Klassifisering av elektriske kraftdistribusjonsnettverkssystemer

Den typiske elektriske kraftsystemnetten er inndelt i tre hovedkomponenter: produksjon, overføring og distribusjon. Elektrisk kraft produseres i kraftverk, som ofte ligger langt unna belastningsområder. Derfor brukes overføringslinjer for å levere kraft over lange avstander.

For å minimere overføringstap, brukes høyspenningsstrøm i overføringslinjene, og spenningen reduseres ved belastningsområdet. Distribusjonssystemet leverer deretter denne strømmen til sluttkundene.

Typer av elektriske distribusjonssystemer

Distribusjonssystemet kan klassifiseres basert på flere kriterier:

• Natur av forsyning:

• AC-distribusjonssystem: De fleste forbrukere krever AC-strøm, noe som gjør det til standard for produksjon, overføring og distribusjon. AC-spenning kan lett justeres ved hjelp av transformatorer, noe som muliggjør effektive opp- og nedovergangsoperasjoner.

• DC-distribusjonssystem: Mindre vanlig, men brukes i spesielle applikasjoner.

• Tilkoblingstype:

• Radiell system

• Ring system

• Tilknyttet system

• Konstruksjonstype:

• Den typiske elektriske kraftsystemnetten er inndelt i tre hovedkomponenter: produksjon, overføring og distribusjon. Elektrisk kraft produseres i kraftverk, som ofte ligger langt unna belastningsområder. Derfor brukes overføringslinjer for å levere kraft over lange avstander.

  For å minimere overføringstap, brukes høyspenningsstrøm i overføringslinjene, og spenningen reduseres ved belastningsområdet. Distribusjonssystemet leverer deretter denne strømmen til sluttkundene.

  Typer av elektriske distribusjonssystemer

  Distribusjonssystemet kan klassifiseres basert på flere kriterier:

  • Natur av forsyning:

  • AC-distribusjonssystem: De fleste forbrukere krever AC-strøm, noe som gjør det til standard for produksjon, overføring og distribusjon. AC-spenning kan lett justeres ved hjelp av transformatorer, noe som muliggjør effektive opp- og nedovergangsoperasjoner.

  • DC-distribusjonssystem: Mindre vanlig, men brukes i spesielle applikasjoner.

  • Tilkoblingstype:

  • Radiell system

  • Ring system

  • Tilknyttet system

  • Konstruksjonstype:

  • Overstrekningssystem

  • Underjordisk system

  Klassifisering etter forsyningsnatur

  Elektrisk kraft finnes i to former: AC og DC. Distribusjonssystemet tilpasser seg disse typene. AC-distribusjonssystemet er videre inndelt etter spenningsnivå:

  • Primærdistribusjonssystem: Opererer med høyere spenninger (f.eks. 3,3 kV, 6,6 kV, 11 kV) ved bruk av en trefasethretrådskonfigurasjon. Det forsyner store forbrukere som industri eller kommersielle komplekser, med nedovergangstransformatorer nær lokasjonene som reduserer spenningen til bruksbare nivåer.

  • Sekundærdistribusjonssystem: Leverer kraft ved lavere, forbrukervennlige spenninger.

  Den typiske layouten for primærdistribusjonssystemet vises nedenfor, og viser dets rolle i høyspenningskraftlevering før den endelige spenningskonvertering.

  

  Sekundærdistribusjonssystemet leverer kraft ved utnyttelsesspenningen. Det begynner der primærdistribusjonssystemet slutter—vanligvis ved en transformator som reduserer 11 kV til 415 V for direkte distribusjon til små forbrukere.

  De fleste transformatorer i denne fasen har en delta-koblede primærspole og en stjerne-koblede sekundærspole, som gir en jordet neutralterminal. Denne konfigurasjonen gjør at sekundærdistribusjonssystemet kan bruke en trefasefiretrådskonfigurasjon.

  • Enfasestruktur: Derives ved å koble en fase til den neutrale terminalen, noe som gir 230 V eller 120 V (avhengig av nasjonale standarder). Dette brukes vanligvis i boliger og små butikker.

  • Trefasesystem: Brukes av små industri, mellemølsmøller og lignende forbrukere, som kobler til R, Y, B fase-terminaler og neutral (N) for trefasekraft.

  Layouten for et sekundærdistribusjonsnett verkenes nedenfor, og viser hvordan spenningen tilpasses for sluttkundeapplikasjoner.

  

  DC-distribusjonssystem

  Selv om de fleste laster i kraftsystemet er AC-baserte, krever visse applikasjoner DC-strøm, noe som nødvendiggjør bruk av et DC-distribusjonssystem. I slike tilfeller konverteres generert AC-strøm til DC via rektifikatorer eller rotative konvertere. Nøkkelfunksjoner for DC-strøm inkluderer traktsystemer, DC-motorer, batterilading og elektroplatering.

