Šta su sistemi za prenos struje?

Šta su sistemi prenosa struje?

Definicija sistema prenosa struje

Sistemi prenosa struje prenose električnu energiju od generacionih stanica do centara opterećenja gde se potroši.

 Sistemi prenosa električne energije predstavljaju sredstvo za prenos snage od izvora generisanja do različitih centara opterećenja (tj. mesta gde se snaga koristi). Generacione stanice generišu električnu energiju. Ove generacione stanice nisu nužno smještene na mestima gde se većina snage potroši (tj. u centrima opterećenja).

 Razdaljina nije jedini faktor za izbor lokacije generacione stane. Često su generacione stane daleko od mesta gde se snaga koristi. Zemlja dalje od područja visoke gustoće je jeftinija, i bolje je držati bučne ili zagađujuće stane podalje od naselja. Zbog toga su sistemi prenosa struje neophodni.

 Električni sistem opskrbe dostavlja snagu od izvora generisanja, kao što su termoelektrane, do potrošača. Sistemi prenosa struje, koji uključuju kratke, srednje i dugačke linije prenosa, pomeraju sistem distribucije snage. Ovi sistemi onda pružaju struju kućanstvima i preduzećima.

 AC kontra DC prenos

Fundamentalno, postoje dva sistema prenosa električne energije:

• Sistem prenosa visokonaponske DC struje.

• Sistem prenosa visokonaponske AC struje.

Prednosti sistema prenosa DC struje

 Za sistem prenosa DC struje su potrebna samo dva vodnika. Još je moguće koristiti samo jedan vodnik sistema prenosa DC struje ako se zemlja koristi kao povratni put sistema.

Potencijalni stres na izolatoru sistema prenosa DC struje iznosi oko 70% ekvivalentne naponske AC transmisije. Stoga, sistemi prenosa DC struje imaju smanjene troškove izolacije.

Induktivnost, kapacitet, fazni pomak i problemi sa talasima mogu biti eliminisani u DC sistemu.

 Mane sistemi prenosa AC struje

• Zapremina vodnika potrebna u AC sistemima je mnogo veća u poređenju sa DC sistemima.

• Reaktivnost linije utiče na regulaciju napona električnog sistema prenosa struje.

• Problemi sa efektom kože i efektom blizine su prisutni samo u AC sistemima.

• AC sistemi prenosa struje su više podložni koronskom ispitivanju nego DC sistemi prenosa struje.

• Konstrukcija mreže električnog prenosa AC snage je složenija nego DC sistemi.

• Potrebno je pravilno sinhroniziranje pre povezivanja dvije ili više linija prenosa, dok se sinhronizacija može potpuno izostaviti u DC sistemu prenosa struje.

Prednosti sistema prenosa AC struje

• Naponi AC lako se mogu povećavati i smanjivati, što nije moguće u sistemu prenosa DC struje.

• Održavanje AC podstana je prilično lako i ekonomično u poređenju sa DC.

• Transformacija snage u AC električnim podstanama je mnogo lakša nego motor-generator setovi u DC sistemu.

Mane sistema prenosa AC struje

• Zapremina vodnika potrebna u AC sistemima je mnogo veća u poređenju sa DC sistemima.

• Reaktivnost linije utiče na regulaciju napona električnog sistema prenosa struje.

• Problemi sa efektom kože i efektom blizine su prisutni samo u AC sistemima.

• AC sistemi prenosa struje su više podložni koronskom ispitivanju nego DC sistemi prenosa struje.

• Konstrukcija mreže električnog prenosa AC snage je složenija nego DC sistemi.

• Potrebno je pravilno sinhroniziranje pre povezivanja dvije ili više linija prenosa, dok se sinhronizacija može potpuno izostaviti u DC sistemu prenosa struje.

Izgradnja generacione stane

Tokom planiranja izgradnje generacione stane, sledeći faktori treba da se uzmu u obzir za ekonomičnu proizvodnju električne energije.

• Lako dostupnost vode za termoelektranu.

• Lako dostupnost zemljišta za izgradnju elektrane, uključujući i naselje za osoblje.

• Za hidroelektranu, mora postojati baraj na reki. Tako da se pravo mesto na reki mora izabrati na način da se baraj može izgraditi na najoptimalniji način.

• Za termoelektranu, lako dostupnost goriva je jedan od najvažnijih faktora koji treba uzeti u obzir.

• Bolja komunikacija za robe, kao i za osoblje elektrane, takođe treba da bude uzeta u obzir.

• Za transport velikih rezervnih delova turbine, alternatora itd., moraju postojati široki putevi, železnička komunikacija, i duboka i široka reka mora proći blizu elektrane.

• Za nuklearnu elektranu, mora biti situirana na takvoj udaljenosti od zajednice da bi se izbegao uticaj nuklearnih reakcija na zdravlje ljudi.

Postoji mnogo drugih faktora koje treba uzeti u obzir, ali oni su izvan opsega naše diskusije. Svi navedeni faktori su teško dostupni u centrima opterećenja. Elektrana ili generaciona stana mora biti situirana na mestu gde su sve usluge lako dostupne. To mesto ne mora nužno biti u centrima opterećenja. Snaga generisana u generacionoj stani se onda prenosi do centra opterećenja korišćenjem sistema prenosa električne energije, kao što smo ranije rekli.

Snaga generisana u generacionoj stani je na niskom naponu, jer niska naponska proizvodnja ima neku ekonomsku vrijednost. Niska naponska proizvodnja je ekonomičnija (tj. niža cena) od visokonaponske proizvodnje. Na niskom naponu, težina i izolacija su manje u alternatoru, što direktno smanjuje troškove i veličinu alternatora. Međutim, ova niska naponska snaga ne može biti direktno prenesena do potrošača, jer to nije ekonomski prihvatljivo. Dakle, iako je niska naponska proizvodnja ekonomična, niskonaponski prenos električne energije nije ekonomski prihvatljiv.

Električna snaga je direktno proporcionalna proizvodu električne struje i napona sistema. Dakle, za prenos određene električne snage sa jednog mesta na drugo, ako se napon snage poveća, tada se pripadna struja ove snage smanji. Smanjena struja znači manje I2R gubitke u sistemu, manja poprečna površina vodnika znači manje kapitalne ulaganja, a smanjena struja dovodi do poboljšanja regulacije napona sistema prenosa struje, a poboljšana regulacija napona ukazuje na kvalitetnu snagu. Zbog ovih tri razloga, električna snaga se uglavnom prenosi na visokom naponu.

Ponovo, na kraju distribucije, za efikasnu distribuciju prenese snage, napon se smanjuje na željeni niski nivo.

Dakle, može se zaključiti da se prvo električna snaga generiše na niskom naponu, zatim se povećava na visoki napon za efikasan prenos električne energije. Konačno, za distribuciju električne energije ili snage različitim potrošačima, napon se smanjuje na željeni niski nivo.