Wat zijn elektriciteitsvoorzieningssystemen?

Wat zijn energieoverdrachtssystemen?

Definitie van energieoverdrachtssystemen

Energieoverdrachtssystemen zorgen voor het overbrengen van elektrische energie van opwekkingseenheden naar belastingscentra waar deze wordt verbruikt.

 Elektrische energieoverdrachtssystemen zijn de middelen om energie te overbrengen van een opwekkingsbron naar verschillende belastingscentra (d.w.z. waar de energie wordt gebruikt). Opwekkingseenheden genereren elektrische energie. Deze opwekkingseenheden bevinden zich niet noodzakelijk op de plaats waar de meeste energie wordt verbruikt (d.w.z. het belastingscentrum).

 Afstand is niet de enige factor bij de keuze van de locatie van een opwekkingseenheid. Vaak liggen opwekkingseenheden ver van de plaats waar de energie wordt gebruikt. Land dat verder weg ligt van gebieden met hoge bevolkingsdichtheid is goedkoper, en het is beter om lawaaiige of vervuilende stations weg te houden van woongebieden. Daarom zijn energieoverdrachtssystemen essentieel.

 Elektrische voedingsystemen leveren energie van opwekkingseenheden, zoals thermische krachtcentrales, aan consumenten. Energieoverdrachtssystemen, die korte, middellange en lange overdrachttrekken omvatten, verplaatsen energie naar distributiesystemen. Deze systemen leveren vervolgens elektriciteit aan huishoudens en bedrijven.

 Wisselstroom versus Gelijkstroom-overdracht

Er zijn fundamenteel twee systemen waarmee elektrische energie kan worden overgebracht:

• Hoogspannings gelijkstroom-overdrachtsysteem.

• Hoogspannings wisselstroom-overdrachtsysteem.

Voordelen van gelijkstroom-overdrachtssystemen

 Voor gelijkstroom-overdrachtssystemen zijn slechts twee geleiders nodig. Het is zelfs mogelijk om slechts één geleider te gebruiken als de aarde als terugweg van het systeem wordt gebruikt.

De spanningsspanning op de isolator van het gelijkstroom-overdrachtsysteem is ongeveer 70% van de equivalent voltage van het wisselstroom-overdrachtsysteem. Hierdoor hebben gelijkstroom-overdrachtssystemen lagere isolatiekosten.

Inductance, capaciteit, faseverschuiving en piekproblemen kunnen in gelijkstroomsystemen worden geëlimineerd.

 Nadelen van wisselstroom-overdrachtssystemen

• Het volume geleider dat nodig is voor wisselstroomsystemen is veel groter in vergelijking met gelijkstroomsystemen.

• De reactantie van de lijn beïnvloedt de spantoetsing van het elektrische energieoverdrachtsysteem.

• Problemen met huid- en nabijheids effecten komen alleen voor in wisselstroomsystemen.

• Wisselstroom-overdrachtssystemen worden meer beïnvloed door corona-ontlading dan een gelijkstroom-overdrachtsysteem.

• De bouw van een wisselstroom elektrisch energieoverdracht netwerk is complexer dan DC-systemen.

• Proper synchronisatie is vereist voordat twee of meer overdrachtlijnen met elkaar worden verbonden, synchronisatie kan volledig worden weggelaten in een gelijkstroom-overdrachtsysteem.

Voordelen van wisselstroom-overdrachtssystemen

• Wisselspanningen kunnen gemakkelijk worden opgevoerd en gereduceerd, wat niet mogelijk is in gelijkstroom-overdrachtssystemen.

• Het onderhoud van wisselstroom-onderstations is relatief eenvoudig en kosteneffectief vergeleken met gelijkstroom.

• Het transformeren van energie in wisselstroom-elektrische onderstations is veel eenvoudiger dan motor-generator sets in een gelijkstroom-systeem.

Nadelen van wisselstroom-overdrachtssystemen

• Het volume geleider dat nodig is voor wisselstroomsystemen is veel groter in vergelijking met gelijkstroomsystemen.

• De reactantie van de lijn beïnvloedt de spantoetsing van het elektrische energieoverdrachtsysteem.

• Problemen met huid- en nabijheids effecten komen alleen voor in wisselstroomsystemen.

