli izmantot enerģijas resursus, nodrošinot, ka enerģija tiek efektīvi sadalīta dažādos apgabalos. Šis savienojums arī palielina enerģijas piegādes drošību, jo neveiksmes vienā tīkla daļā var kompensēt ar enerģiju no citiem savienotajiem reģioniem.

Turklāt, tīklu savienojums ieguldījumu ekonomiskā efektivitātē un kopējā enerģijas sistēmas uzticamībā. Savienojot ražošanas stacijas, kļūst iespējams samazināt rezervju ražošanas jaudu, kas nepieciešama katrā individuālā apgabalā. Šis kopīgo resursu pieeja ne tikai ietaupa izmaksas, kas saistītas ar pārmērīgu rezervju enerģijas uzturēšanu, bet arī uzlabo elektrotīkla kopējo izturību un veiktspēju.

Ja notiek nezināma slodzes pieaugums vai enerģijas ražošanas zaudējumi konkrētā elektrotīkla zonā, šī zona var gūst enerģiju no blakus esošajiem savienotajiem apgabaliem. Tomēr, lai nodrošinātu uzticamus savienojumus, ir būtiski noteikts daudzums ražošanas jaudas, kas pazīstama kā rotājošā rezerve. Rotājošā rezerve sastāv no generatoriem, kas strādā normālajā ātrumā un ir gatavi tūlīt nodrošināt enerģiju, kad tas ir nepieciešams.

Savienojumu veidi

Elektrotīklu savienojumi galvenokārt var tikt sadalīti divos veidos: HVAC (Augstsprieguma maiņstrāvas) savienojums un HVDC (Augstsprieguma direct current) savienojums.

HVAC (Augstsprieguma maiņstrāvas) savienojums

HVAC savienojumā divas maiņstrāvas (AC) sistēmas tiek savienotas ar AC pārnesu līniju. Lai panāktu veiksmīgu AC sistēmu savienojumu, ir būtiski uzturēt cieši kontrolētu frekvenci abās sistēmās. Piemēram, 50Hz sistēmā pieņemamais frekvenču diapazons parasti ir starp 48.5 Hz un 51.5 Hz. Šis savienojuma veids tiek saukts par sinhronu savienojumu vai sinhronu saiti, jo tas radīt stipru savienojumu starp abām AC sistēmām.

Neraugoties uz tā plašu lietošanu, AC savienojums ir ar vairākām ierobežojumiem, un AC sistēmu savienojums bieži saskaras ar šādiem izaicinājumiem:

• Frekvenču traucējumu izplatīšana: Jo AC tīklu savienojums ir sinhronisks, jebkuri frekvenču svārstības vienā sistēmā tiek ātri transmittētas uz otru. Tas var izraisīt nestabilitāti visā savienotajā tīklā.

• Jaudas svārstību ietekme: Jaudas svārstības vienā AC sistēmā var būtiski ietekmēt otru. Lielmēroga jaudas svārstība var izraisīt biežas aizsardzības ierīču triecienus, potenciāli izraisot lielus trūkumus sistēmā. Sēveros gadījumos tādas kļūdas var izraisīt visu savienoto AC tīkla pilnīgu sabrukumu.

• Palielinātais trūkumu līmenis: Esošā AC sistēmas savienojums ar citu AC sistēmu ar AC savienojuma līniju var palielināt trūkumu līmeni. Tas notiek, jo papildu paralēlā līnija samazina savienotā sistēmas ekvivalento indukciju. Tomēr, ja abas AC sistēmas ir savienotas ar to pašu trūkumu līniju, katras individuālās sistēmas trūkumu līmenis paliek nemainīgs.

HVDC (Augstsprieguma direct current) savienojums

DC savienojums, vai DC saite, piedāvā elastīgāku savienojumu starp divām AC sistēmām. Atšķirībā no HVAC savienojumiem, DC saites ir nesinhronas (asinhronas). HVDC savienojuma pieeja ir ar vairākiem ievērojamiem priekšrocībām:

• Frekvenču neatkarība: DC savienojuma sistēmas asinhronais raksturs ļauj savienot AC tīklus, kas darbojas gan vienādi, gan dažādos frekvenču modeļos. Šī unikālā īpašība ļauj viegli integrēt dažādas AC sistēmas, ļaujot katrai sistēmai uzturēt savus frekvenču standartus un neatkarīgi darboties.

• Precīzs jaudas plūsmas kontrole: HVDC saites var ātri un uzticami kontrolēt jaudas plūsmas mērķi un virzienu, pielāgojot konverteru gaismas leju. Šī precīzā kontroles mehānisma ļoti uzlabo savienotā sistēmas pagaidu stabilitātes robežas, nodrošinot uzticamāku enerģijas pārnesi.

• Jaudas svārstību dempfēšana: Mainot jaudas plūsmu caur DC saiti, HVDC savienojumi var ātri dempfēt jaudas svārstības savienotajos AC tīklos. Tas efektīvi uzlabo elektrotīkla kopējo stabilitāti, samazinot kaskādošu trūkumu risku un palielinot sistēmas izturību.

Šodienā tradicionālie elektrotīkli aizvieto ar smart tīkliem. Izmantojot smart skaitītājus un inteliģentus ierīces, smart tīkli piedāvā labāku operatīvo efektivitāti, labāku pieprasījuma puses pārvaldību un labāku kopējo veiktspēju salīdzinājumā ar tradicionālajiem tīkliem.