Vier essentiële ingrediënten van een elektrisch stroomsysteem

Elektrisch energiesysteem

Over het algemeen moet u het ermee eens zijn dat elektriciteitsnet een complex project is dat bestaat uit de vier belangrijkste ingrediënten. Laten we nu elk ingridient in detail bekijken:

Vier essentiële ingrediënten van een elektrisch stroomsysteem (foto credit: afconsult.com)

1. Elektriciteitsvoorziening
2. transmissie
3. Distributie
4. massa

1. Elektriciteitsvoorziening

Alle landen hebben nu enkele voorraden beschikbaar vanelektriciteit naar aangesloten consumenten. In veel geïndustrialiseerde landen is een landelijk raster of distributiesysteem geïnstalleerd zodat een opwekkingsinstallatie kan zijn "Samengevoegd" via interconnecties om klanten te bevoorraden van industriële / fabriekscomplexen tot de kleinste woonconsument, misschien met een enkel licht of tv-toestel.

Voorbeeld is water dat naar een hoger reservoir wordt gepomptwaarbij de output van de productie-installatie altijd gelijk moet zijn aan de vraag naar de belastingen plus de verliezen (hopelijk minder dan 10%) bij het transporteren en leveren van gevraagde energie (kWh-eenheden).

Generatie, aan de andere kant, is het meest economisch gedaan rond 20 kV daarbij is een verhoging van de spanning naar het transmissiesysteem en een verlaging van de spanning vereist voor distributie naar het grote aantal kleine (voornamelijk residentiële) consumenten.

Deze transformatie wordt gemakkelijk gedaan door hoogrendements-transformatoren die, vanwege de wet van Faraday, een wisselspanning vereisen van 50 Hz in Europa, Japan, Australië, etc. en 60 Hz op het Amerikaanse continent. Om de materiaalkosten tot een minimum te beperken, kunnen transmissie en distributie het best gebeuren met behulp van een driefasensysteem, maar alleen kleine verbruikers hebben slechts één fase nodig.

Dientengevolge, veel distributiesystemen bestaande uit step-down transformatoren, kabel of bovengrondse lijnen werk op deze spanning en alleen de laatste, relatief korte verbindingen met individuele kleine verbruikers werken op 230V of 110V, meestal door af te tikken van een driefasensysteem.

Ga terug naar de lijst met ingridients van het stroomsysteem ↑

2. Verzending

Een deel van een typisch productie- en transmissienetwerk wordt weergegeven als een enkel lijndiagram zoals in figuur 1. Opgemerkt moet worden dat generatoren onderling verbonden zijn door een driefasensysteem en het is essentieel dat ze synchroon lopen met elkaar. Als een generator niet synchroon kan blijven vanwege een fout, moet deze door de stroomonderbreker worden losgekoppeld, anders zou het hele systeem kunnen instorten.

Distributiesystemen worden gevoed vanuit het hoogspanningsnetwerk via step-down transformatoren en in toenemende mate zijn er kleinere generatoren "Ingebed" in het distributienetwerk toevoeging aan de gecombineerde energie-output van het gesynchroniseerde systeem.

Figuur 1 - Deel van een gebruikelijk productie- en transmissienetwerk

In een gedereguleerde elektriciteitsvoorziening-industrie(ESI), de generatoren kunnen eigendom zijn van en worden geëxploiteerd door verschillende nutsbedrijven, de transmissielijnen en substations van andere investeerders en de leveranties aan de distributiesystemen die onder contract zijn gekocht aan particuliere distributeurs of leveranciers.

In toenemende mate voor onderzeese verbindingen of voorverbindingen tussen netwerken die niet synchroon lopen, hoogspanningsgelijkstroom die halfgeleiders gebruikt als een uiteinde van een gelijkrichter en omvormer de andere wordt gebruikt. Dergelijke verbindingen moeten worden beschouwd als alternatieven voor a.c. verbindingen.

