A villamos energia átvitele az erőműből a fogyasztóhoz

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A közvetlen termelési forrástól a fogyasztóig az elektromos energia számos technológiai ponton halad át. Ugyanakkor maguk a hordozói vezetőkkel ellátott vezetékek formájában elengedhetetlenek ebben az infrastruktúrában. Sok szempontból egy többszintű és összetett villamosenergia-átviteli rendszert alkotnak, ahol a fogyasztó a végső kapcsolat.

Honnan van áram?

Az energiaellátás teljes folyamatának első szakaszában a termelés, azaz a villamosenergia-termelés történik. Ehhez speciális állomásokat használnak, amelyek más forrásaiból termelnek energiát. Utóbbiként hő, víz, napfény, szél és még a föld is használható. Minden esetben olyan generátorállomásokat alkalmaznak, amelyek a természetes vagy mesterségesen előállított energiát alakítják át villamos energiává. Ezek lehetnek hagyományos atom- vagy hőerőművek, napelemes szélmalmokakkumulátorok. A legtöbb fogyasztóhoz villamos energia továbbítására csak három típusú állomást használnak: atomerőműveket, hőerőműveket és vízerőműveket. Ennek megfelelően nukleáris, termikus és hidrológiai létesítmények. Világszerte az energia mintegy 75-85%-át állítják elő, bár a gazdasági és különösen a környezeti tényezők miatt egyre inkább csökken ez a mutató. Így vagy úgy, ezek a fő erőművek termelnek energiát a fogyasztóhoz való további továbbításhoz.

Elektromos energia átviteli hálózatok

A megtermelt energia szállítását a hálózati infrastruktúra végzi, amely különféle elektromos berendezések kombinációja. A villamos energia fogyasztókhoz történő továbbításának alapvető szerkezete transzformátorokat, átalakítókat és alállomásokat foglal magában. A vezető helyet azonban az erőműveket, a közbenső létesítményeket és a fogyasztókat közvetlenül összekötő távvezetékek foglalják el. Ugyanakkor a hálózatok eltérhetnek egymástól – különösen céljuk szerint:

• Nyilvános hálózatok. Háztartási, ipari, mezőgazdasági és közlekedési létesítmények ellátása.
• Hálózati kommunikáció az autonóm tápegységhez. Az autonóm és mobil objektumok áramellátása, beleértve a repülőgépeket, hajókat, nem illékony állomásokat stb.
• Egyedi technológiai műveleteket végző létesítmények áramellátását biztosító hálózatok. Ugyanabban a termelő létesítményben a fő villamosenergia-ellátáson túl egy vezeték is biztosítható egy adott üzem működőképességének fenntartásához.berendezések, szállítószalag, gépészeti üzem stb.
• Érintsd meg a tápvezetékeket. Hálózatok, amelyeket arra terveztek, hogy közvetlenül a mozgó járművekhez szállítsák az áramot. Ez vonatkozik a villamosokra, mozdonyokra, trolibuszokra stb.

Az átviteli hálózatok méret szerinti osztályozása

A legnagyobbak azok a gerinchálózatok, amelyek az energiatermelési forrásokat a fogyasztási központokkal kötik össze országokon és régiókon keresztül. Az ilyen kommunikációt nagy teljesítmény (gigawatt mennyiségben) és feszültség jellemzi. A következő szinten regionális hálózatok vannak, amelyek a fővonalakról leágaznak, és maguk is kisebb ágakkal rendelkeznek. Ilyen csatornákon keresztül áramot továbbítanak és osztanak el városokba, régiókba, nagy közlekedési csomópontokba és távoli mezőkbe. Bár az ilyen kaliberű hálózatok nagy teljesítményűek büszkélkedhetnek, fő előnyük nem az energiaforrások mennyiségi ellátása, hanem a szállítási távolság.

A következő szinten a regionális és belső hálózatok állnak. Többnyire az energiaelosztás funkcióit is ellátják meghatározott fogyasztók között. A kerületi csatornák közvetlenül a regionális csatornákról táplálkoznak, kiszolgálva a városi tömbövezeteket és a faluhálózatokat. Ami a belső hálózatokat illeti, negyeden, falun, gyáron és kisebb objektumokon belül osztják el az energiát.

Alállomások az áramellátó hálózatokban

A villamosenergia-átviteli vezetékek különálló szegmensei között a transzformátorok alállomások formájában kerülnek telepítésre. Fő feladatuk a feszültség növelése az áram csökkenése mellett. És vannak olyan lefelé mutató beállítások is, amelyek csökkentik a kimeneti feszültségjelzőt növekvő áramerősség esetén. A villamosenergia-paraméterek ilyen szabályozásának szükségességét a fogyasztóhoz vezető úton az határozza meg, hogy kompenzálni kell az aktív ellenállásból származó veszteségeket. Az a tény, hogy a villamos energia átvitele optimális keresztmetszeti területű vezetékeken keresztül történik, amelyet kizárólag a koronakisülés hiánya és az áram erőssége határoz meg. Más paraméterek vezérlésének lehetetlensége miatt további vezérlőberendezésekre van szükség ugyanazon transzformátor formájában. De van egy másik oka is annak, hogy a feszültségnek az alállomás rovására kell növekednie. Minél magasabb ez a mutató, annál nagyobb lehet az energiaátvitel távolsága, miközben a nagy teljesítménypotenciál megmarad.

