Ano ang Electrical Grid?

Pangungusap

Ang isang electrical grid, na kilala rin bilang power grid, ay inilalarawan bilang isang komprehensibong network na naglalaman ng mga yunit ng paggawa, paglipat, at pamamahagi ng kuryente. Ang pangunahing tungkulin nito ay ang pagpapadali ng paglipat ng kuryente mula sa mga pinagmulan ng paggawa ng kuryente hanggang sa mga end-users. Isang malaking bahagi ng kuryente ay ipinapadala mula sa mga istasyon ng paggawa ng kuryente patungo sa mga sentrong load sa voltages na 220kV o mas mataas pa. Ang network na binubuo ng mga high-voltage transmission lines na ito ay tinatawag na super grid. Ang super grid, naman, ay nagbibigay ng kuryente sa sub-transmission network, na karaniwang gumagana sa 132kV o mas mababang voltages.

Mga Uri ng Electrical Grids

Ang mga power station sa loob ng isang electrical grid kadalasang nakalagay malapit sa mga pinagmulan ng fuel upang bawasan ang mga gastos sa transportasyon ng sistema. Gayunpaman, ito ay kadalasang nangangahulugan na sila ay matatagpuan malayo sa mga mataong lugar. Ang mataas na voltage na kuryente na ginagawa sa mga istasyon na ito ay binababa gamit ang mga step-down transformers sa mga substation bago ipamahagi sa mga consumer. Ang mga electrical grids ay maaring pangunahing ikategorya sa dalawang uri:

Rehiyonal na Grid

Ang isang rehiyonal na grid ay itinatag sa pamamagitan ng pagsambit ng iba't ibang mga sistema ng paglipat sa loob ng isang tiyak na heograpikal na lugar gamit ang mga transmission lines. Ang uri ng grid na ito ay naglilingkod upang i-optimize ang pamamahagi at pamamahala ng kuryente sa lokal o rehiyonal na antas, siguraduhin na ang mga pangangailangan ng kuryente sa lugar ay natutugunan nang epektibo.

Pambansang Grid

Ang pambansang grid ay nabubuo sa pamamagitan ng interconnecting ng maraming rehiyonal na grids. Ito ay nagbibigay ng iisang at malawak na network ng pamamahagi ng kuryente sa buong bansa, nagpapahintulot ng walang kapantayan na paglipat ng kuryente sa pagitan ng iba't ibang rehiyon. Ang konektadong sistema na ito ay tumutulong sa pagsasabay ng supply at demand ng kuryente sa buong bansa, nagpapataas ng kabuuang estabilidad at reliabilidad ng grid.

Dahilan para sa Interconnection ng Grid

Ang interconnection ng mga electrical grids ay nagbibigay ng maraming mahalagang benepisyo. Ito ay nagbibigay ng optimal na paggamit ng mga mapagkukunan ng kuryente, siguraduhin na ang enerhiya ay ipinamamahagi nang epektibo sa iba't ibang lugar. Ang interconnection din ay nagpapataas ng seguridad ng supply ng kuryente, dahil ang mga pagkasira sa isang bahagi ng grid ay maaaring makapawi ng kuryente mula sa iba pang konektadong rehiyon.

Bukod dito, ang interconnection ng grid ay nakakatulong sa ekonomiko at reliabilidad ng kabuuang sistema ng kuryente. Sa pamamagitan ng pagsambit ng mga generating stations, ito ay nagiging posible na bawasan ang kinakailangang reserve generation capacity sa bawat indibidwal na lugar. Ang shared resource approach na ito hindi lamang nagbabawas ng mga gastos na kaugnay sa pag-maintain ng sobrang backup power kundi nagpapataas rin ng kabuuang katatagan at performance ng electrical grid.

Kapag may biglaang tumaas na load o nawalan ng paggawa ng kuryente sa isang tiyak na zone ng electrical grid, ang zone na ito ay maaaring humikayat ng kuryente mula sa mga kalapit na konektadong lugar. Gayunpaman, upang matiyak ang reliable na interconnections, isang tiyak na halaga ng generating capacity, na kilala bilang spinning reserve, ay kinakailangan. Ang spinning reserve ay binubuo ng mga generator na gumagana sa normal na bilis at handa na magbigay ng kuryente agad kung kinakailangan.

