Apakah Grid Elektrik?

Definisi

Rangkaian elektrik, juga dikenali sebagai rangkaian kuasa, ditakrifkan sebagai rangkaian komprehensif yang mengintegrasikan unit-unit penjanaan, penghantaran, dan pengedaran tenaga. Fungsi utamanya adalah untuk memudahkan pemindahan tenaga elektrik dari sumber-sumber penjanaan tenaga kepada pengguna akhir. Sejumlah besar tenaga elektrik dihantar dari stesen-stesen penjanaan tenaga ke pusat beban pada voltan 220kV atau lebih tinggi. Rangkaian yang terdiri daripada garis-garis penghantaran voltan tinggi ini disebut sebagai super grid. Super grid, seterusnya, menyediakan tenaga kepada rangkaian sub-penghantaran, yang biasanya beroperasi pada voltan 132kV atau lebih rendah.

Jenis-jenis Rangkaian Elektrik

Stesen-stesen kuasa dalam rangkaian elektrik sering ditempatkan berhampiran sumber bahan api untuk mengurangkan kos pengangkutan sistem. Walau bagaimanapun, ini biasanya bermaksud mereka terletak jauh dari kawasan padat penduduk. Tenaga elektrik voltan tinggi yang dihasilkan di stesen-stesen ini diturunkan menggunakan transformer step-down di substesyen sebelum didistribusikan kepada pengguna. Rangkaian elektrik boleh dikategorikan secara utama kepada dua jenis:

Rangkaian Serantau

Rangkaian serantau dibentuk dengan menghubungkan pelbagai sistem penghantaran dalam kawasan geografi tertentu melalui garis-garis penghantaran. Jenis rangkaian ini bertujuan untuk mengoptimumkan pengedaran dan pengurusan tenaga di peringkat tempatan atau serantau, memastikan permintaan tenaga elektrik kawasan tersebut dipenuhi dengan cekap.

Rangkaian Kebangsaan

Rangkaian kebangsaan dibentuk dengan menghubungkan pelbagai rangkaian serantau. Ia menyediakan rangkaian pengedaran tenaga yang bersatu dan luas merangkumi seluruh negara, membolehkan pemindahan tenaga elektrik yang lancar antara kawasan-kawasan yang berbeza. Sistem yang saling berkait ini membantu menyeimbangkan bekalan dan permintaan tenaga di seluruh negara, meningkatkan kestabilan dan kebolehpercayaan keseluruhan rangkaian.

Sebab-sebab Penghubungan Rangkaian

Penghubungan rangkaian elektrik menawarkan beberapa kelebihan yang signifikan. Ia membolehkan penggunaan sumber tenaga yang optimum, memastikan tenaga didistribusikan dengan cekap di pelbagai kawasan. Penghubungan ini juga meningkatkan keselamatan bekalan tenaga, kerana kegagalan di satu bahagian rangkaian boleh diganti dengan tenaga dari kawasan lain yang saling berkait.

Selain itu, penghubungan rangkaian menyumbang kepada kecekapan ekonomi dan kebolehpercayaan sistem tenaga secara keseluruhan. Dengan menghubungkan stesen-stesen penjanaan, ia menjadi mungkin untuk mengurangkan kapasiti penjanaan simpanan yang diperlukan di setiap kawasan individu. Pendekatan sumber bersama ini tidak hanya menghemat kos yang berkaitan dengan pemeliharaan tenaga simpanan berlebihan tetapi juga meningkatkan ketahanan dan prestasi keseluruhan rangkaian elektrik.

Apabila terdapat lonjakan tiba-tiba dalam beban atau kehilangan penjanaan tenaga dalam zon tertentu dalam rangkaian elektrik, zon tersebut boleh mendapatkan tenaga dari kawasan yang bersebelahan dan saling berkait. Walau bagaimanapun, untuk memastikan penghubungan yang boleh dipercayai, sejumlah kapasiti penjanaan, yang dikenali sebagai simpanan putaran, adalah penting. Simpanan putaran terdiri daripada generator yang beroperasi pada kelajuan normal dan siap untuk memberikan tenaga segera apabila diperlukan.

