Wiele osób dziwi się, że energia elektryczna ze swojej natury nie może być magazynowana – przynajmniej ekonomicznie w znaczących ilościach (poza tym, co można znaleźć w akumulatorze).
oznacza to, że energia elektryczna musi być wytwarzana i dostarczana w tym samym momencie, w którym jest potrzebna. System przesyłowy, który dostarcza energię elektryczną do Ciebie z zadziwiającą prędkością 186 000 mil na godzinę (prawie prędkość światła) jest to możliwe.
jak przedstawiono w zrozumieniu transmisji, system elektryczny obejmuje wytwarzanie, przesyłanie i dystrybucję. Zapotrzebowanie na przesył masowy pojawiło się wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię elektryczną, a małe elektrownie, które mogły służyć tylko lokalnym obszarom, stały się niewystarczające. Nowsze, większe elektrownie zaczęły działać, ale były daleko od swoich centrów ładunkowych. Linie przesyłowe były jedynym sposobem, aby uzyskać moc tam, gdzie była potrzebna.
łączenie zdalnych zakładów wytwórczych z klientami również wiązało się z małym problemem. Energia elektryczna musi być przesyłana przewodami. Druty tworzą opór na przepływ energii, a opór ten powoduje niewielkie straty na ilości przesyłanej energii. Nic wielkiego na bardzo krótkich dystansach; ale im dłuższy drut, tym większy opór i większe straty.
rozwiązaniem problemu rezystancji jest zwiększenie napięcia (lub „ciśnienia”), przy którym energia elektryczna jest przepychana przez przewody. Im wyższe napięcie, tym lepszy system jest w stanie pokonać opór i zminimalizować straty. Tak więc dzisiaj, gdy energia przemieszcza się setki lub tysiące mil od miejsca, w którym jest wytwarzana, linie wysokiego napięcia 230, 500 lub 765 kilowoltów zapewniają szybkie dostarczanie energii elektrycznej przy minimalnych stratach energii.
Dlaczego Wieże?
podczas gdy energia elektryczna może być czasami przesyłana pod ziemią, „masowe” systemy przesyłowe często wymagają użycia przewodów napowietrznych. Często zadawane jest pytanie dotyczące przewodów napowietrznych, szczególnie podczas procesu planowania, dlaczego potrzebne są tak duże stalowe wieże. Dwie podstawowe odpowiedzi to Bezpieczeństwo i niezawodność.
ze względu na stosowane wysokie napięcia lokalne, stanowe i federalne przepisy nakładają pewne wymagania dotyczące sposobu budowy linii przesyłowych, przede wszystkim w interesie bezpieczeństwa. Jednym z tych kluczowych wymagań jest to, jak wysoko od ziemi przewody muszą znajdować się w najniższym punkcie (znanym jako „prześwit”). Wymagania dotyczące prześwitu mogą się znacznie różnić, ale zasięg 60-150 stóp jest powszechny.
wraz z wymaganiami dotyczącymi wysokości pojawia się uzupełniająca potrzeba stabilności. Linie przesyłowe i wieże muszą wytrzymać szereg przeciwności środowiskowych, od silnych wiatrów po mrozy, gdzie złoża lodu i śniegu mogą w przeciwnym razie spowodować zawalenie się linii lub wieży. W rezultacie wieże wysokiego napięcia są zwykle budowane tak, aby wytrzymać tak zwane 50 lub 100-letnie burze, aby zapewnić, że warunki pogodowe nie zakłócają przepływu usług elektrycznych.
wewnątrz przewodów
moc jest przesyłana przez przewody za pomocą prądu zmiennego lub prądu stałego. Oba mają swoje zalety; jednak „trójfazowy prąd zmienny” jest najczęstszą metodą stosowaną na całym świecie.
w transmisji prądu zmiennego (AC) ruch ładunku elektrycznego okresowo odwraca kierunek. W trójfazowym układzie prądu przemiennego przewody przenoszą trzy prądy przemienne, które osiągają swoje wartości szczytowe w różnym czasie.
