Hva er kraftoverføringsystemer?
Hva er kraftoverføringsystemer?
Definisjon av kraftoverføringsystemer
Kraftoverføringsystemer overfører elektrisk kraft fra kraftverk til belastningsområder der den forbrukes.
Elektriske kraftoverføringsystemer er midlene for å overføre kraft fra en genererende kilde til ulike belastningsområder (altså der kraften brukes). Kraftverk genererer elektrisk kraft. Disse kraftverkene er ikke nødvendigvis plassert der det meste av kraften forbrukes (altså belastningsområdet).
Avstand er ikke den eneste faktoren for valg av sted for et kraftverk. Ofte er kraftverk langt unna der kraften brukes. Land lenger unna høybeledesteder er billigere, og det er bedre å holde støyende eller forurensete anlegg unna boligområder. Dette er grunnen til at kraftoverføringsystemer er essensielle.
Elektriske forsyningsystemer leverer kraft fra genererende kilder, som termisk kraftverk, til forbrukere. Kraftoverføringsystemer, som inkluderer korte overføringslinjer, middels lange overføringslinjer og lange overføringslinjer, flytter kraft til distribusjonsystemet. Disse systemene leverer deretter strøm til hjem og bedrifter.
Vekselstrøm vs likestrøm overføring
Grundig sett er det to systemer for overføring av elektrisk energi:
Høyspennings likestrøms overføringsystem.
Høyspennings vekselstrøms overføringsystem.
Fordeler ved likestrøms overføringsystemer
Bare to ledere er nødvendige for likestrøms overføringsystem. Det er videre mulig å bruke bare én leder i likestrøms overføringsystem hvis jorden benyttes som returbane for systemet.
Potensialbelastningen på isolatoren i likestrøms overføringsystem er omtrent 70% av den ekvivalente spenningen i vekselstrøms overføringsystem. Derfor har likestrøms overføringsystem reduserte isolasjonskostnader.
Induktans, kapasitans, faseforskyvning og surgeproblemer kan utelukkes i likestrømsystemer.
Ulemper ved vekselstrøms overføringsystemer
Mengden leder som kreves i vekselstrømsystemer er mye større sammenlignet med likestrømsystemer.
Linjereaktansen påvirker spenningsreguleringen i elektriske kraftoverføringsystemer.
Problemer med skinn-effekt og nærhetseffekt finnes kun i vekselstrømsystemer.
Vekselstrøms overføringsystemer er mer utsatt for koronalytting enn likestrøms overføringsystemer.
Konstruksjonen av vekselstrøms elektriske kraftoverføringsnettverk er mer kompleks enn likestrømsystemer.
Riktig synkronisering er nødvendig før to eller flere overføringslinjer kobles sammen, synkronisering kan helt utelates i likestrøms overføringsystemer.
Fordeler ved vekselstrøms overføringsystemer
Vekselspenninger kan lett økes og reduseres, noe som ikke er mulig i likestrøms overføringsystemer.
Vedlikehold av vekselstrøms understasjoner er ganske enkelt og økonomisk sammenlignet med likestrøm.
Omvandlingen av kraft i vekselstrøms elektriske understasjoner er mye enklere enn motoreneratorsett i likestrømsystemer.
Ulemper ved vekselstrøms overføringsystemer
Mengden leder som kreves i vekselstrømsystemer er mye større sammenlignet med likestrømsystemer.
Linjereaktansen påvirker spenningsreguleringen i elektriske kraftoverføringsystemer.
Problemer med skinn-effekt og nærhetseffekt finnes kun i vekselstrømsystemer.
Vekselstrøms overføringsystemer er mer utsatt for koronalytting enn likestrøms overføringsystemer.
Konstruksjonen av vekselstrøms elektriske kraftoverføringsnettverk er mer kompleks enn likestrømsystemer.
Riktig synkronisering er nødvendig før to eller flere overføringslinjer kobles sammen, synkronisering kan helt utelates i likestrøms overføringsystemer.
Oppbygging av et kraftverk
Under planleggingen av oppbygging av et kraftverk skal følgende faktorer tas hensyn til for økonomisk generering av elektrisk kraft.
Enkel tilgjengelighet av vann for termiske kraftverk.
Enkel tilgjengelighet av land for oppbygging av kraftverk inkludert bygget for ansatte.
For et vannkraftverk må det være en dam i elven. Så et passende sted langs elven må velges på en måte slik at konstruksjonen av dammen kan gjøres på den mest optimale måten.
For et termisk kraftverk, enkel tilgjengelighet av drivstoff er en av de viktigste faktorene som skal tas hensyn til.
Bedre kommunikasjon for varer samt ansatte ved kraftverket må også tas hensyn til.
For transport av svært store reservevarer for turbiner, alternatorer osv., må det være brede veier, togkommunikasjon, og en dyp og bred elv må løpe nær kraftverket.
For et atomkraftverk, må det være beliggende i en distanse fra et vanlig sted slik at det ikke blir noen effekt fra kjernereaksjon på folkehelsen.
Det er mange andre faktorer vi også bør ta hensyn til, men disse er utenfor omfanget av vår diskusjon. Alle faktorene nevnt ovenfor er vanskelige å få tilgjengelig i belastningsområder. Kraftverket eller kraftgenereringsstedet må være plassert der alle faciliteter er enkle tilgjengelige. Dette stedet trenger ikke nødvendigvis å være i belastningsområdet. Den genererte kraften ved kraftverket blir så overført til belastningsområdet ved hjelp av et elektrisk kraftoverføringsystem som vi sa tidligere.
Kraften generert ved et kraftverk er på lav spenningsnivå, da lavspennings generering har noen økonomiske verdier. Lavspennings generering er mer økonomisk (dvs. lavere kostnad) enn høy spennings generering. På lav spenningsnivå er både vekt og isolasjon mindre i alternatoren; dette reduserer direkte kostnaden og størrelsen på en alternator. Men denne lavspenningskraften kan ikke overføres direkte til forbrukeren, da denne lavspennings overføringen ikke er økonomisk. Så selv om lavspennings generering er økonomisk, er lavspennings elektrisk kraftoverføring ikke økonomisk.
Elektrisk kraft er proporsjonal med produktet av elektrisk strøm og spenning i systemet. Så for å overføre bestemt elektrisk kraft fra et sted til et annet, hvis spenningen av kraften økes, så reduseres den assosierte strømmen av denne kraften. Redusert strøm betyr mindre I2R-tap i systemet, mindre tverrsnittsareal av leder betyr mindre kapitalinnsats, og redusert strøm forbedrer spenningsreguleringen i kraftoverføringsystemet, og forbedret spenningsregulering indikerer kvalitet kraft. Av disse tre grunnene blir elektrisk kraft hovedsakelig overført på høyt spenningsnivå.
Igjen ved distribusjonssiden for effektiv distribusjon av den overførte kraften, blir den trappet ned til ønsket lav spenningsnivå.
Så det kan konkluderes at først genereres elektrisk kraft på lav spenningsnivå, så trappes den opp til høy spenning for effektiv overføring av elektrisk energi. Til slutt, for distribusjon av elektrisk energi eller kraft til ulike forbrukere, trappes den ned til ønsket lav spenningsnivå.
