Μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας από το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής στον καταναλωτή

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Από τις άμεσες πηγές παραγωγής έως τον καταναλωτή, η ηλεκτρική ενέργεια διέρχεται από πολλά τεχνολογικά σημεία. Ταυτόχρονα, οι ίδιοι οι φορείς του με τη μορφή γραμμών με αγωγούς είναι απαραίτητοι σε αυτή την υποδομή. Από πολλές απόψεις, αποτελούν ένα πολυεπίπεδο και πολύπλοκο σύστημα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, όπου ο καταναλωτής είναι ο τελικός κρίκος.

Από πού προέρχεται η ηλεκτρική ενέργεια;

Στο πρώτο στάδιο της συνολικής διαδικασίας παροχής ενέργειας, εμφανίζεται η παραγωγή, δηλαδή η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για αυτό χρησιμοποιούνται ειδικοί σταθμοί που παράγουν ενέργεια από άλλες πηγές του. Η θερμότητα, το νερό, το ηλιακό φως, ο άνεμος, ακόμη και η γη μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως το τελευταίο. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιούνται σταθμοί παραγωγής που μετατρέπουν φυσική ή τεχνητά παραγόμενη ενέργεια σε ηλεκτρική. Αυτά μπορεί να είναι παραδοσιακοί πυρηνικοί ή θερμικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και ανεμόμυλοι με ηλιακή ενέργειαμπαταρίες. Για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας στους περισσότερους καταναλωτές, χρησιμοποιούνται μόνο τρεις τύποι σταθμών: πυρηνικοί σταθμοί, θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και υδροηλεκτρικοί σταθμοί. Αντίστοιχα, πυρηνικές, θερμικές και υδρολογικές εγκαταστάσεις. Παράγουν περίπου το 75-85% της ενέργειας παγκοσμίως, αν και λόγω οικονομικών και κυρίως περιβαλλοντικών παραγόντων, υπάρχει μια αυξανόμενη τάση μείωσης αυτού του δείκτη. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, είναι αυτοί οι κύριοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας που παράγουν ενέργεια για την περαιτέρω μετάδοσή της στον καταναλωτή.

Δίκτυα για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας

Η μεταφορά της παραγόμενης ενέργειας πραγματοποιείται από την υποδομή του δικτύου, η οποία είναι ένας συνδυασμός διαφόρων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Η βασική δομή για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές περιλαμβάνει μετασχηματιστές, μετατροπείς και υποσταθμούς. Αλλά η ηγετική θέση σε αυτό καταλαμβάνεται από γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας που συνδέουν απευθείας σταθμούς παραγωγής ενέργειας, ενδιάμεσες εγκαταστάσεις και καταναλωτές. Ταυτόχρονα, τα δίκτυα μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους - ειδικότερα ως προς τον σκοπό:

• Δημόσια δίκτυα. Προμήθεια οικιακών, βιομηχανικών, γεωργικών και μεταφορικών εγκαταστάσεων.
• Επικοινωνίες δικτύου για αυτόνομη παροχή ρεύματος. Παροχή ενέργειας σε αυτόνομα και κινητά αντικείμενα, τα οποία περιλαμβάνουν αεροσκάφη, πλοία, μη πτητικούς σταθμούς κ.λπ.
• Δίκτυα τροφοδοσίας εγκαταστάσεων που εκτελούν μεμονωμένες τεχνολογικές εργασίες. Στην ίδια μονάδα παραγωγής, εκτός από την κύρια παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, μπορεί να παρέχεται γραμμή για τη διατήρηση της λειτουργικότητας ενός συγκεκριμένουεξοπλισμός, μεταφορέας, εργοστάσιο μηχανικής κ.λπ.
• Επικοινωνήστε με τις γραμμές παροχής ρεύματος. Δίκτυα σχεδιασμένα να παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια απευθείας σε κινούμενα οχήματα. Αυτό ισχύει για τραμ, ατμομηχανές, τρόλεϊ κ.λπ.

Ταξινόμηση δικτύων μεταφοράς κατά μέγεθος

Τα μεγαλύτερα είναι τα δίκτυα κορμού που συνδέουν πηγές παραγωγής ενέργειας με κέντρα κατανάλωσης σε χώρες και περιοχές. Τέτοιες επικοινωνίες χαρακτηρίζονται από υψηλή ισχύ (σε ποσότητα γιγαβάτ) και τάση. Στο επόμενο επίπεδο, υπάρχουν περιφερειακά δίκτυα, τα οποία είναι διακλαδώσεις από κύριες γραμμές και, με τη σειρά τους, έχουν μικρότερες παραφυάδες. Μέσω αυτών των καναλιών, η ηλεκτρική ενέργεια μεταδίδεται και διανέμεται σε πόλεις, περιφέρειες, μεγάλους κόμβους μεταφορών και απομακρυσμένα πεδία. Αν και τα δίκτυα αυτού του διαμετρήματος μπορούν να καυχηθούν για υψηλή απόδοση ισχύος, το κύριο πλεονέκτημά τους δεν έγκειται στον όγκο παροχής ενεργειακών πόρων, αλλά στην απόσταση μεταφοράς.

