Přenos elektřiny z elektrárny ke spotřebiteli

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Od přímých zdrojů výroby ke spotřebiteli prochází elektrická energie mnoha technologickými body. V této infrastruktuře jsou přitom zásadní její samotní nosiči v podobě vedení s vodiči. V mnoha ohledech tvoří víceúrovňový a komplexní systém přenosu elektřiny, kde konečným článkem je spotřebitel.

Odkud se bere elektřina?

V první fázi celkového procesu zásobování energií dochází k výrobě, tedy k výrobě elektřiny. K tomu slouží speciální stanice, které vyrábějí energii z jejích jiných zdrojů. Teplo, voda, sluneční světlo, vítr a dokonce i země mohou být použity jako poslední. V každém případě se používají generátorové stanice, které přeměňují přirozenou nebo uměle vyrobenou energii na elektřinu. Mohou to být tradiční jaderné nebo tepelné elektrárny a větrné mlýny se solárními energiemibaterie. Pro přenos elektřiny k většině spotřebitelů se používají pouze tři typy stanic: jaderné elektrárny, tepelné elektrárny a vodní elektrárny. V souladu s tím jaderná, tepelná a hydrologická zařízení. Celosvětově generují asi 75-85 % energie, i když vlivem ekonomických a zejména ekologických faktorů dochází k rostoucí tendenci ke snižování tohoto ukazatele. Tak či onak jsou to právě tyto hlavní elektrárny, které vyrábějí energii pro její další přenos ke spotřebiteli.

Sítě pro přenos elektrické energie

Dopravu vyrobené energie zajišťuje síťová infrastruktura, která je kombinací různých elektroinstalací. Základní struktura pro přenos elektřiny spotřebitelům zahrnuje transformátory, měniče a rozvodny. Ale vedoucí místo v něm zaujímají elektrické vedení, které přímo spojuje elektrárny, meziinstalace a spotřebitele. Zároveň se sítě mohou navzájem lišit - zejména účelem:

• Veřejné sítě. Zásobování zařízení pro domácnost, průmysl, zemědělství a dopravu.
• Síťová komunikace pro autonomní napájení. Poskytujte energii autonomním a mobilním objektům, mezi které patří letadla, lodě, energeticky nezávislé stanice atd.
• Sítě pro napájení objektů provádějících jednotlivé technologické operace. Ve stejném výrobním zařízení může být kromě hlavní dodávky elektřiny zřízeno vedení pro udržení provozuschopnosti konkrétníhozařízení, dopravník, strojírenský závod atd.
• Kontaktujte napájecí vedení. Sítě navržené pro dodávku elektřiny přímo do pohybujících se vozidel. To platí pro tramvaje, lokomotivy, trolejbusy atd.

Klasifikace přenosových sítí podle velikosti

Největší jsou páteřní sítě propojující zdroje výroby energie se spotřebitelskými centry napříč zeměmi a regiony. Takové komunikace se vyznačují vysokým výkonem (ve výši gigawattů) a napětím. Na další úrovni jsou regionální sítě, které jsou odbočkami z hlavních tratí a naopak samy mají menší odnože. Prostřednictvím takových kanálů je elektřina přenášena a distribuována do měst, regionů, velkých dopravních uzlů a vzdálených polí. Přestože se sítě tohoto kalibru mohou pochlubit vysokým energetickým výkonem, jejich hlavní výhoda nespočívá v objemové dodávce energetických zdrojů, ale v přepravní vzdálenosti.

Na další úrovni jsou regionální a interní sítě. Z velké části také plní funkce distribuce energie mezi konkrétními spotřebiteli. Okresní kanály jsou napájeny přímo z regionálních, obsluhují městské blokové zóny a vesnické sítě. Pokud jde o vnitřní sítě, distribuují energii v rámci čtvrti, vesnice, továrny a menších objektů.

Rozvodny v napájecích sítích

Mezi samostatnými segmenty elektrických přenosových vedení jsou instalovány transformátory ve formátu rozvoden. Jejich hlavním úkolem je zvýšit napětí na pozadí poklesu proudu. A k dispozici jsou také nastavení snížení, která snižují indikátor výstupního napětí v podmínkách rostoucí síly proudu. Potřeba takové regulace parametrů elektřiny na cestě ke spotřebiteli je dána potřebou kompenzace ztrát na činném odporu. Faktem je, že přenos elektřiny se provádí pomocí vodičů s optimální plochou průřezu, která je určena výhradně nepřítomností koronového výboje a silou proudu. Nemožnost ovládání jiných parametrů vede k potřebě dalšího ovládacího zařízení v podobě stejného transformátoru. Ale je tu ještě jeden důvod, proč by se mělo zvyšovat napětí na úkor rozvodny. Čím vyšší je tento ukazatel, tím větší je možná vzdálenost přenosu energie při zachování vysokého potenciálu výkonu.