A digitális transzformátorok jellemzői

Modern típusú alállomás, digitális vezérlést tesz lehetővé. Tehát egy ilyen típusú szabványos transzformátor a következő alkatrészeket tartalmazza:

• Működési vezérlőterem. A kezelőszemélyzet egy távoli (néha vezeték nélküli) kapcsolaton keresztül csatlakoztatott speciális terminálon keresztül vezérli az állomás működését nehéz és normál üzemmódokban. Jelentkezhetautomatizálási segédeszközök, és a parancsok átviteli sebessége percektől órákig változik.
• Vészhelyzet elleni vezérlőegység. Ez a modul erős vonali zavar esetén aktiválódik. Például, ha a villamos energia átvitele az erőműből a fogyasztóhoz tranziens elektromechanikus folyamatok körülményei között történik (saját teljesítmény hirtelen leállásával, generátorral, jelentős terheléseséssel stb.).
• Relé védelem. Általában egy független tápegységgel rendelkező automata modul, amelynek feladatai közé tartozik az energiarendszer helyi vezérlése a hálózat hibás részeinek gyors felismerésével és leválasztásával.

Elektromos segédberendezések a távvezetékeken

Az alállomás a transzformátor blokkon kívül szakaszolók, leválasztók, mérő- és egyéb kiegészítő berendezések jelenlétét biztosítja. Nem kapcsolódnak közvetlenül a vezérlőkomplexumhoz, és alapértelmezés szerint működnek. Ezen telepítések mindegyike meghatározott feladatok elvégzésére szolgál:

• A szakaszoló nyitja/zárja az áramkört, ha nincs terhelés a tápvezetékeken.
• A leválasztó automatikusan leválasztja a transzformátort a hálózatról az alállomás vészüzeméhez szükséges időre. A vezérlőmodultól eltérően ebben az esetben a vészhelyzeti üzemmódba való átállás mechanikusan történik.
• A mérőeszközök határozzák meg azt a feszültség- és áramvektort, amelynél a villamos energia a forrástól a fogyasztóhoz továbbítódik.adott időpontban. Ezek szintén automatikus eszközök, amelyek támogatják a metrológiai hibák elszámolását.

Problémák az elektromos energia átvitelében

Az áramellátó hálózatok megszervezése és üzemeltetése során számos műszaki és gazdasági jellegű nehézség adódik. Például a már említett áramveszteség a vezetők ellenállása miatt a legfontosabb ilyen jellegű probléma. Ezt a tényezőt a transzformátor berendezések kompenzálják, de ez viszont karbantartást igényel. A hálózati infrastruktúra műszaki karbantartása, amelyen keresztül a villamos energiát távolról továbbítják, elvileg költséges. Mind anyagi, mind szervezeti erőforrás költségeket igényel, ami végső soron az energiafogyasztók tarifáinak emelkedését is befolyásolja. Másrészt a legújabb berendezések, vezetőanyagok és a szabályozási folyamatok optimalizálása továbbra is lehetővé teszi az üzemeltetési költségek egy részének csökkentését.

Ki a villamos energia fogyasztója?

Az energiaellátás követelményeit nagyrészt a fogyasztó határozza meg. És ebben a minőségben felléphetnek a termelő vállalkozások, a közművek, a közlekedési vállalatok, a vidéki nyaralók tulajdonosai, a többlakásos városi épületek lakói stb. A fogyasztói csoportok közötti fő különbséget az ellátó vezeték erejének nevezhetjük. E kritérium szerint a különböző csoportok fogyasztói felé történő villamosenergia-átvitel minden csatornája lehethárom típusra osztva:

• Akár 5 MW.
• 5-től 75 MW-ig.
• 75-től 1 ezer MW-ig.

Következtetés

Természetesen a fenti energiaellátási infrastruktúra hiányos lesz az energiaforrás elosztási folyamatok közvetlen szervezője nélkül. Ellátóként a nagykereskedelmi energiapiac megfelelő szolgáltatói engedéllyel rendelkező szereplői járnak el. A villamosenergia-szállítási szolgáltatásra szerződést kötnek olyan energiaértékesítő szervezettel vagy más szállítóval, amely garantálja a meghatározott elszámolási időszakon belüli ellátást. Ugyanakkor a szerződésben meghatározott fogyasztói tárgyat biztosító hálózati infrastruktúra karbantartásának és üzemeltetésének feladatai egy teljesen más külső szervezet részlegébe tartozhatnak. Ugyanez vonatkozik az energiatermelés forrására is.