Mga Uri ng Interconnections

Ang mga interconnections sa pagitan ng mga electrical networks ay maaring pangunahing ikategorya sa dalawang uri: ang HVAC (High Voltage Alternating Current) link at ang HVDC (High Voltage Direct Current) link.

HVAC (High Voltage Alternating Current) Interconnection

Sa isang HVAC link, dalawang alternating current (AC) systems ay konektado sa pamamagitan ng AC transmission line. Para sa matagumpay na interconnection ng mga AC systems, mahalaga na panatilihin ang malapit na kontroladong frequency sa parehong sistema. Sa isang 50Hz system, halimbawa, ang tanggap na range ng frequency ay karaniwang nasa pagitan ng 48.5 Hz at 51.5 Hz. Ang uri ng interconnection na ito ay tinatawag na synchronous interconnection o synchronous tie, dahil ito ay lumilikha ng isang matigas na koneksyon sa pagitan ng dalawang AC systems.

Bagama't malawak itong ginagamit, ang AC interconnection ay may maraming limitasyon, at ang interconnection ng mga AC systems madalas na nakakaroon ng mga sumusunod na hamon:

• Frequency Disturbance Propagation: Dahil ang interconnection ng dalawang AC networks ay synchronous, anumang pag-fluctuate ng frequency sa isa ay mabilis na ipinapadala sa iba. Ito ay maaaring magresulta sa instability sa konektadong network.

• Power Swing Impact: Ang mga power swings sa isang AC system ay maaaring malaking makaapekto sa iba. Ang mga large-scale power swings maaaring mag-trigger ng mabilis na tripping ng mga protective devices, posibleng magdulot ng malaking fault sa sistema. Sa mga seryosong kaso, ang mga fault na ito ay maaaring magresulta sa complete collapse ng buong konektadong AC network.

• Increased Fault Levels: Ang pagkonekta ng existing AC system sa isa pa gamit ang AC tie line ay maaaring taas ang fault level. Ito ay dahil ang additional parallel line ay binabawasan ang equivalent reactance ng konektadong sistema. Gayunpaman, kung parehong AC systems ay konektado sa iisang fault line, ang fault level ng bawat individual na sistema ay hindi naapektuhan.

HVDC (High Voltage Direct Current) Interconnection

Ang isang DC interconnection, o DC tie, ay nagbibigay ng mas flexible na coupling sa pagitan ng dalawang AC systems na konektado. Hindi tulad ng HVAC interconnections, ang DC ties ay non-synchronous (asynchronous). Ang HVDC interconnection approach ay may maraming napapanatiling mga benepisyo:

• Frequency Independence: Ang asynchronous nature ng DC interconnection system ay nagbibigay ng koneksyon ng mga AC networks na gumagana sa parehong o iba't ibang frequencies. Ang unique feature na ito ay nagbibigay ng seamless integration ng diverse AC systems habang pinapayagan ang bawat sistema na panatilihin ang sarili nitong frequency standards at gumana nang independiyente.

• Precise Power Flow Control: Ang HVDC links ay maaaring mabilis at maipaglaban na kontrolin ang magnitude at direksyon ng power flow sa pamamagitan ng pag-adjust ng firing angle ng mga converters. Ang precise control mechanism na ito ay nagsisiguro ng mas reliable na power transmission, nagpapataas ng transient stability limit ng konektadong sistema.

• Power Swing Damping: Sa pamamagitan ng modulation ng power flow sa pamamagitan ng DC tie, ang HVDC interconnections ay maaaring mabilis na dampen ang mga power swings sa konektadong AC networks. Ito ay nagsisiguro ng mas stable na electrical grid, nagbabawas ng risk ng cascading failures at nagpapataas ng resilience ng sistema.

Sa modernong panahon, ang mga tradisyonal na electrical grids ay lalong nahahaluan ng mga smart grids. Gamit ang mga smart meters at intelligent appliances, ang mga smart grids ay nagbibigay ng enhanced operational efficiency, mas mahusay na demand-side management, at improved overall performance kumpara sa kanilang conventional counterparts.