Στο επόμενο επίπεδο βρίσκονται τα περιφερειακά και εσωτερικά δίκτυα. Ως επί το πλείστον, εκτελούν επίσης τις λειτουργίες διανομής ενέργειας μεταξύ συγκεκριμένων καταναλωτών. Τα κανάλια της περιοχής τροφοδοτούνται απευθείας από τα περιφερειακά, εξυπηρετώντας τις αστικές ζώνες και τα δίκτυα των χωριών. Όσον αφορά τα εσωτερικά δίκτυα, διανέμουν ενέργεια εντός της συνοικίας, του χωριού, του εργοστασίου και μικρότερων αντικειμένων.

Υποσταθμοί σε δίκτυα τροφοδοσίας

Μεταξύ χωριστών τμημάτων γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, εγκαθίστανται μετασχηματιστές σε μορφή υποσταθμών. Το κύριο καθήκον τους είναι να αυξήσουν την τάση στο φόντο της μείωσης του ρεύματος. Και υπάρχουν επίσης ρυθμίσεις που μειώνουν τον δείκτη τάσης εξόδου σε συνθήκες αυξανόμενης ισχύος ρεύματος. Η ανάγκη για τέτοια ρύθμιση των παραμέτρων ηλεκτρικής ενέργειας στο δρόμο προς τον καταναλωτή καθορίζεται από την ανάγκη αντιστάθμισης των απωλειών στην ενεργό αντίσταση. Το γεγονός είναι ότι η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας πραγματοποιείται μέσω καλωδίων με βέλτιστη επιφάνεια διατομής, η οποία καθορίζεται αποκλειστικά από την απουσία εκκένωσης κορώνας και την ισχύ του ρεύματος. Η αδυναμία ελέγχου άλλων παραμέτρων οδηγεί στην ανάγκη πρόσθετου εξοπλισμού ελέγχου με τη μορφή του ίδιου μετασχηματιστή. Υπάρχει όμως και άλλος λόγος για τον οποίο η τάση πρέπει να αυξηθεί σε βάρος του υποσταθμού. Όσο υψηλότερος είναι αυτός ο δείκτης, τόσο μεγαλύτερη, ίσως, είναι η απόσταση μετάδοσης ενέργειας διατηρώντας παράλληλα ένα υψηλό δυναμικό ισχύος.

Χαρακτηριστικά ψηφιακού μετασχηματιστή

Σύγχρονο είδος υποσταθμού, επιτρέπει ψηφιακό έλεγχο. Έτσι, ένας τυπικός μετασχηματιστής αυτού του τύπου προβλέπει τη συμπερίληψη των ακόλουθων στοιχείων:

• Χώρος ελέγχου λειτουργιών. Το προσωπικό χειρισμού, μέσω ειδικού τερματικού που συνδέεται μέσω απομακρυσμένης (ενίοτε ασύρματης) σύνδεσης, ελέγχει τη λειτουργία του σταθμού σε βαριές και κανονικές λειτουργίες. Μπορεί να ισχύειβοηθητικές συσκευές αυτοματισμού και η ταχύτητα μετάδοσης των εντολών ποικίλλει από αρκετά λεπτά έως ώρες.
• Μονάδα ελέγχου κατά της έκτακτης ανάγκης. Αυτή η μονάδα ενεργοποιείται σε περίπτωση ισχυρών ενοχλήσεων στη γραμμή. Για παράδειγμα, εάν η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από μια μονάδα ηλεκτροπαραγωγής σε έναν καταναλωτή πραγματοποιείται υπό συνθήκες παροδικών ηλεκτρομηχανικών διεργασιών (με ξαφνική διακοπή λειτουργίας της δικής της ισχύος, γεννήτρια, σημαντική πτώση φορτίου κ.λπ.).
• Προστασία ρελέ. Κατά κανόνα, μια αυτόματη μονάδα με ανεξάρτητο τροφοδοτικό, της οποίας ο κατάλογος εργασιών περιλαμβάνει τοπικό έλεγχο του συστήματος ισχύος μέσω της γρήγορης ανίχνευσης και απομόνωσης ελαττωματικών τμημάτων του δικτύου.

Βοηθητικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις σε ηλεκτροφόρα καλώδια

Ο υποσταθμός, εκτός από το μπλοκ μετασχηματιστή, προβλέπει την παρουσία αποζεύξεων, διαχωριστών, μετρήσεων και άλλων συμπληρωματικών συσκευών. Δεν σχετίζονται άμεσα με το σύμπλεγμα ελέγχου και λειτουργούν από προεπιλογή. Κάθε μία από αυτές τις εγκαταστάσεις έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί συγκεκριμένες εργασίες:

• Ο αποζεύκτης ανοίγει/κλείνει το κύκλωμα τροφοδοσίας εάν δεν υπάρχει φορτίο στα καλώδια ρεύματος.
• Ο διαχωριστής αποσυνδέει αυτόματα τον μετασχηματιστή από το δίκτυο για το χρόνο που απαιτείται για την έκτακτη λειτουργία του υποσταθμού. Σε αντίθεση με την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, σε αυτήν την περίπτωση, η μετάβαση στη φάση έκτακτης ανάγκης πραγματοποιείται μηχανικά.
• Οι συσκευές μέτρησης καθορίζουν τα διανύσματα τάσης και ρεύματος στα οποία μεταδίδεται η ηλεκτρική ενέργεια από την πηγή στον καταναλωτήσυγκεκριμένο χρονικό σημείο. Αυτά είναι επίσης αυτόματα εργαλεία που υποστηρίζουν την καταγραφή μετρολογικών σφαλμάτων.

Προβλήματα στη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας

Κατά την οργάνωση και λειτουργία δικτύων τροφοδοσίας, υπάρχουν πολλές δυσκολίες τεχνικής και οικονομικής φύσης. Για παράδειγμα, οι ήδη αναφερθείσες απώλειες ρεύματος λόγω αντίστασης στους αγωγούς θεωρούνται το σημαντικότερο πρόβλημα αυτού του είδους. Αυτός ο παράγοντας αντισταθμίζεται από τον εξοπλισμό μετασχηματιστή, αλλά, με τη σειρά του, χρειάζεται συντήρηση. Η τεχνική συντήρηση της υποδομής του δικτύου, μέσω της οποίας η ηλεκτρική ενέργεια μεταδίδεται εξ αποστάσεως, είναι, καταρχήν, δαπανηρή. Απαιτεί κόστος τόσο υλικών όσο και οργανωτικών πόρων, το οποίο τελικά επηρεάζει την αύξηση των τιμολογίων για τους καταναλωτές ενέργειας. Από την άλλη πλευρά, ο πιο πρόσφατος εξοπλισμός, τα υλικά για αγωγούς και η βελτιστοποίηση των διαδικασιών ελέγχου εξακολουθούν να επιτρέπουν τη μείωση μέρους του λειτουργικού κόστους.

Ποιος είναι ο καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας;

Σε μεγάλο βαθμό, οι απαιτήσεις για την παροχή ενέργειας καθορίζονται από τον καταναλωτή. Και με αυτήν την ιδιότητα μπορούν να δράσουν κατασκευαστικές επιχειρήσεις, επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, μεταφορικές εταιρείες, ιδιοκτήτες εξοχικών κατοικιών, κάτοικοι πολυκατοικιών πόλεων κ.λπ.. Η κύρια διαφορά μεταξύ διαφορετικών ομάδων καταναλωτών μπορεί να ονομαστεί η ισχύς της γραμμής τροφοδοσίας της. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο, όλα τα κανάλια μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε καταναλωτές διαφορετικών ομάδων μπορούν να είναιχωρίζεται σε τρεις τύπους:

• Έως 5 MW.
• Από 5 έως 75 MW.
• Από 75 έως 1 χιλιάδες MW.

Συμπέρασμα

Φυσικά, η παραπάνω υποδομή παροχής ενέργειας θα είναι ελλιπής χωρίς άμεσο διοργανωτή των διαδικασιών διανομής ενεργειακών πόρων. Ως εταιρεία προμήθειας ενεργούν οι συμμετέχοντες στη χονδρική αγορά ενέργειας που διαθέτουν την κατάλληλη άδεια παρόχου. Συνάπτεται συμφωνία για υπηρεσίες μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας με οργανισμό πωλήσεων ενέργειας ή άλλο προμηθευτή που εγγυάται την προμήθεια εντός της καθορισμένης περιόδου χρέωσης. Ταυτόχρονα, τα καθήκοντα συντήρησης και λειτουργίας της υποδομής δικτύου, η οποία παρέχει ένα συγκεκριμένο αντικείμενο καταναλωτή βάσει της σύμβασης, μπορεί να βρίσκονται στο τμήμα ενός εντελώς διαφορετικού τρίτου οργανισμού. Το ίδιο ισχύει και για την πηγή παραγωγής ενέργειας.