Funkce digitálních transformátorů

Moderní druh rozvodny, umožňuje digitální ovládání. Standardní transformátor tohoto typu tedy umožňuje zahrnutí následujících součástí:

• Operační velín. Obsluhující personál prostřednictvím speciálního terminálu připojeného přes vzdálené (někdy bezdrátové) spojení řídí provoz stanice v těžkém a normálním režimu. Může platitpomocná zařízení automatizace a rychlost přenosu příkazů se pohybuje od několika minut do hodin.
• Anti-havarijní řídicí jednotka. Tento modul se aktivuje v případě silných poruch na lince. Pokud například přenos elektřiny z elektrárny ke spotřebiteli probíhá za podmínek přechodných elektromechanických procesů (s náhlým odstavením vlastní energie, generátoru, výrazným poklesem zátěže atd.).
• Reléová ochrana. Zpravidla automatický modul s nezávislým napájením, jehož seznam úkolů zahrnuje lokální ovládání energetického systému rychlou detekcí a izolací vadných částí sítě.

Pomocné elektrické instalace na elektrických vedeních

Rozvodna kromě transformátorového bloku zajišťuje přítomnost odpojovačů, oddělovačů, měřicích a dalších doplňkových zařízení. Nesouvisí přímo s řídicím komplexem a fungují standardně. Každá z těchto instalací je navržena tak, aby prováděla specifické úkoly:

• Odpojovač otevírá/zavírá napájecí obvod, pokud nejsou napájecí vodiče zatíženy.
• Oddělovač automaticky odpojí transformátor od sítě na dobu potřebnou pro nouzový provoz rozvodny. Na rozdíl od řídicího modulu se v tomto případě přechod do nouzové fáze provozu provádí mechanicky.
• Měřicí zařízení určují vektory napětí a proudu, při kterých je elektřina přenášena ze zdroje ke spotřebiteli vkonkrétní bod v čase. Jedná se také o automatické nástroje, které podporují účtování metrologických chyb.

Problémy s přenosem elektrické energie

Při organizování a provozování napájecích sítí existuje mnoho obtíží technické a ekonomické povahy. Za nejdůležitější problém tohoto druhu jsou považovány například již zmíněné proudové ztráty výkonu vlivem odporu ve vodičích. Tento faktor je kompenzován transformátorovým zařízením, ale to zase vyžaduje údržbu. Technická údržba síťové infrastruktury, kterou je elektřina přenášena na dálku, je v zásadě nákladná. Vyžaduje jak materiálové, tak organizační náklady na zdroje, což v konečném důsledku ovlivňuje zvýšení tarifů pro spotřebitele energie. Na druhou stranu nejnovější vybavení, materiály pro vodiče a optimalizace řídicích procesů stále umožňují snížit část provozních nákladů.

Kdo je spotřebitelem elektřiny?

Požadavky na dodávku energie do značné míry určuje spotřebitel. A v této funkci mohou jednat výrobní podniky, veřejné služby, dopravní společnosti, majitelé venkovských chat, obyvatelé městských budov s více byty atd. Hlavní rozdíl mezi různými skupinami spotřebitelů lze nazvat silou jeho napájecího vedení. Podle tohoto kritéria mohou být všechny kanály přenosu elektřiny spotřebitelům různých skupinrozdělena do tří typů:

• Až 5 MW.
• Od 5 do 75 MW.
• Od 75 do 1 tisíce MW.

Závěr

Výše uvedená infrastruktura dodávek energie bude samozřejmě neúplná bez přímého organizátora procesů distribuce energetických zdrojů. Jako dodavatelská společnost vystupují účastníci velkoobchodního trhu s energií, kteří mají příslušnou licenci poskytovatele. Smlouva o službách přenosu elektřiny je uzavřena s organizací prodeje energie nebo jiným dodavatelem, který garantuje dodávku ve stanoveném zúčtovacím období. Současně mohou být úkoly údržby a provozu síťové infrastruktury, která poskytuje konkrétní spotřebitelský objekt na základě smlouvy, v oddělení zcela jiné organizace třetí strany. Totéž platí pro zdroj výroby energie.