System zasilania elektrycznego

Definicja systemu zaopatrzenia w energię elektryczną

System zaopatrzenia w energię elektryczną definiuje się jako sieć dostarczającą prąd z elektrowni do konsumentów, w tym transmisję i dystrybucję.

W przeszłości popyt na energię elektryczną był niewielki, a jednostka generująca o małej mocy mogła zaspokoić lokalne potrzeby. Obecnie, ze względu na nowoczesny styl życia, popyt gwałtownie wzrósł. Aby sprostać temu rosnącemu zapotrzebowaniu, potrzebujemy wielu dużych elektrowni.

 Jednakże budowanie elektrowni w pobliżu centrów obciążenia, gdzie znajduje się wiele konsumentów, nie jest zawsze ekonomiczne. Taniej jest budować je w pobliżu naturalnych źródeł energii, takich jak węgiel, gaz i woda. Oznacza to, że elektrownie często znajdują się daleko od miejsc, gdzie energia elektryczna jest najbardziej potrzebna.

 Dlatego musimy tworzyć systemy sieci energetyczne, aby przekazać wygenerowaną energię elektryczną od elektrowni do końcowych konsumentów. Energia elektryczna wygenerowana w elektrowni dociera do konsumentów poprzez systemy, które możemy podzielić na dwie główne części: transmisję i dystrybucję.

 Siecią, przez którą konsumentowie otrzymują prąd od źródła, nazywamy systemem zaopatrzenia w energię elektryczną. System zaopatrzenia w energię elektryczną składa się z trzech głównych elementów: elektrowni, linii transmisyjnych i systemów dystrybucji. Elektrownie produkują prąd na stosunkowo niższym poziomie napięcia. Produkcja prądu na niższym poziomie napięcia jest ekonomiczna w wielu aspektach.

 Przekształtniki wzmacniające podłączone na początku linii transmisyjnych zwiększają poziom napięcia mocy. Systemy transmisyjne następnie przesyłają tę wyższą moc elektryczną do możliwie najbliższych stref obciążenia. Przesyłanie mocy elektrycznej na wyższym poziomie napięcia jest korzystne w wielu aspektach. Wysokonapięciowe linie transmisyjne składają się z nadziemowych lub/ i podziemnych przewodników elektrycznych. Przekształtniki obniżające podłączone na końcu linii transmisyjnych zmniejszają napięcie prądu do pożądanego niskiego poziomu w celach dystrybucji. Systemy dystrybucji następnie rozprowadzają prąd do różnych konsumentów zgodnie z wymaganymi poziomami napięcia.

 Typowo używamy systemów AC do generowania, transmisji i dystrybucji. Dla ultrawysokonapięciowej transmisji często używane są systemy DC. Siatki transmisyjne i dystrybucyjne mogą być nadziemne lub podziemne. Systemy nadziemne są tańsze, dlatego są preferowane, gdy to możliwe. Używamy systemu trójfazowego, trójprzewodowego dla transmisji AC i systemu trójfazowego, czteroprzewodowego dla dystrybucji AC.

 Systemy transmisyjne i dystrybucyjne można podzielić na etapy podstawowe i wtórne: podstawowa transmisja, wtórna transmisja, podstawowa dystrybucja i wtórna dystrybucja. Nie wszystkie systemy mają te cztery etapy, ale to jest ogólny widok sieci energetycznej.

 Niektóre sieci mogą nie posiadać etapów wtórnej transmisji lub dystrybucji. W niektórych lokalizowanych systemach może nie być w ogóle systemu transmisyjnego. Zamiast tego generatory bezpośrednio dystrybuują prąd do różnych punktów zużycia.

Rozważmy praktyczny przykład systemu zaopatrzenia w energię elektryczną. Tutaj elektrownia produkuje trójfazowy prąd o napięciu 11 kV. Następnie jeden przekształtnik wzmacniający 11/132 kV powiązany z elektrownią zwiększa tę moc do poziomu 132 kV. Linia transmisyjna przesyła ten prąd 132 kV do podstacji obniżającej 132/33 kV składającej się z przekształtników obniżających 132/33 kV, znajdującej się na obrzeżach miasta. Część systemu zaopatrzenia w energię elektryczną od przekształtnika wzmacniającego 11/132 kV do przekształtnika obniżającego 132/33 kV nazywamy podstawową transmisją. Podstawowa transmisja to system trójfazowy, trójprzewodowy, co oznacza, że istnieją trzy przewodniki dla trzech faz w każdym obwodzie liniowym.

 Po tym punkcie w systemie zaopatrzenia, wtórna moc 132/33 kV przekształtnika jest przesyłana przez system transmisyjny trójfazowy, trójprzewodowy do różnych podstacji dolnych 33/11 kV znajdujących się w strategicznych miejscach miasta. Ta część sieci nazywana jest wtórną transmisją.

 Trójfazowe, trójprzewodowe pasy 11 kV biegnące wzdłuż dróg miasta przewożą wtórną moc przekształtników 33/11 kV podstacji wtórnej transmisji. Te pasy 11 kV stanowią podstawową dystrybucję systemu zaopatrzenia w energię elektryczną.

 Przekształtniki 11/0,4 kV w lokalizacjach konsumentów obniżają moc podstawowej dystrybucji do 0,4 kV lub 400 V. Te przekształtniki nazywane są przekształtnikami dystrybucyjnymi i są montowane na słupach. Od przekształtników dystrybucyjnych prąd dociera do końców konsumentów poprzez system trójfazowy, czteroprzewodowy. W systemie trójfazowym, czteroprzewodowym, trzy przewodniki są używane dla trzech faz, a czwarty przewodnik służy jako przewód neutralny do połączeń neutralnych.

 Konsument może pobierać prąd w trybie trójfazowym lub jednofazowym, w zależności od swoich potrzeb. W przypadku trójfazowego zaopatrzenia konsument otrzymuje napięcie fazowe (liniowe) 400 V, a w przypadku jednofazowego zaopatrzenia, konsument otrzymuje napięcie fazowe do neutralnego 400 / pierwiastek z 3 lub 231 V w swojej głównej instalacji. Główne instalacje to końcowe punkty systemu zaopatrzenia w energię elektryczną. Część systemu od wtórnej strony przekształtnika dystrybucyjnego do głównej instalacji nazywamy wtórną dystrybucją. Główne instalacje to terminale zamontowane na terenie konsumenta, z których konsument pobiera prąd do swoich potrzeb.