noget mange mennesker er overraskede over at lære er, at elektricitet i sagens natur ikke kan opbevares – i det mindste ikke økonomisk i nogen mærkbare mængder (ud over hvad du finder i et batteri).
hvad dette betyder er, at elektricitet skal genereres og leveres i det øjeblik, det er nødvendigt. Transmissionssystemet, der leverer elektricitet til dig med den forbløffende hastighed på 186.000 miles i timen (næsten lysets hastighed) er det, der gør dette muligt.
som præsenteret i forståelse af Transmission involverer det elektriske system generering, transmission og distribution. Behovet for bulktransmission opstod, da efterspørgslen efter elektricitet voksede, og små kraftværker, der kun kunne betjene deres lokalområde, blev utilstrækkelige. Nyere, større kraftværker kom på linje, men var langt væk fra deres lastcentre. Transmissionslinjer var den eneste måde at få strømmen til, hvor det var nødvendigt.
tilslutning af fjerngenerationsanlæg med kunder kom også med et lille problem. Elektricitet skal overføres via ledninger. Ledninger skaber modstand mod strømmen af energi, og at modstand skaber små tab på mængden af energi, der overføres. Ikke en big deal for meget korte afstande; men jo længere ledningen er, jo større modstand og jo større tab.
løsningen på modstandsproblemet er at øge spændingen (eller “trykket”), hvor elektricitet skubbes gennem ledningerne. Jo højere spændingen er, desto bedre er systemet i stand til at overvinde modstand og minimere tab. I dag, da energi rejser hundreder eller tusinder af miles fra hvor den genereres, sikrer højspændingsledninger på 230, 500 eller 765 kilovolt, at elektricitet leveres hurtigt og med minimalt energitab.
Hvorfor Tårne?
mens elektricitet undertiden kan overføres under jorden, involverer “bulk” transmissionssystemer ofte brugen af luftledninger. Et almindeligt spørgsmål, der stilles om luftledninger, især under planlægningsprocessen, er, hvorfor der er behov for sådanne store ståltårne. De to primære svar er sikkerhed og pålidelighed.
på grund af de anvendte høje spændinger stiller lokale, statslige og føderale regler visse krav til, hvordan transmissionslinjerne kan bygges, primært af hensyn til sikkerheden. Et af disse nøglekrav involverer, hvor højt fra jorden ledningerne skal være på deres laveste punkt (kendt som “clearance”). Krav til Clearance kan variere meget, men en rækkevidde på 60-150 fod er almindelig.
med højdekrav kommer et supplerende behov for stabilitet. Transmissionslinjer og tårne skal modstå en række miljømæssige modgang, fra kraftig vind til frysende temperaturer, hvor IS-og sneaflejringer ellers kan få en linje eller et tårn til at kollapse. Som et resultat er højspændingstårne normalt bygget til at modstå såkaldte 50 eller 100-årige storme for at sikre, at vejrforholdene ikke afbryder strømmen af elektrisk service.
inde i ledningerne
strøm overføres gennem ledningerne via vekselstrøm eller likestrøm. Begge har deres fordele; imidlertid er” trefaset vekselstrøm ” den mest almindelige metode, der anvendes over hele verden.
i vekselstrøm (AC) transmission vender bevægelsen af den elektriske ladning periodisk retning. I et trefaset AC-system bærer ledningerne tre vekselstrømme, der når deres topværdier på forskellige tidspunkter.
Trefasesystemer kan også klassificeres som enkelt-eller dobbeltkredsløbssystemer. Dobbelt kredsløb betyder, at transmissionsstrukturen bærer to sæt transmissionslinjer, hver med tre ledere (ledninger).
i jævnstrømssystemer (DC) er strømmen af elektrisk ladning kun i en retning. Systemet fungerer ved en konstant maksimal spænding, som kan give eksisterende transmissionslinjekorridorer med lige store ledere mulighed for at transportere 100% mere strøm til et område med højere forbrug end AC.
trefasede AC-systemer betragtes generelt som billigere end DC-systemer til kortere afstande (færre end 400 miles). AC tilbyder også nogle fordele med hensyn til at træde op og træde ned (se nedenfor), der kan gøre det til et bedre alternativ, når der er flere mellemforbindelser i linjen for at betjene samfund langs dens rute.
for længere afstande og selv for kortere afstande, hvor der ikke er mellemliggende vandhaner, har DC-systemer to fordele ud over deres evne til at levere væsentligt mere strøm. For det første er de billigere at bygge, fordi de ikke har brug for så mange ledninger som til trefasesystemer. For det andet er de mere effektive med hensyn til at forhindre elektriske tab på grund af modstand i linjerne. For det tredje tilbyder DC-systemer også fordele relateret til pålidelighed. Ændringer i belastning, der kan få nogle dele af et AC-netværk til at blive usynkroniseret og føre til kaskadefejl i nettet, ville for eksempel ikke have den samme effekt på et DC-system. Desuden kunne DC-forbindelsen i et sådant scenario bruges til at stabilisere AC-netværket.
DC-systemer har også deres ulemper, især med hensyn til omkostninger og det udstyr, der er forbundet med at optrappe og nedtrappe spændingen, men i betragtning af fordelene ved DC som helhed overvejer mange elsystemoperatører den bredere anvendelse af DC-systemer.
optrapning og nedtrapning
mens elektriciteten, der kører gennem højspændingsledningerne, kan have en kraft på 230, 500 eller 765 kilovolt bag sig, er det ikke sådan strømmen starter ved produktionskilden; det er heller ikke, hvordan det slutter, når elektriciteten kommer til dit hus. Faktisk ville det ikke være sikkert i begge ender, hvis det var tilfældet.
i transmissionssystemet spiller understationer og transformatorer nøgleroller ved at øge spændingen fra generatoren til massetransmissionslinjerne og træde den ned fra transmissionslinjerne til de lokale linjer, der distribuerer strømmen til dit hjem.
når energien genereres, forlader den kraftværkskilden på omkring 20 kilovolt. Transformatorer øger derefter spændingen til det passende niveau til transmission – ligesom en pumpe ville blive brugt til at øge vandtrykket i et rør.
når elektriciteten når et belastningscenter, leverer det lokale værktøj det til kvarterer og virksomheder ved at nedtrappe spændingen gennem understationer og sende den langs et netværk af feeder (eller distribution) linjer. Spændinger for primære distributionslinjer fungerer mellem 2,4 og 34,5 kilovolt. Spændingen trækkes derefter ned igen gennem distributionstransformatorer til boligniveauer på 120 og 240 volt.