Jenis-jenis Penghubungan

Penghubungan antara rangkaian elektrik boleh dikategorikan secara utama kepada dua jenis: hubungan HVAC (High Voltage Alternating Current) dan hubungan HVDC (High Voltage Direct Current).

Hubungan HVAC (High Voltage Alternating Current)

Dalam hubungan HVAC, dua sistem arus ulang-alik (AC) dihubungkan melalui garis penghantaran AC. Untuk penghubungan AC yang berjaya, adalah penting untuk mengekalkan frekuensi yang dikawal rapat pada kedua-dua sistem. Dalam sistem 50Hz, misalnya, julat frekuensi yang dapat diterima biasanya terletak antara 48.5 Hz hingga 51.5 Hz. Jenis penghubungan ini dikenali sebagai penghubungan sinkron atau ikatan sinkron, kerana ia mencipta sambungan yang kukuh antara kedua-dua sistem AC.

Walaupun penggunaannya meluas, penghubungan AC mempunyai beberapa had, dan penghubungan sistem AC sering menghadapi cabaran berikut:

• Penyebaran Gangguan Frekuensi: Kerana penghubungan dua rangkaian AC adalah sinkron, sebarang fluktuasi frekuensi dalam satu sistem akan segera ditransmisikan ke sistem yang lain. Ini boleh menyebabkan ketidakstabilan dalam rangkaian yang saling berkait.

• Impak Ayunan Kuasa: Ayunan kuasa dalam satu sistem AC boleh memberi kesan yang signifikan kepada sistem yang lain. Ayunan kuasa berskala besar mungkin memicu trip peranti pelindung secara kerap, yang boleh menyebabkan kerosakan utama dalam sistem. Dalam kes yang teruk, kerosakan ini boleh menyebabkan runtuh sepenuhnya rangkaian AC yang saling berkait.

• Tingkat Kesalahan yang Bertambah: Menghubungkan sistem AC sedia ada ke sistem lain melalui garis ikatan AC boleh meningkatkan tahap kesalahan. Ini berlaku kerana garis tambahan selari mengurangkan reaktansi setara sistem yang saling berkait. Walau bagaimanapun, jika kedua-dua sistem AC dihubungkan ke garis kesalahan yang sama, tahap kesalahan setiap sistem individu tetap tidak berubah.

Hubungan HVDC (High Voltage Direct Current)

Ikatan DC, atau ikatan DC, menawarkan penghubungan yang lebih fleksibel antara dua sistem AC yang dihubungkan. Berbeza dengan penghubungan HVAC, ikatan DC adalah asinkron (tidak sinkron). Pendekatan penghubungan HVDC datang dengan beberapa kelebihan yang mencolok:

• Kemerdekaan Frekuensi: Sifat asinkron sistem penghubungan DC membolehkan penghubungan rangkaian AC yang beroperasi pada frekuensi yang sama atau berbeza. Ciri unik ini membolehkan integrasi lancar sistem-sistem AC yang berbeza sambil membolehkan setiap sistem mengekalkan piawaian frekuensi sendiri dan beroperasi secara bebas.

• Kawalan Aliran Kuasa yang Tepat: Hubungan HVDC boleh mengawal magnitud dan arah aliran kuasa dengan cepat dan boleh dipercayai dengan menyesuaikan sudut penembakan converter. Mekanisme kawalan tepat ini secara signifikan meningkatkan had stabiliti sementara sistem yang saling berkait, memastikan penghantaran tenaga yang lebih boleh dipercayai.

• Pendam Ayunan Kuasa: Dengan memodulasi aliran kuasa melalui ikatan DC, penghubungan HVDC boleh dengan cepat mendam ayunan kuasa dalam rangkaian AC yang saling berkait. Ini secara efektif meningkatkan kestabilan keseluruhan rangkaian elektrik, mengurangkan risiko kegagalan berantai, dan meningkatkan ketahanan sistem.

Pada masa kini, rangkaian elektrik tradisional semakin digantikan oleh rangkaian pintar. Dengan menggunakan meter pintar dan peranti cerdas, rangkaian pintar menawarkan kecekapan operasi yang lebih baik, pengurusan sisi permintaan yang lebih baik, dan prestasi keseluruhan yang lebih baik berbanding dengan rangkaian konvensional.