Co jsou systémy přenosu elektrické energie?
Co jsou systémy přenosu elektrické energie?
Definice systémů přenosu elektrické energie
Systémy přenosu elektrické energie přenášejí elektrickou energii z výrobních stanic do míst spotřeby, kde je tato energie využívána.
Systémy přenosu elektrické energie jsou prostředky pro přenos energie ze zdroje výroby do různých míst spotřeby (tj. míst, kde se energie využívá). Výrobní stanice generují elektrickou energii. Tyto výrobní stanice nejsou nutně umístěny tam, kde je většina energie spotřebována (tj. v místech spotřeby).
Vzdálenost není jediným faktorem při výběru umístění výrobní stanice. Často jsou výrobní stanice vzdálena od míst, kde se energie využívá. Půda dál od hustě osídlených oblastí je levnější, a je lepší držet hlučné nebo znečišťující stanice dál od obytných oblastí. Proto jsou systémy přenosu elektrické energie nezbytné.
Elektrické dodávací systémy přivádějí energii z zdrojů, jako jsou tepelné elekárny, ke spotřebitelům. Systémy přenosu elektrické energie, které zahrnují krátké, střední a dlouhé přenosové linky, přenášejí energii do distribučních systémů. Tyto systémy pak poskytují elektrickou energii domácnostem a podnikům.
AC vs DC přenos
Základně existují dva systémy, pomocí kterých lze přenášet elektrickou energii:
Přenosový systém s vysokým napětím DC.
Přenosový systém s vysokým napětím AC.
Výhody přenosových systémů DC
Pro přenosový systém DC jsou potřeba pouze dva vodiče. Je možné použít jen jeden vodič, pokud se Země využije jako cesta zpět systému.
Napěťový zatížení izolátoru přenosového systému DC je asi 70 % ekvivalentního napětí přenosového systému AC. Proto mají přenosové systémy DC nižší náklady na izolaci.
Indukčnost, kapacitance, fázové posunutí a problémy s vlnami lze v systému DC eliminovat.
Nevýhody přenosových systémů AC
Objem vodičů potřebných v systémech AC je mnohem vyšší než v systémech DC.
Reaktance linky ovlivňuje napěťovou regulaci elektrického přenosového systému.
Problémy s efektem kůže a blízkostí se vyskytují pouze v systémech AC.
Přenosové systémy AC jsou více ovlivněny koronovým výbojem než přenosové systémy DC.
Stavba elektrické síťové infrastruktury AC je složitější než u systémů DC.
Je nutná správná synchronizace před propojením dvou nebo více přenosových linek, synchronizace lze v systému DC úplně vynechat.
Výhody přenosových systémů AC
Alternativní napětí lze snadno zvýšit a snížit, což není možné v přenosovém systému DC.
Údržba podstací AC je snazší a ekonomičtější než u DC.
Transformace energie v elektrické podstaci AC je mnohem snazší než motor-generátory v systému DC.
Nevýhody přenosových systémů AC
Objem vodičů potřebných v systémech AC je mnohem vyšší než v systémech DC.
Reaktance linky ovlivňuje napěťovou regulaci elektrického přenosového systému.
Problémy s efektem kůže a blízkostí se vyskytují pouze v systémech AC.
Přenosové systémy AC jsou více ovlivněny koronovým výbojem než přenosové systémy DC.
Stavba elektrické síťové infrastruktury AC je složitější než u systémů DC.
Je nutná správná synchronizace před propojením dvou nebo více přenosových linek, synchronizace lze v systému DC úplně vynechat.
Stavba výrobní stanice
Při plánování stavby výrobní stanice je třeba zohlednit následující faktory pro ekonomickou výrobu elektrické energie.
Snadná dostupnost vody pro tepelnou elekárnu.
Snadná dostupnost půdy pro stavbu elektrárny, včetně bydlení pro zaměstnance.
Pro vodní elekárnu musí být na řece hráz. Tedy je třeba vybrat vhodné místo na řece tak, aby bylo možné postavit hráz nejoptimalizovanějším způsobem.
Pro tepelnou elekárnu je jedním z nejdůležitějších faktorů snadná dostupnost paliva.
Lepší komunikace pro zboží a zaměstnance elektrárny musí být rovněž zohledněna.
Pro přepravu velkých náhradních dílů turbín, alternátorů atd. musí být široké silnice, železniční spojení a hluboká a široká řeka poblíž elektrárny.
Pro jadernou elekárnu musí být umístěna v takové vzdálenosti od obecného umístění, aby nebyl žádný dopad jaderné reakce na zdraví obyvatel.
Existuje mnoho dalších faktorů, které bychom měli zohlednit, ale ty jsou mimo rozsah našeho diskuse. Všechny výše uvedené faktory jsou obtížné k zajištění v místech spotřeby. Elektrárna nebo výrobní stanice musí být umístěna tam, kde jsou všechny zařízení snadno dostupné. Toto místo nemusí být nutně v místech spotřeby. Energie vygenerovaná v výrobní stanici je pak přenesena do míst spotřeby pomocí elektrického přenosového systému, jak jsme již dříve zmínili.
Energie vygenerovaná v výrobní stanici je na nízké úrovni napětí, protože nízkonapěťová výroba má určitou ekonomickou hodnotu. Nízkonapěťová výroba je ekonomičtější (tj. nižší náklady) než vysokonapěťová výroba. Na nízké úrovni napětí jsou váha a izolace v alternátoru menší, což přímo snižuje náklady a velikost alternátoru. Ale tato nízkonapěťová energie nemůže být přímo přenesena ke koncovým spotřebitelům, protože přenos nízkonapěťové energie není ekonomický. Ačkoli nízkonapěťová výroba je ekonomická, nízkonapěťový přenos elektrické energie není ekonomický.
Elektrická energie je přímo úměrná součinu elektrického proudu a napětí systému. Pro přenos určitého množství elektrické energie z jednoho místa na druhé, pokud se zvýší napětí, sníží se přidružený proud této energie. Snížený proud znamená menší I2R ztráty v systému, menší průřez vodiče znamená nižší investice a snížený proud zlepšuje napěťovou regulaci přenosového systému, což naznačuje kvalitní energii. Z těchto tří důvodů se elektrická energie přenáší převážně na vysoké úrovni napětí.
Opět na straně distribuce, pro efektivní distribuci přenesené energie, je ta snížena na požadovanou nízkou úroveň napětí.
Tedy lze závěrem říci, že nejprve je elektrická energie vygenerována na nízké úrovni napětí, pak je zvýšena na vysokou úroveň pro efektivní přenos elektrické energie. Nakonec, pro distribuci elektrické energie nebo moci různým spotřebitelům, je snížena na požadovanou nízkou úroveň napětí.