  DC-distribusjonssystemet er inndelt etter sin kablingskonfigurasjon:

  To-tråds DC-distribusjonssystem

  Dette systemet bruker to tråder: en med positiv potensial (liveledning) og en annen med negativ eller null potensial. Last (som lamper eller motorer) kobles parallelt mellom de to trådene, egnet for enheter med to-terminalkonfigurasjon. En skisse av denne oppsettet vises nedenfor.

  Tre-tråds DC-distribusjonssystem

  

  Tre-tråds DC-distribusjonssystem

  Dette systemet bruker tre tråder: to liveledninger og en neutralledning, som gir fordelen med å gi to spenningsnivåer. Hvis liveledningene er ved +V og -V, med den neutrale ved null potensial, gir en tilkobling mellom en liveledning og den neutrale V volt, mens en tilkobling mellom begge liveledninger gir 2V volt.

  Denne konfigurasjonen lar høyspenningslast koble mellom liveledningene og lavspenningslast koble mellom en liveledning og den neutrale. Forbindelseskartet for et tre-tråds DC-distribusjonssystem vises nedenfor.

  

  Distribusjonssystemklassifisering etter tilkoblingsmetode

  Distribusjonssystemet er inndelt i tre typer basert på tilkoblingsmetodologi:

  • Radiell system

  • Ring hovedsystem

  • Tilknyttet distribusjonssystem

  Radiell system

  I et radiell system leverer separate feeder kraft fra en understasjon til hvert område, med kraft som flyter unidireksjonalt fra feeder til distributør. Dette designet er enkelt og lett å implementere, og krever mindre innledende investering sammenlignet med andre systemer.

  Imidlertid er påliteligheten betydelig begrenset: en feil i en feeder kan stenge ned hele systemet den serverer. Spenningsregulering lider også for forbrukere langt fra feeder, da lastfluktuerasjoner fører til mer markerte spenningsvariasjoner. Av disse grunnene brukes radielle systemer typisk bare for kortdistansedistribusjon til laster nær feeder. En enkelinjeskisse av radiellsystemet vises nedenfor.

  

  Ring hovedsystem

  I et ring hovedsystem er distribusjonstransformatorer koblet i en lukket løkkekonfigurasjon, forsynet av en understasjon fra ett ende. Dette designet sikrer at hver transformator har to distinkte veier til understasjonen, noe som øker redundans og pålitelighet. En enkelinjeskisse av ring hovedsystemet vises nedenfor.

  

  Dette oppsettet kan sammenlignes med to parallellkoblede feeder. For eksempel, hvis en feil oppstår mellom punkt B og C, vil segmentet mellom B og C bli isolert fra systemet, og understasjonen kan forsyne kraft gjennom to alternative ruter.

  Dette designet øker systemets pålitelighet, reduserer spenningsfluktuerasjoner ved forbrukerens ende, og sikrer at hvert løpesegment bærer mindre strøm—så mindre ledningsmateriale kreves sammenlignet med radiellsystemet.

  Tilknyttet distribusjonssystem

  Det tilknyttede distribusjonssystemet har en løkke forsynet av flere understasjoner ved ulike punkter, noe som gir det navnet "gitterdistribusjonssystem". En enkelinjeskisse av dette systemet vises nedenfor.

  

  Som vist i diagrammet ovenfor, er løkken ABCDEFGHA forsynet av to understasjoner ved punkt A og E. Dette oppsettet øker systemets pålitelighet betydelig sammenlignet med både ring hoved- og radiellsystemer.

  Selv om det tilknyttede systemet har superiør kvalitet og effektivitet—og enda reduserer reserverte kraftkapasiteter—er designet komplekst og krever høyere innledende investering pga. behovet for flere understasjoner.

  Klassifisering av distribusjonssystemer etter konstruksjonstype
  Underjordisk distribusjonssystem

  Som navnet impliserer, plasserer dette systemet ledninger under gater eller fortau. Selv om det er tryggere enn overstrekningssystemer, medfører det høye innledende kostnader pga. gravarbeid, rør, manholer og spesialiserte kabler. Underjordiske kabler er mindre utsatt for feil og gir estetiske fordeler (usynlighet), men feilsøking og reparasjon er vanskelig. Livslengden overstiger 50 år.

  Overstrekningssystem

  Ledninger monteres på tre, betong eller stålposter i dette tradisjonelle oppsettet. Selv om det er mer utsatt for feil og sikkerhetsrisiko enn underjordiske systemer, har det lavere innledende kostnader og større fleksibilitet for lastekspansjon. Luft fungerer som isolasjonsmedium, noe som eliminerer behovet for spesialiserte kabler og tillater høyere strømbærende kapasitet. Installasjon, feilsøking og reparasjon er enkle, noe som holder vedlikeholdsomkostningene nede—selv om det kan forstyrre kommunikasjonssystemer. Dess livslengde overstiger 25 år.