Stromversorgungssystem: Was sind sie?
Früher gab es nur geringe Nachfrage nach elektrischer Energie. Eine einzelne kleine Stromerzeugungsanlage konnte die lokale Nachfrage decken. Heutzutage steigt die Nachfrage nach elektrischer Energie erheblich, parallel zur Modernisierung der Lebensweisen der Menschen. Um diese wachsende elektrische Last zu bedienen, müssen wir eine ziemlich große Anzahl großer Kraftwerke errichten.
Von wirtschaftlicher Sicht aus ist es jedoch nicht immer möglich, ein Kraftwerk in der Nähe der Lastzentren zu bauen. Wir definieren Lastzentren als Orte, an denen die Dichte der Verbraucher oder angeschlossenen Lasten im Vergleich zu anderen Teilen des Landes sehr hoch ist. Es ist wirtschaftlich, ein Kraftwerk in der Nähe natürlicher Energiequellen wie Kohle, Gas und Wasser usw. zu errichten. Aus diesem Grund und wegen vieler anderer Faktoren müssen wir oft ein elektrisches Erzeugungswerk weit entfernt von den Lastzentren bauen.
Daher müssen wir elektrische Netzwerksysteme einrichten, um die erzeugte elektrische Energie vom Kraftwerk zum Verbraucher zu bringen. Die im Kraftwerk erzeugte Elektrizität gelangt über Systeme, die wir in zwei Hauptteile unterteilen können, nämlich Übertragung und Verteilung, zu den Verbrauchern.
Wir nennen das Netzwerk, durch das die Verbraucher Elektrizität von der Quelle erhalten, elektrisches Versorgungssystem. Ein elektrisches Versorgungssystem besteht aus drei Hauptkomponenten: den Erzeugungsanlagen, den Übertragungsleitungen und den Verteilersystemen. Die Erzeugungsanlagen produzieren Elektrizität auf einem vergleichsweise niedrigeren Spannungsniveau. Die Produktion von Elektrizität auf niedrigerem Spannungsniveau ist in vielen Aspekten wirtschaftlicher.
Die Spannungserhöhertransformatoren, die am Anfang der Übertragungsleitungen angeordnet sind, erhöhen das Spannungsniveau der Energie. Die elektrischen Übertragungssysteme übertragen dann diese höhere Spannungs-Elektrizität zu den möglichen nächstgelegenen Zonen der Lastzentren. Die Übertragung von elektrischer Energie auf höheren Spannungsniveaus bietet in vielen Aspekten Vorteile. Hochspannungsübertragungsleitungen bestehen aus Freileitungen oder/und unterirdischen elektrischen Leitern. Die Spannungsreduziertransformatoren, die am Ende der Übertragungsleitungen angeordnet sind, reduzieren die Spannung der Elektrizität auf die gewünschten niedrigen Werte für Verteilungszwecke. Die Verteilersysteme verteilen dann die Elektrizität an verschiedene Verbraucher gemäß ihren erforderlichen Spannungsniveaus.
Wir verwenden normalerweise Wechselstromsysteme für Erzeugung, Übertragung und Verteilung. Für Ultra-Hochspannungsübertragung verwenden wir oft Gleichstromübertragungssysteme. Beide Netze, Übertragung und Verteilung, können entweder als Freileitung oder unterirdisch ausgeführt sein. Da das unterirdische System viel teurer ist als das Freileitungssystem, ist Letzteres aus wirtschaftlicher Sicht, wo immer möglich, vorzuziehen. Wir verwenden ein Dreiphasen-Dreifachsystem für Wechselstromübertragung und ein Dreiphasen-Vierfachsystem für Wechselstromverteilung.
Wir können sowohl die Übertragungs- als auch die Verteilersysteme in zwei Teile unterteilen: Primärübertragung und Sekundärübertragung, Primärverteilung und Sekundärverteilung. Dies ist eine verallgemeinerte Ansicht eines elektrischen Netzes. Wir sollten beachten, dass nicht alle Übertragungs- und Verteilersysteme diese vier Stufen des elektrischen Versorgungssystems haben müssen.
Je nach Anforderungen des Systems können es viele Netze geben, die keine Sekundärübertragung oder -verteilung haben. In vielen Fällen lokaler elektrischer Versorgungssysteme kann das gesamte Übertragungssystem fehlen. In diesen lokalen elektrischen Versorgungssystemen verteilen die Generatoren die Energie direkt an verschiedene Verbrauchspunkte.
Lassen Sie uns ein praktisches Beispiel für ein elektrisches Versorgungssystem diskutieren. Hier erzeugt die Erzeugungsanlage Dreiphasenstrom bei 11 kV. Dann schaltet ein 11/132 kV Spannungserhöhertransformator, der mit der Erzeugungsanlage verbunden ist, diese Energie auf 132 kV hoch. Die Übertragungsleitung überträgt diesen 132 kV Strom zu einer 132/33 kV Spannungsreduzierunterstation, die aus 132/33 kV Spannungsreduziernetransformatoren besteht und sich am Stadtrand befindet. Wir bezeichnen den Teil des elektrischen Versorgungssystems, der vom 11/132 kV Spannungserhöhertransformator bis zum 132/33 kV Spannungsreduzierttransformator reicht, als Primärübertragung. Die Primärübertragung ist ein Dreiphasen-Dreifachsystem, was bedeutet, dass es drei Leiter für drei Phasen in jedem Leitungskreis gibt.
Nach diesem Punkt im Versorgungssystem wird die sekundäre Energie des 132/33 kV Transformators durch ein Dreiphasen-Dreifach-Übertragungssystem an verschiedene 33/11 kV Downstream-Unterstationen, die an strategischen Standorten der Stadt angeordnet sind, übertragen. Wir bezeichnen diesen Teil des Netzes als Sekundärübertragung.
Die 11 kV Dreiphasen-Dreifach-Speiseleitungen, die entlang der Straßen der Stadt verlaufen, führen die sekundäre Energie der 33/11 kV Transformator der Sekundärübertragungsunterstation. Diese 11 kV Speiseleitungen bilden die Primärverteilung des elektrischen Versorgungssystems.
Die 11/0,4 kV Transformatoren in den Verbraucherbezirken reduzieren die Primärverteilungsenergie auf 0,4 kV oder 400 V. Diese Transformatoren werden Verteilungstransformatoren genannt und sind Mastmontagetransformatoren. Von den Verteilungstransformatoren geht die Energie über ein Dreiphasen-Vierfach-System zu den Verbrauchern. Im Dreiphasen-Vierfach-System werden drei Leiter für drei Phasen verwendet, und der vierte Leiter dient als Neutralleiter für neutrale Verbindungen.
Ein Verbraucher kann die Energie je nach Bedarf entweder in Dreiphasen- oder Einphasenversorgung beziehen. Bei Dreiphasenversorgung erhält der Verbraucher 400 V Phasen-zu-Phasen (Netzspannung), und bei Einphasenversorgung erhält der Verbraucher 400 / Wurzel 3 oder 231 V Phasen-zu-Neutral-Spannung an seiner Eingangsmontage. Die Eingangsmontage ist der Endpunkt eines elektrischen Versorgungssystems. Wir bezeichnen diesen Teil des Systems, der vom Sekundärseite des Verteilungstransformators bis zur Eingangsmontage reicht, als Sekundärverteilung. Eingangsmontagen sind die Anschlüsse, die an den Verbraucherstandorten installiert sind, von denen der Verbraucher die Verbindung für seine Zwecke nimmt.
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