Hva er elektrisk nett?
Definisjon
En elektrisk nettverk, også kjent som strømnett, er definert som et omfattende nettverk som integrerer enheter for strømproduksjon, overføring og distribusjon. Dets primære funksjon er å forenkle overføringen av elektrisk energi fra kraftverk til sluttkunder. En betydelig mengde elektrisitet overføres fra kraftverkene til belastningsområder ved spenninger på 220kV eller høyere. Nettverket bestående av disse høyspenningsoverføringslinjene refereres til som supergrid. Supergridet leverer deretter strøm til underoverføringsnettverket, som vanligvis opererer ved 132kV eller lavere spenninger.
Typer elektriske nettverk
Kraftverk i et elektrisk nettverk er ofte plassert nær brenslekvelder for å minimere transportkostnader i systemet. Dette betyr imidlertid at de ofte ligger langt unna tette befolkede områder. Den høyvoltige strømmen som produseres ved disse stasjonene, reduseres ved hjelp av nedtrappetransformatorer i understasjoner før den distribueres til forbrukerne. Elektriske nettverk kan hovedsakelig deles inn i to typer:
Regionalt nettverk
Et regionalt nettverk opprettes ved å koble sammen ulike overføringsystemer innenfor et spesifikt geografisk område gjennom overføringslinjer. Denne typen nettverk har som formål å optimalisere strømdistribusjon og -håndtering på lokal eller regional nivå, med sikte på å effektivt dekke elektrisitetsbehovet i området.
Nasjonalt nettverk
Det nasjonale nettverket dannes ved å koble sammen flere regionale nettverk. Det gir et enhetlig og omfattende strømdistribusjonsnettverk over hele landet, som muliggjør ubrudt overføring av strøm mellom ulike regioner. Dette koblet system bidrar til å balansere strømtilførsel og -etterspørsel over hele landet, noe som øker det totale nettverkets stabilitet og pålitelighet.
Årsaker til nettverkkobling
Koblingen av elektriske nettverk gir flere betydelige fordeler. Den lar oss optimalisere bruk av energiresurser, slik at energien distribueres effektivt over forskjellige områder. Denne koblingen forbedrer også tryggheten i strømtilførselen, da feil i ett del av nettverket kan kompenseres med strøm fra andre koblete områder.
I tillegg bidrar nettverkkoblingen til økonomisk effektivitet og pålitelighet i det totale strømsystemet. Ved å koble sammen kraftverk, blir det mulig å redusere reservekapasiteten som trengs i hvert enkelt område. Denne delte ressurssammenfatningen ikke bare sparer kostnader knyttet til vedlikehold av unødvendig backup-strøm, men forbedrer også den totale motstandsdyktigheten og ytelsen til det elektriske nettverket.
Når det plutselig skjer en økning i last eller tap av strømproduksjon i et spesifikt område av det elektriske nettverket, kan dette området trekke strøm fra naboenheter. For å sikre pålitelige koblinger, er imidlertid en vis kapasitet, kjent som roterende reserve, nødvendig. Roterende reserve består av generatorer som opererer på normal hastighet og er klar til å levere strøm umiddelbart når det trengs.
Typer koblinger
Koblingene mellom elektriske nettverk kan hovedsakelig deles inn i to typer: HVAC (High Voltage Alternating Current) kobling og HVDC (High Voltage Direct Current) kobling.
HVAC (High Voltage Alternating Current) Kobling
I en HVAC-kobling er to vekselstrøms (AC) systemer koblet sammen via en AC-overføringslinje. For å lykkes med koblingen av AC-systemer, er det avgjørende å opprettholde en streng kontroll av frekvensen i begge systemer. I et 50Hz-system, for eksempel, ligger den akseptable frekvensområdet vanligvis mellom 48.5 Hz og 51.5 Hz. Denne typen kobling kalles en synkron kobling eller synkron binding, da den skaper en rigid forbindelse mellom de to AC-systemene.
Trotts sitt utbredte bruk, har AC-kobling flere begrensninger, og koblingen av AC-systemer møter ofte følgende utfordringer:
Frekvensstøytpropagasjon: Siden koblingen av to AC-nettverk er synkron, vil eventuelle frekvensfluktueringer i ett system raskt overføres til det andre. Dette kan føre til ustabilitet i det koblete nettverket.
Effektsvingeforskyvning: Effektsvinger i ett AC-system kan ha betydelig innvirkning på det andre. Store effektsvinger kan utløse hyppig utslag av beskyttelsesenheter, potensielt forårsake store feil i systemet. I alvorlige tilfeller kan slike feil føre til fullstendig kollaps av det heleden koblete AC-nettverket.
Økte feilnivåer: Å koble et eksisterende AC-system til et annet via en AC-binding kan øke feilnivået. Dette skjer fordi den ekstra parallelle linjen reduserer det ekvivalente reaktiviteten i det koblete systemet. Hvis imidlertid begge AC-systemer er koblet til samme feillinje, forblir feilnivået i hvert individuelt system uforandret.
HVDC (High Voltage Direct Current) Kobling
En DC-kobling, eller DC-binding, gir en mer fleksibel kobling mellom de to AC-systemene som kobles. I motsetning til HVAC-koblinger, er DC-bindinger asynkrone. HVDC-koblingsmetoden kommer med flere markante fordeler:
Frekvensuavhengighet: Den asynkrone naturen av DC-koblingssystemet tillater kobling av AC-nettverk som opererer enten på samme eller forskjellige frekvenser. Denne unike egenskapen muliggjør seamless integrering av diverse AC-systemer, mens hver system kan beholde sine egne frekvensstandarder og operere uavhengig.
Nøyaktig effektflytkontroll: HVDC-lenker kan raskt og pålitelig kontrollere størrelsen og retningen av effektflyt ved å justere skytingvinkelen til konverterne. Denne nøyaktige kontrollmekanismen forbedrer betydelig det transiente stabilitetsgrensen i det koblete systemet, og sikrer mer pålitelig effektoverføring.
Effektswingdemping: Ved å modulere effektflyten gjennom DC-binding, kan HVDC-koblinger raskt dempe effektswinger i det koblete AC-nettverket. Dette forbedrer effektivt den totale stabiliteten i det elektriske nettverket, reduserer risikoen for kaskadefeiler og forbedrer systemets motstandsdyktighet.
I moderne tider erstattes tradisjonelle elektriske nettverk stadig mer av smartgrids. Ved å utnytte smartmålere og intelligente apparater, tilbyr smartgrids forbedret driftseffektivitet, bedre forbrukersidehåndtering og forbedret totalytelse sammenlignet med deres konvensjonelle motstykker.