Ga terug naar de lijst met ingridients van het stroomsysteem ↑

3. Distributie

Midden- en laagspanningsverdeelsystemen variërenin hun ontwerp en lay-out afhankelijk van de plaats die wordt bediend. In stedelijke gebieden, waar de consument talrijk en geconcentreerd is, wordt een ondergronds netwerk met dicht bij elkaar gelegen step-down transformatorstations geïnstalleerd, aangepast aan de maximale verwachte vraag, rekening houdend met de gemiddelde diversiteit van klantengebruik.

Figuur 2 geeft weer een typisch stedelijk netwerk waarbij elke afzonderlijke lijn 3 fasen vertegenwoordigt die zich binnen een enkele kabel onder de weg bevinden.

Figuur 2 - Typische rangschikking van een levering aan een stedelijk netwerk in het VK

Vanwege de complexiteit van het beschermen van desysteem als het volledig met elkaar was verbonden, is het gebruikelijk om het te gebruiken als een radiaal systeem dat wordt gevoed vanuit de primaire substations, maar waardoor circuits kunnen worden geleverd door alternatieve verbindingen als een circuit wordt ontkoppeld onder fout- of onderhoudsomstandigheden.

Figuur 3 toont een typische plattelandsdistributiesysteem waarin sectiepunten handmatig opnieuw schakelen mogelijk maken om verbruiksartikelen te herstellen na het loskoppelen van de zekering. Overheadlijnen, ofwel 3-fasig of eenfasig, zijn de norm, waardoor snelle reparatie mogelijk wordt met een goed uitgeruste bemanning.

Afbeelding 3 - Een typisch landelijk distributiesysteem van 11 kV met step-up en step-down transformatoren, de laatste beschermd door lonten

Ga terug naar de lijst met ingridients van het stroomsysteem ↑

4. Ladingen

Consumentenvraag in een energiesysteem wordt vaak een "belasting" genoemd en natuurlijk varieert dit van uur tot uur, van dag tot dag en van seizoen tot seizoen. Typische dagelijkse laadcurves geaggregeerd over het hele systeem van Engeland en Wales worden getoond in Figuur 4.

Zoals eerder opgemerkt, moet de totale generatoroutput aan deze vraag voldoen en dit vereist dat de generatoren flexibel zijn.

Soms wordt verwacht dat de vraag fluctueertbinnen enkele minuten met ongeveer 5% (wat kan gebeuren bij een landelijk evenement waarbij ketels of fornuizen door een tv-programma aan / uit worden geschakeld), dan zal een aantal generatoren, met name die met snelle respons, worden gepland.

Als de vraagcurve van figuur 4 wordt weergegeven in afnemende orde van grootte zoals in figuur 5, geeft het resulterende diagram een ​​duurkromme weer. Meer dan een jaar na gebruik geeft deze curve de ladingsfactor waarbij verwacht wordt dat verschillende soorten opwekkingsinstallaties kunnen werken.

Figuur 4 - NGC zomer- en wintereisen voor 1995/96 (niet weer gecorrigeerd)

Normaal gesproken heeft de plant de goedkoopste prijs perkWh zou werken bij basislast en de piekinstallatie zou werken met een zeer kleine bezettingsgraad rond de piekvraag. Van andere fabrieken wordt verwacht dat ze, afhankelijk van hun kenmerken en productiekosten, werken bij de intermediaire beladingsfactoren, die waarschijnlijk gedurende de dag worden gegenereerd en 's nachts worden stilgelegd (bekend als twee schakelingen).

Figuur 5 - Vraag-looptijdcurve voor typische wintervraag

In onderling verbonden systemen of krachtbronnen waarenergiehandel is toegestaan, de werking van het systeem is veel complexer. In dit geval kan de bestaande productie-installatie merken dat hij niet kan vertrouwen op basis- of tussenbelasting en moet hij worden geïnstalleerd en gerund volgens zijn gecontracteerde productieportfolio in plaats van in economische zin.

De beschikbaarheid van langetermijncontracten aan zowel de brandstofvoorzieningszijde als de output-energiezijde zal waarschijnlijk het dominante kenmerk van planning in de toekomst zijn.

Ga terug naar de lijst met ingridients van het stroomsysteem ↑

Referentie // Electrical Engineer's Reference Book door M. A. Laughton CEng., FIEE en D. J. Warne CEng., FIEE (Purchase hardcover van Amazon)