Sistema di Fornitura Elettrica: Cos'è?
In passato c'era una richiesta molto limitata di energia elettrica. Una singola unità generatrice elettrica di piccole dimensioni poteva soddisfare la domanda locale. Oggi la domanda di energia elettrica sta aumentando enormemente in parallelo con la modernizzazione degli stili di vita umani. Per soddisfare questa crescente domanda di carico elettrico, dobbiamo stabilire un numero piuttosto elevato di grandi centrali elettriche.
Tuttavia, dal punto di vista economico, non è sempre possibile costruire una centrale elettrica vicino ai centri di carico. Definiamo i centri di carico come luoghi dove la densità di consumatori o carichi collegati è abbastanza alta rispetto ad altre parti del paese. È economico stabilire una centrale elettrica vicino a fonti naturali di energia come il carbone, i gas e l'acqua, ecc. A causa di ciò e per molti altri fattori, dobbiamo spesso costruire una stazione di generazione elettrica lontano dai centri di carico.
Dobbiamo quindi stabilire sistemi di rete elettrica per portare l'energia elettrica generata dalla stazione di generazione elettrica fino ai consumatori finali. L'elettricità generata nella stazione di generazione arriva ai consumatori attraverso sistemi che possiamo dividere in due parti principali, chiamate trasmissione e distribuzione.
Chiamiamo la rete attraverso la quale i consumatori ricevono l'elettricità dalla sorgente sistema di fornitura elettrica. Un sistema di fornitura elettrica ha tre componenti principali: le stazioni di generazione, le linee di trasmissione e i sistemi di distribuzione. Le stazioni di generazione producono elettricità a un livello di tensione relativamente più basso. Produrre elettricità a un livello di tensione più basso è economico in molti aspetti.
I trasformatori elevatori collegati all'inizio delle linee di trasmissione aumentano il livello di tensione della potenza. I sistemi di trasmissione elettrica trasmettono quindi questa potenza elettrica a tensione più alta alla zona di carico più vicina possibile. Trasmettere la potenza elettrica a tensioni elevate è vantaggioso in molti aspetti. Le linee di trasmissione a alta tensione sono costituite da conduttori elettrici aeree o/ed interrate. I trasformatori abbassatori collegati alla fine delle linee di trasmissione riducono la tensione dell'elettricità ai valori desiderati più bassi per scopi di distribuzione. I sistemi di distribuzione distribuiscono quindi l'elettricità ai vari consumatori in base ai loro livelli di tensione richiesti.
Di solito adottiamo un sistema CA per la generazione, la trasmissione e la distribuzione. Per la trasmissione a tensione ultra-alta, spesso utilizziamo un sistema di trasmissione CC. Entrambe le reti di trasmissione e distribuzione possono essere aeree o interrate. Poiché il sistema interrato è molto più costoso di un sistema aereo, quest'ultimo è preferibile ovunque possibile dal punto di vista economico. Utilizziamo un sistema trifase a 3 fili per la trasmissione CA e un sistema trifase a 4 fili per la distribuzione CA.
Possiamo dividere entrambi i sistemi di trasmissione e distribuzione in due parti, trasmissione primaria e trasmissione secondaria, distribuzione primaria e distribuzione secondaria. Si tratta di una visione generalizzata di una rete elettrica. Dovremmo notare che non tutti i sistemi di trasmissione e distribuzione potrebbero avere queste quattro fasi del sistema di fornitura elettrica.
A seconda dei requisiti del sistema, possono esistere molte reti che potrebbero non avere una trasmissione secondaria o una distribuzione secondaria, e in molti casi di sistemi di fornitura elettrica localizzati, l'intero sistema di trasmissione può essere assente. In questi sistemi di fornitura elettrica localizzati, i generatori distribuiscono direttamente la potenza a diversi punti di consumo.
Discutiamo un esempio pratico del sistema di fornitura elettrica. Qui la stazione di generazione produce potenza trifase a 11 kV. Quindi, un trasformatore elevatore 11/132 kV associato alla stazione di generazione eleva questa potenza al livello di 132 kV. La linea di trasmissione trasmette questa potenza a 132 kV alla sottostazione di abbassamento 132/33 kV composta da trasformatori di abbassamento 132/33 kV, situata alla periferia della città. Chiameremo quella parte del sistema di fornitura elettrica che va dal trasformatore elevatore 11/132 kV al trasformatore di abbassamento 132/33 kV trasmissione primaria. La trasmissione primaria è un sistema trifase a 3 fili, il che significa che ci sono tre conduttori per tre fasi in ogni circuito di linea.
Dopo quel punto nel sistema di fornitura, la potenza secondaria del trasformatore 132/33 kV viene trasmessa da un sistema di trasmissione trifase a 3 fili a diverse sottostazioni downstream 33/11 kV situate in diverse posizioni strategiche della città. Riferiamo a questa parte della rete come trasmissione secondaria.
Le alimentazioni trifase a 11 kV che passano lungo i bordi stradali della città trasportano la potenza secondaria dei trasformatori 33/11 kV della sottostazione di trasmissione secondaria. Queste alimentazioni a 11 kV costituiscono la distribuzione primaria del sistema di fornitura elettrica.
I trasformatori 11/0,4 kV nelle località dei consumatori abbassano la potenza di distribuzione primaria a 0,4 kV o 400 V. Questi trasformatori sono chiamati trasformatori di distribuzione e sono montati su pali. Dal trasformatore di distribuzione, la potenza va ai consumatori finali tramite un sistema trifase a 4 fili. Nel sistema trifase a 4 fili, 3 conduttori sono utilizzati per 3 fasi, e il 4° conduttore è utilizzato come filo neutro per le connessioni neutrali.
Un consumatore può prendere la fornitura in trifase o monofase a seconda delle sue esigenze. Nel caso di fornitura trifase, il consumatore ottiene 400 V tra fase (tensione linea), e per la fornitura monofase, il consumatore ottiene 400 / radice quadrata di 3 o 231 V tra fase e neutro alla sua linea di fornitura. La linea di fornitura è il punto finale di un sistema di fornitura elettrica. Riferiamo a questa parte del sistema, che va dal secondario del trasformatore di distribuzione alla linea di fornitura, come distribuzione secondaria. Le linee di fornitura sono i terminali installati presso i locali dei consumatori da cui il consumatore prende la connessione per i suoi utilizzi.
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