Šta je električna mreža

Definicija

Električna mreža, takođe poznata kao mreža snabdevanja električnom energijom, definisana je kao kompleksna mreža koja integriše jedinice za proizvodnju, prenos i raspodelu struje. Njen primarni zadatak je omogućiti prenos električne energije od izvora proizvodnje do krajnjih korisnika. Značajna količina električne energije se prenosi sa elektrana do centara opterećenja na naponima od 220kV ili čak više. Mreža sastavljena od ovih visokonaponskih linija prenosa naziva se supermreža. Supermreža, zatim, snabdjuje podmrežu prenosa, koja obično radi na naponima od 132kV ili nižim napona.

Tipovi električnih mreža

Elektrane unutar električne mreže često su situirane blizu izvora goriva kako bi se smanjili troškovi transporta sistema. Međutim, to obično znači da su daleko od gusto naseljenih područja. Visokonaponska struja generisana u ovim elektranama smanjuje se koristeći step-down transformere u podstajalama pre nego što se raspodeli potrošačima. Električne mreže se mogu glavno kategorizovati u dva tipa:

Regionalna mreža

Regionalna mreža se formira vezivanjem različitih sistema prenosa unutar specifične geografske oblasti putem linija prenosa. Ovaj tip mreže služi optimizaciji raspodele i upravljanja strujom na lokalnom ili regionalnom nivou, obezbeđujući efikasno ispunjavanje potreba za električnom energijom u tom području.

Nacionalna mreža

Nacionalna mreža se formira povezivanjem više regionalnih mreža. Ona pruža unificiranu i široku mrežu raspodele struje kroz ceo državni teritoriju, omogućavajući bezprekidan prenos električne energije između različitih regiona. Ovaj povezan sistem pomaga u balansiranju snabdjevanja i potražnje za strujom kroz zemlju, poboljšavajući ukupnu stabilnost i pouzdanost mreže.

Razlozi za povezivanje mreža

Povezivanje električnih mreža pruža nekoliko značajnih prednosti. Omogućava optimalnu upotrebu resursa struje, obezbeđujući da se energija efikasno raspodeljuje kroz različite područja. Ovo povezivanje takođe poboljšava sigurnost snabdjevanja strujom, jer greške u jednom delu mreže mogu biti nadoknadene strujom iz drugih povezanih regiona.

Takođe, povezivanje mreža doprinosi ekonomskoj efikasnosti i pouzdanosti celokupnog sistema snabdevanja strujom. Vezivanjem generatora, postaje moguće smanjiti kapacitet rezervnih generatora koji su potrebni u svakom pojedinačnom području. Ovaj pristup zajedničkim resursima ne samo što štedi troškove održavanja prekomernog rezervnog snabdevanja, već i poboljšava ukupnu otpornost i performanse električne mreže.

Kada dođe do naglog porasta opterećenja ili gubitka proizvodnje struje u određenoj zoni električne mreže, ta zona može uzeti struju iz susednih povezanih područja. Međutim, kako bi se osigurala pouzdana povezanost, neophodna je određena količina generisanog kapaciteta, poznata kao rotirajući rezerv. Rotirajući rezerv uključuje generatore koji rade na normalnoj brzini i spremni su da odmah dostave struju kada je potrebno.

Tipovi povezivanja

Povezivanja između električnih mreža se mogu glavno kategorizovati u dva tipa: HVAC (Visokonaponski izmenični tok) vezu i HVDC (Visokonaponski jednosmjerni tok) vezu.

HVAC (Visokonaponski izmenični tok) povezivanje

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

Unatoč njegovoj širokoj upotrebi, AC povezivanje ima nekoliko ograničenja, i povezivanje AC sistema često suočava sa sledećim izazovima:

• Propagacija poremećaja frekvencije: Pošto 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 aktiviranja zaštitnih uređaja, što potencijalno može dovesti do velikih grešaka unutar sistema. 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 povezane mreže. Međutim, ako su oba AC sistema povezana sa istom greškom, nivo greške svakog pojedinačnog sistema ostaje nepromenjen.

HVDC (Visokonaponski jednosmjerni tok) povezivanje

DC povezivanje, ili DC veza, pruža fleksibilniju vezu između dva AC sistema koji se povezuju. U suprotnosti sa HVAC povezivanjima, DC veze su asinkrone. Pristup HVDC povezivanja dolazi sa nekoliko značajnih prednosti:

• Nezavisnost frekvencije: Asinkrona priroda DC povezivanja omogućava vezivanje AC mreža koje rade na istoj ili različitoj frekvenciji. Ova jedinstvena osobina omogućava bezproblematnu integraciju različitih AC sistema, dok svaki sistem održava svoje standardne frekvencije i nezavisno funkcioniše.

• Precizna kontrola toka snage: HVDC veze mogu brzo i pouzdano kontrolirati intenzitet i smer toka snage podešavajući kut paljenja pretvarača. Ovaj precizan mehanizam kontrole značajno poboljšava granicu privremene stabilnosti povezane mreže, osiguravajući pouzdaniji prenos struje.

• Zaglašenje oscilacija snage: Moduliranjem toka snage kroz DC vezu, HVDC povezivanja mogu brzo zaglašivati oscilacije snage u povezanim AC mrežama. Ovo efektivno poboljšava ukupnu stabilnost električne mreže, smanjujući rizik od lančanih propala i poboljšavajući otpornost sistema.

U modernim vremenima, tradicionalne električne mreže sve više zamenjuju inteligentne mreže. Koristeći pametne brojila i inteligentne uređaje, inteligentne mreže nude poboljšanu operativnu efikasnost, bolju upravljanje potražnjom i poboljšanu ukupnu performansu u odnosu na njihove konvencionalne prototipove.