Vad är ett elektriskt energisystem?

Vad är en elektrisk energisystem?

Definition av energisystem

Ett elektriskt energisystem är ett nätverk utformat för att effektivt generera, överföra och distribuera el till kunder.

Ett elektriskt energisystem definieras som ett nätverk av elektriska komponenter som används för att leverera, överföra och konsumera elektrisk energi. Leveransen sker genom någon form av generering (t.ex. en kraftverk), överföringen sker via ett överföringssystem (genom en överföringslinje) och distributionsystem, och konsumtionen kan ske genom bostadsanvändning som t.ex. upplysning eller luftkonditionering i hemmet, eller genom industriella tillämpningar som drift av stora motorer.

Ett exempel på ett energisystem är det elektriska nätet som ger ström till hem och industrier inom ett stort område. Det elektriska nätet kan grovt delas in i generatorerna som levererar strömmen, överföringssystemet som bär strömmen från genereringscentren till belastningscentren, och distributionsystemet som matar strömmen till närliggande hem och industrier.

Mindre energisystem finns också inom industrin, sjukhus, kommersiella byggnader och hem. De flesta av dessa system baseras på trefasväxelström - standarden för storskalig överföring och distribution av el i den moderna världen.

Specialiserade energisystem som inte alltid baseras på trefasväxelström hittas i flygplan, elektriska järnvägsystem, oceanlinjer, ubåtar och fordon.

Kraftverken producerar elektrisk energi vid låg spänningsnivå. Vi håller genereringsvoltagen på ett lågt nivå eftersom det har specifika fördelar. Låg voltagsgenerering skapar färre belastningar på armaturen i alternatorn. Därför kan vi vid låg voltagsgenerering konstruera en mindre alternator med tunnare och lättare isolering.

Från ingenjörs- och designsynvinkel är mindre alternatorer mer praktiska. Vi kan inte överföra denna låga spänning till belastningscentren.

Lågspänningsoverföring orsakar mer kopparförlust, sämre spänningsreglering och högre installationskostnader för överföringssystemet. För att undvika dessa tre svårigheter måste vi öka spänningen till en viss hög spänningsnivå.

Att höja systemets spänning över en viss punkt är orealistiskt eftersom det betydligt ökar isoleringskostnaderna och kostnaderna för stödjande strukturer p.g.a. krav på markavstånd.

Överföringsspänningen beror på mängden energi som ska överföras. Överbelastningsimpedansbelastning är ytterligare en parameter som bestämmer systemets spänningsnivå för överföring av en viss mängd energi.

För att höja systemets spänning använder vi spänningshöjande transformatorer och deras associerade skydd och driftarrangemang vid kraftverket. Vi kallar detta en generationsunderstation. I slutet av överföringslinjen måste vi sänka överföringsspänningen till en lägre nivå för sekundär överföring och/eller distributionsändamål.

Här använder vi spänningsnedtransformatorer och deras associerade skydd och driftarrangemang. Detta är en överföringsunderstation. Efter primär överföring passerar den elektriska energin genom sekundär överföring eller primär distribution. Efter sekundär överföring eller primär distribution sänker vi återigen spänningen till en önskad låg spänningsnivå för distribution till konsumenternas lokaler.

Detta var den grundläggande strukturen för ett elektriskt energisystem. Även om vi inte nämnde detaljerna för varje enhet som används i ett elektriskt energisystem, finns det utöver de tre huvudkomponenterna alternator, transformator och överföringslinje ett antal associerade enheter.

Några av dessa enheter är circuitbrytare, blixtskydd, isolator, strömbrytare, spänningsbrytare, kondensatorspänningsbrytare, vågfilter, kondensatorbank, reläsystem, kontrollarrangemang, jordningsarrangemang för linje och understationsutrustning, etc.

Spänningsreglering

Att hantera spänningsnivåer genom transformatorer är avgörande för att minimera energiförluster och säkerställa säker och effektiv energileverans.

Betydelsen av överföring

Högspänningsoverföring är nödvändig för att minska energiförluster och infrastrukturella kostnader över långa avstånd.

Viktiga komponenter

Nyckelelement i ett energisystem inkluderar generatorer, transformatorer och en mängd skydds- och driftutrustning.

Ekonomisk rationell

Energisystem är viktiga för att leverera el från resursrika genereringsplatser till avlägsna konsumtionsområden, vilket garanterar ekonomisk och tillförlitlig tillgång till energi