• Wisselstroom-overdrachtssystemen worden meer beïnvloed door corona-ontlading dan een gelijkstroom-overdrachtsysteem.

• De bouw van een wisselstroom elektrisch energieoverdracht netwerk is complexer dan DC-systemen.

• Proper synchronisatie is vereist voordat twee of meer overdrachtlijnen met elkaar worden verbonden, synchronisatie kan volledig worden weggelaten in een gelijkstroom-overdrachtsysteem.

Bouwen van een opwekkingseenheid

Tijdens de planning van de bouw van een opwekkingseenheid moeten de volgende factoren worden overwogen voor economische opwekking van elektrische energie.

• Gemakkelijke beschikbaarheid van water voor thermische krachtcentrales.

• Gemakkelijke beschikbaarheid van land voor de bouw van de krachtcentrale, inclusief de stafwijk.

• Voor een waterkrachtcentrale moet er een dam op de rivier zijn. Dus moet de juiste plek op de rivier zo gekozen worden dat de bouw van de dam op de meest optimale manier kan plaatsvinden.

• Voor een thermische krachtcentrale is de gemakkelijke beschikbaarheid van brandstof een van de belangrijkste factoren die moeten worden overwogen.

• Beter communicatie voor goederen en werknemers van de krachtcentrale moet ook in overweging worden genomen.

• Voor het vervoer van zeer grote reserveonderdelen van turbines, alternators, enz., moeten er brede wegen, treinverbindingen en een diepe en brede rivier in de buurt van de krachtcentrale zijn.

• Voor een kerncentrale moet deze op zo'n afstand van een gewone locatie staan dat er geen effect is van de kernreactie op de gezondheid van de bevolking.

Er zijn nog vele andere factoren die we moeten overwegen, maar die gaan buiten het kader van onze discussie. Alle bovenstaande factoren zijn moeilijk verkrijgbaar in belastingscentra. De krachtcentrale of opwekkingseenheid moet gevestigd zijn op een plaats waar alle faciliteiten gemakkelijk verkrijgbaar zijn. Deze plaats hoeft niet noodzakelijk in de belastingscentra te zijn. De in de opwekkingseenheid gegenereerde energie wordt dan overgebracht naar het belastingscentrum met behulp van een elektrisch energieoverdrachtsysteem, zoals eerder besproken.

De in een opwekkingseenheid gegenereerde energie is op een laagspanningsniveau, omdat laagspanningsenergieopwekking enige economische waarde heeft. Laagspanningsenergieopwekking is economischer (d.w.z. goedkoper) dan hoogspanningsenergieopwekking. Bij een laagspanningsniveau zijn zowel gewicht als isolatie minder in de alternator; dit vermindert rechtstreeks de kosten en grootte van de alternator. Maar deze laagspanningsenergie kan niet direct naar de consument worden overgebracht, omdat deze laagspanningsenergieoverdracht helemaal niet economisch is. Hoewel laagspanningsenergieopwekking dus economisch is, is laagspannings elektrische energieoverdracht niet economisch.

Elektrische energie is evenredig aan het product van elektrische stroom en spanning van het systeem. Dus voor het overbrengen van bepaalde elektrische energie van de ene plaats naar de andere, als de spanning van de energie wordt verhoogd, dan neemt de bijbehorende stroom van deze energie af. Vermindering van de stroom betekent minder I2R-verlies in het systeem, minder doorsnede van de geleider betekent minder kapitaalverplichting en verminderde stroom verbetert de spantoetsing van het energieoverdrachtsysteem en verbeterde spantoetsing geeft aanwijzingen voor kwaliteitsenergie. Om deze drie redenen wordt elektrische energie voornamelijk op hoogspanningsniveau overgebracht.

Opnieuw aan de distributiekant, voor efficiënte distributie van de overgebrachte energie, wordt deze gestapt naar het gewenste laagspanningsniveau.

Dus kan worden geconcludeerd dat eerst de elektrische energie op laagspanningsniveau wordt opgewekt, vervolgens wordt deze opgestapt naar hoogspanning voor efficiënte overdracht van elektrische energie. Tenslotte, voor de distributie van elektrische energie of kracht naar verschillende consumenten, wordt deze gestapt naar het gewenste laagspanningsniveau.