Што е електрична мрежа？

Дефиниција

Електричната мрежа, позната и како енергетска мрежа, се дефинира како целостна мрежа која интегрира јединици за производство, пренос и дистрибуција на електрична енергија. Нјазината основна функција е да овозможи трансферот на електрична енергија од изворите на производство до крајните корисници. Значителна количина електрична енергија се пренесува од електроцентрали до центрови на потреба при напони од 220кВ или високи. Мрежата состојана од овие линии за висок напон се нарекува супер мрежа. Супер мрежата, во свој ред, фунизира енергија до подмрежата за пренос, која обично функционира при напони под 132кВ.

Типови на електрични мрежи

Електроцентралите во електричната мрежа често се наоѓаат блиску до изворите на гориво за намалување на трговските транспортни трошоци. Меѓутоа, тоа обично значи дека се наоѓаат далече од густонаселени области. Високонапонската електрична енергија произведена во овие станции се намалува со користење на трансформатори за намалување на напонот во подстанции пред да биде дистрибуирана до потрошувачите. Електричните мрежи можат главно да се класифицираат во два типа:

Регионална мрежа

Регионалната мрежа се формира со поврзување на различни системи за пренос во специфична географска област преку линии за пренос. Овој тип мрежа служи за оптимизација на дистрибуцијата и управувањето со енергијата на локално или регионално ниво, осигурувајќи ефикасно исполнување на електричните потреби на областа.

Национална мрежа

Националната мрежа се формира со поврзување на многу регионални мрежи. Таа пружа унифицирана и екстензивна мрежа за дистрибуција на енергија низ целата земја, што овозможува беспрепина трансфер на електрична енергија помеѓу различни региони. Овој поврзан систем помогнува во балансирање на понудата и барањето на енергија низ земјата, подобрувајќи целостната стабилност и надежност на мрежата.

Резони за поврзување на мрежите

Поврзувањето на електричните мрежи пружа неколку значајни предности. Тоа овозможува оптимална утилизација на енергетските ресурси, осигурувајќи ефикасна дистрибуција на енергијата низ различни области. Овој поврзан систем исто така подобрува безбедноста на снабдувањето со енергија, бидејќи нефункционалностите во една дел од мрежата можат да се компензираат со енергија од други поврзани региони.

Освен тоа, поврзувањето на мрежите допринаese na ekonomskata efikasnost i pouzdanost celokupnog sistema snabdevanja električnom energijom. Povezivanjem generisanih stanica postiže se mogućnost smanjenja rezervnih kapaciteta potrebnih u svakoj pojedinačnoj regiji. Ovaj pristup zajedničkim resursima ne samo što štedi troškove vezane za održavanje prekomjernih rezervnih kapaciteta, već unapređuje i opštu otpornost i performanse električne mreže.

Koga nastane iznenadni porast opterećenja ili gubitak proizvodnje električne energije u određenoj zoni električne mreže, ta zona može povući struju iz susednih povezanih područja. Međutim, kako bi se osigurala pouzdana povezanost, neophodna je određena količina generisanog kapaciteta, poznatog kao rotirajući rezerv. Rotirajući rezerv obuhvata generatori koji rade na normalnoj brzini i spremni su da odmah dostave struju kada je to potrebno.

Tipovi povezanja

Povezanja između električnih mreža mogu biti glavno kategorisana u dva tipa: HVAC (Visoko naponska strujna promenljiva) veza i HVDC (Visoko naponska strujna stalna) veza.

HVAC (Visoko naponska strujna promenljiva) povezanje

U HVAC vezama, dva sistema strujne promenljive (AC) su povezana putem AC prijenosne linije. Za uspešno povezivanje AC sistema, ključno je održavati strogo kontrolisanu frekvenciju na oba sistema. Na primer, u 50Hz sistemu, prihvatljivi opseg frekvencija obično leži između 48.5 Hz i 51.5 Hz. Ovaj tip povezanja naziva se sinkrono povezivanje ili sinkrona veza, jer stvara čvrstu vezu između dva AC sistema.

Unatoč njegovoj širokoj upotrebi, AC povezivanje ima nekoliko ograničenja, a povezivanje AC sistema često susreće sledeće izazove:

• Propagacija perturbacija frekvencije: Budući da je povezivanje dve AC mreže sinkrono, bilo kakve fluktuacije frekvencije u jednom sistemu brzo se prenose na drugi. To može dovesti do nestabilnosti u povezanoj mreži.

• Uticaj oscilacija snage: Oscilacije snage u jednom AC sistemu mogu značajno uticati na drugi. Velike oscilacije snage mogu dovesti do čestog isključivanja zaštitnih uređaja, što može dovesti do velikih grešaka u sistemu. U teškim slučajevima, takve greške mogu dovesti do potpunog kolapsa cele povezane AC mreže.

• Povećanje nivoa grešaka: Povezivanje postojećeg AC sistema sa drugim putem AC vezne linije može povećati nivo grešaka. To se dešava zato što dodatna paralelna linija smanjuje ekvivalentnu reaktivnu impedanciju povezanog sistema. Međutim, ako su oba AC sistema povezana sa istom veznom linijom, nivo grešaka svakog pojedinačnog sistema ostaje nepromenjen.

HVDC (Visoko naponska strujna stalna) povezanje

DC povezanje, ili DC vez, pruža fleksibilniju vezu između dva povezana AC sistema. U suprotnosti sa HVAC povezanjima, DC veze nisu sinkronizovane (asinkrone). HVDC pristup povezivanja dolazi sa nekoliko značajnih prednosti:

• Nezavisnost frekvencije: Asinkrona priroda DC povezivanja omogućava povezivanje AC mreža koje rade na istoj ili različitoj frekvenciji. Ova jedinstvena osobina omogućava bezpreprekno integrisanje raznovrsnih AC sistema, dopuštajući svakom sistemu da održava svoje standardne frekvencije i nezavisno funkcioniše.

• Precizno upravljanje tokom snage: HVDC veze mogu brzo i pouzdano kontrolirati intenzitet i smer toka snage podešavajući ugao paljenja konvertera. Ovaj precizan mehanizam kontrole značajno unapređuje granicu privremenog stabilnog stanja povezanog sistema, obezbeđujući pouzdaniji prenos snage.

• Prigušenje oscilacija snage: Modulacijom toka snage kroz DC vezu, HVDC povezivanja mogu brzo prigušiti oscilacije snage u povezanim AC mrežama. To efektivno unapređuje ukupnu stabilnost električne mreže, smanjujući rizik od kaskadnih propala i poboljšavajući otpornost sistema.

У модерно време, традиционалне електричне мреже све више замењују смарт мреже. Коришћењем смарт метара и интелигентних уређаја, смарт мреже пружају побољшану оперативну ефикасност, боље управљање поставом захтева и укупно побољшану перформансу у односу на конвенционалне варијанте.