något som många är förvånade över att lära sig är att el, till sin natur, inte kan lagras-åtminstone inte ekonomiskt i några märkbara mängder (utöver vad du hittar i ett batteri).
vad detta betyder är att el måste genereras och tillhandahållas i det ögonblick det behövs. Överföringssystemet, som levererar el till dig med den häpnadsväckande hastigheten på 186 000 miles per timme (nästan ljusets hastighet) är det som gör detta möjligt.
som presenteras i Förstå överföring, innebär det elektriska systemet generation, överföring och distribution. Behovet av bulköverföring uppstod när efterfrågan på El växte och små kraftverk som bara kunde betjäna sitt lokala område blev otillräckliga. Nyare, större kraftverk kom på nätet, men var långt ifrån sina lastcentra. Överföringsledningar var det enda sättet att få kraften dit den behövdes.
anslutning av fjärrgenereringsanläggningar med kunder kom också med ett litet problem. Elektricitet måste överföras via ledningar. Ledningar skapar motstånd mot flödet av energi och att motståndet skapar små förluster på den mängd energi som överförs. Inte en stor sak för mycket korta avstånd; men ju längre tråden desto större motstånd och desto större förluster.
lösningen på motståndsproblemet är att öka spänningen (eller ”trycket”) vid vilken El skjuts genom ledningarna. Ju högre spänning desto bättre kan systemet övervinna motståndet och minimera förluster. Således, när energi reser hundratals eller tusentals mil från var den genereras, säkerställer högspänningsledningar på 230, 500 eller 765 kilovolt att el levereras snabbt och med minimal energiförlust.
Varför Torn?
medan El ibland kan överföras under jord, innebär ”bulk” överföringssystem ofta användning av luftledningar. En vanlig fråga om luftledningar, särskilt under planeringsprocessen, är varför sådana stora ståltorn behövs. De två främsta svaren är säkerhet och tillförlitlighet.
på grund av de höga spänningar som används ställer lokala, statliga och federala bestämmelser vissa krav på hur överföringsledningarna kan byggas, främst av säkerhetsskäl. Ett av dessa viktiga krav innebär hur högt från marken ledningarna måste vara på sin lägsta punkt (känd som ”clearance”). Clearance krav kan variera kraftigt, men ett intervall på 60-150 fot är vanligt.
med höjdkrav kommer ett kompletterande behov av stabilitet. Kraftledningar och torn måste tåla en rad miljö motgångar, från kraftiga vindar till minusgrader, där IS och snö insättningar annars kan orsaka en linje eller torn för att kollapsa. Som ett resultat är högspänningstorn vanligtvis byggda för att motstå så kallade 50 eller 100-åriga stormar för att säkerställa att väderförhållandena inte avbryter flödet av elektrisk service.
inuti ledningarna
ström överförs via ledningarna via växelström eller likström. Båda har sina fördelar; men ”trefas växelström” är den vanligaste metoden som används runt om i världen.
i växelströmsöverföring (AC) vänder rörelsen för den elektriska laddningen periodiskt riktningen. I ett trefas AC-system bär trådarna tre växelströmmar som når sina toppvärden vid olika tidpunkter.
trefassystem kan också klassificeras som enkel-eller dubbelkretssystem. Dubbel krets innebär att överföringsstrukturen bär två uppsättningar överföringsledningar, var och en med tre ledare (ledningar).
i likströmssystem (DC) är flödet av elektrisk laddning endast i en riktning. Systemet arbetar med en konstant maximal spänning, vilket kan tillåta befintliga överföringsledningskorridorer med lika stora ledare att bära 100% mer effekt till ett område med högre förbrukning än AC.
trefas AC-system anses generellt billigare än DC-system för kortare avstånd (färre än 400 miles). AC erbjuder också vissa fördelar när det gäller att gå upp och gå ner (se nedan) som kan göra det till ett bättre alternativ när det finns flera mellanliggande anslutningar i linjen för att betjäna samhällen längs dess rutt.
för längre sträckor, och även för kortare sträckor där det inte finns några mellanliggande kranar, har DC-system två fördelar utöver deras förmåga att leverera väsentligt mer kraft. För det första är de billigare att bygga eftersom de inte behöver så många ledningar som för trefassystem. För det andra är de mer effektiva när det gäller att förhindra elektriska förluster på grund av motstånd i linjerna. För det tredje erbjuder DC-system också fördelar relaterade till tillförlitlighet. Förändringar i belastning som kan orsaka att vissa delar av ett AC-nätverk blir osynkroniserade och leder till kaskadfel i nätet skulle inte ha samma effekt på ett DC-system, till exempel. Dessutom kan DC-länken i ett sådant scenario användas för att stabilisera AC-nätverket.
DC-system har också sina nackdelar, särskilt när det gäller kostnad och utrustning som är förknippad med att öka och minska spänningen, men med tanke på fördelarna med DC som helhet överväger många kraftsystemoperatörer den bredare användningen av DC-system.
steg upp och steg ner
medan elen som reser genom högspänningsledningarna kan ha kraften på 230, 500 eller 765 kilovolt bakom sig, så är det inte hur flödet börjar vid genereringskällan; det är inte heller hur det slutar när elen kommer till ditt hus. Faktum är att det inte skulle vara säkert i båda ändarna om så var fallet.
inom överföringssystemet spelar transformatorer och transformatorer nyckelroller genom att öka spänningen från generatorn till bulköverföringsledningarna och kliva ner den från överföringsledningarna till de lokala linjerna som distribuerar strömmen till ditt hem.
när energin genereras lämnar den kraftverkskällan på cirka 20 kilovolt. Transformatorer ökar sedan spänningen till lämplig nivå för överföring – ungefär som en pump skulle användas för att öka vattentrycket i ett rör.
när elen når ett lastcenter levererar det lokala verktyget det till stadsdelar och företag genom att sänka spänningen genom transformatorstationer och skicka den längs ett nätverk av matare (eller distribution) linjer. Spänningar för primära distributionsledningar arbetar mellan 2,4 och 34,5 kilovolt. Spänningen sänks sedan igen genom distributionstransformatorer till bostadsnivåer på 120 och 240 volt.