Kaj je električna omrežja?

Definicija

Električni omrežje, tudi znano kot električno omrežje, je definirano kot celovito omrežje, ki združuje enote za proizvodnjo, prenos in distribucijo električne energije. Njegova glavna funkcija je omogočiti prenos električne energije od virov proizvodnje do končnih uporabnikov. Veliko električne energije se prenaša od elektroenergetskeh postaj do območij z obremenitvami na napetostih 220 kV ali še višjih. Omrežje sestavljeno iz teh visokonapetostnih prenosnih linij se imenuje super omrežje. Super omrežje nato oskrbuje podrejeni prenosni sistem, ki tipično deluje na napetostih 132 kV ali nižjih.

Vrste električnih omrežij

Elektrarne v električnem omrežju so pogosto postavljene blizu virov goriva, da se zmanjšajo stroški prevoza sistema. Vendar to pomeni, da so običajno razmaknjene daleč od gosto naseljenih območij. Visokonapetostna električna energija, ki se proizvede v teh elektrarnah, se zmanjša z uporabo snoviščnih transformatorjev v podstacijih preden se distribuira potrošnikom. Električna omrežja se lahko glavno razdelijo na dve vrsti:

Regionalno omrežje

Regionalno omrežje se ustanovi z povezovanjem različnih prenosnih sistemov znotraj določenega geografskega območja preko prenosnih linij. Ta vrsta omrežja služi optimizaciji distribucije in upravljanja električne energije na lokalni ali regionalni ravni, da se zagotovi, da se učinkovito izpolnijo potrebe po električni energiji v tem območju.

Nacionalno omrežje

Nacionalno omrežje se oblikuje z vzporednim povezovanjem več regionalnih omrežij. To omogoča enotno in obsežno mrežo za distribucijo električne energije čez celotno državo, kar omogoča brezhiben prenos električne energije med različnimi regijami. Ta vzporedno povezan sistem pomaga pri uravnavanju ponudbe in povpraševanja po električni energiji v državi, kar izboljša splošno stabilnost in zanesljivost omrežja.

Razlogi za vzporedno povezovanje omrežij

Vzporedno povezovanje električnih omrežij prinaša več pomembnih prednosti. Omogoča optimalno uporabo virov električne energije, da se ta učinkovito distribuirajo po različnih območjih. To vzporedno povezovanje tudi izboljša varnost oskrbe s strmi, saj morebitne odpade v enem delu omrežja lahko kompenzirajo s strmo iz drugih vzporedno povezanih regij.

Glede na to, vzporedno povezovanje prispeva k gospodarski učinkovitosti in zanesljivosti celotnega sistema za proizvodnjo električne energije. Z povezovanjem generirnih postaj postane možno zmanjšati rezervni kapacitet generiranja, ki je potreben v vsakem posameznem območju. Ta pristop, ki temelji na skupnih virih, ne le zmanjša stroške, povezane s ohranjanjem prekomernih rezervnih virov, ampak tudi izboljša splošno odpor in zmogljivost električnega omrežja.

Če pride do nenadnega povečanja obremenitve ali izgube proizvodnje električne energije v določenem območju električnega omrežja, to območje lahko pridobi električno energijo iz sosednjih vzporedno povezanih območij. Vendar, da bi se zagotovila zanesljiva vzporedna povezovanja, je bistvena določena količina generirne zmogljivosti, znana kot vrteča rezerva. Vrteča rezerva vključuje generatorje, ki delujejo z normalno hitrostjo in so pripravljeni odmah priskrbeti električno energijo, ko je potrebno.

Vrste vzporednih povezovanj

Vzporedna povezovanja med električnimi omrežji se lahko glavno razdelijo na dve vrsti: HVNA (Visokonapetostni izmenični tok) povezava in HVSP (Visokonapetostni enosmerni tok) povezava.

HVNA (Visokonapetostni izmenični tok) vzporedno povezovanje

V HVNA povezavi sta dva izmenična sistema (AC) povezana preko izmenične prenosne linije. Za uspešno vzporedno povezovanje AC sistemov je ključnega pomena, da se na obeh sistemih natančno nadzoruje frekvenca. V sistemu 50 Hz je na primer sprejemljiv obseg frekvence običajno med 48,5 Hz in 51,5 Hz. Ta vrsta vzporednega povezovanja se imenuje sinhronno vzporedno povezovanje ali sinhronni vez, ker ustvarja trdno povezavo med dvema AC sistomoma.

Pomembno je, da kljub njegovi široki uporabi ima AC vzporedno povezovanje več omejitev, in vzporedno povezovanje AC sistemov pogosto sooča s sledečimi izzivi:

• Širjenje motenj frekvence: Ker je vzporedno povezovanje dveh AC omrežij sinhronno, se kakršne koli motnje frekvence v enem sistemu hitro prenesejo na drug. To lahko vodi v nestabilnost skozi vzporedno povezano omrežje.

• Vpliv nihanja moči: Nihanja moči v enem AC sistemu lahko zelo vplivajo na drugega. Velika nihanja moči lahko sprožijo pogosto padanje zaščitnih naprav, kar lahko povzroči velike težave v sistemu. V težjih primerih lahko te težave vodijo do popolnega kolapsa celotnega vzporedno povezanega AC omrežja.

• Povečana raven krivc: Povezovanje obstoječega AC sistema z drugim preko AC vezne linije lahko poveča raven krivc. To se zgodi, ker dodatna vzporedna linija zmanjša ekvivalentno reaktivno upornost vzporedno povezanega sistema. Vendar, če sta oba AC sistema povezana z isto vezno linijo, ostane raven krivc vsakega posameznega sistema nespremenjena.

HVSP (Visokonapetostni enosmerni tok) vzporedno povezovanje

DC vzporedno povezovanje ali DC vez ponuja bolj prilagodljivo povezavo med dvema AC sistomoma, ki se povezujejo. Na razliko od HVNA vzporednih povezovanj so DC vezne asinhronne (asinhronne). Pristop HVSP vzporednega povezovanja prinaša več opaznih prednosti:

• Neodvisnost od frekvence: Asinhrona narava DC vzporednega povezovanja omogoča povezavo AC omrežij, ki delujejo na isti ali različni frekvenci. Ta edinstvena značilnost omogoča brezhibno integracijo različnih AC sistemov, hkrati pa omogoča vsakemu sistemu, da ohranja svoje standardne frekvence in neodvisno deluje.

• Natančna kontrola pretoka moči: HVSP vezne lahko hitro in zanesljivo kontroliro važejo velikost in smer pretoka moči z nastavljanjem ugla žiga pretvornikov. Ta natančen mehanizem kontrole značilno izboljša prehodno mejo stabilnosti vzporedno povezanega sistema, kar zagotavlja bolj zanesljivo prenos električne energije.

• Zamrznjanje nihanja moči: S modulacijo pretoka moči preko DC veze lahko HVSP vzporedna povezovanja hitro zamrzne nihanja moči v vzporedno povezanih AC omrežjih. To učinkovito izboljša splošno stabilnost električnega omrežja, zmanjša tveganje zaplavljanja propadov in izboljša odpor sistema.

V sodobnem času se tradicionalna električna omrežja vse pogosteje zamenjujejo z pametnimi omrežji. Z uporabo pametnih merilcev in pametnih naprav, pametna omrežja ponujajo izboljšano operativno učinkovitost, boljše upravljanje povpraševanja in izboljšano splošno zmogljivost v primerjavi s svojimi konvencionalnimi vrstami.