Układy trójfazowe można również klasyfikować jako układy jedno-lub dwuobwodowe. Podwójny obwód oznacza, że konstrukcja transmisyjna przenosi dwa zestawy linii przesyłowych, każdy z trzema przewodami (przewodami).
w systemach prądu stałego (DC) przepływ ładunku elektrycznego jest tylko w jednym kierunku. System działa przy stałym maksymalnym napięciu, co pozwala istniejącym korytarzom linii przesyłowych z jednakowymi przewodami przenosić 100% więcej energii na obszar o większym zużyciu niż AC.
trójfazowe systemy prądu przemiennego są ogólnie uważane za mniej kosztowne niż systemy PRĄDU STAŁEGO na krótszych dystansach (mniej niż 400 mil). AC oferuje również pewne zalety w zakresie zwiększania i zmniejszania (patrz poniżej), które mogą uczynić go lepszą alternatywą, gdy na linii znajduje się kilka pośrednich połączeń, Aby Obsługiwać społeczności na swojej trasie.
na dłuższych dystansach, a nawet na krótszych dystansach, gdzie nie ma pośrednich kranów, systemy DC mają dwie zalety oprócz ich zdolności do dostarczania znacznie większej mocy. Po pierwsze, Są one mniej kosztowne w budowie, ponieważ nie potrzebują tylu przewodów, co w przypadku systemów trójfazowych. Po drugie, są bardziej wydajne pod względem zapobiegania stratom elektrycznym spowodowanym rezystancją w liniach. Po trzecie, systemy DC oferują również korzyści związane z niezawodnością. Zmiany obciążenia, które mogą spowodować niezsynchronizowanie niektórych części sieci PRĄDU PRZEMIENNEGO i prowadzić do kaskadowych awarii w sieci, nie będą miały takiego samego wpływu na przykład na system PRĄDU STAŁEGO. Ponadto w takim scenariuszu łącze DC mogłoby zostać wykorzystane do stabilizacji sieci AC.
systemy PRĄDU STAŁEGO mają również swoje wady, szczególnie pod względem kosztów i sprzętu związanego ze zwiększaniem i zmniejszaniem napięcia, ale biorąc pod uwagę korzyści płynące z PRĄDU STAŁEGO jako całości, wielu operatorów systemów elektroenergetycznych rozważa szersze zastosowanie systemów PRĄDU STAŁEGO.
zwiększanie i zmniejszanie
podczas gdy energia elektryczna przepływająca przez przewody wysokiego napięcia może mieć siłę 230, 500 lub 765 kilowoltów za nim, nie jest to sposób, w jaki przepływ zaczyna się od źródła wytwarzania; ani nie jest to sposób, w jaki kończy się, gdy energia elektryczna dociera do Twojego domu. W rzeczywistości nie byłoby bezpiecznie na obu końcach, gdyby tak było.
w systemie przesyłowym podstacje i transformatory odgrywają kluczową rolę, zwiększając napięcie z generatora do linii przesyłowych masowych i zmniejszając je z linii przesyłowych do linii lokalnych, które rozprowadzają energię do domu.
gdy energia jest wytwarzana, opuszcza ona źródło energii około 20 kilowoltów. Transformatory następnie zwiększają napięcie do odpowiedniego poziomu dla transmisji-podobnie jak pompa byłaby używana do zwiększania ciśnienia wody w rurze.
gdy energia elektryczna dociera do centrum obciążenia, lokalne przedsiębiorstwo dostarcza ją do dzielnic i przedsiębiorstw, zmniejszając napięcie przez podstacje i wysyłając je wzdłuż sieci linii zasilających (lub dystrybucyjnych). Napięcie dla pierwotnych linii dystrybucyjnych wynosi od 2,4 do 34,5 kV. Napięcie jest następnie ponownie obniżane przez transformatory dystrybucyjne do poziomów mieszkalnych 120 i 240 woltów.