Elektroenerģijas pārvade — definīcija, augstsprieguma līnijas un tīkls

Uzzini, kā darbojas elektroenerģijas pārvade: augstsprieguma līnijas, elektrotīkli, zemes vs gaisvadi, drošība un efektivitāte enerģijas piegādē.

Elektroenerģijas pārvade ir elektroenerģijas nogādāšana no ražošanas vietām līdz vietām, kur to izmanto. Parasti ar šo jēdzienu saprot masveida pārvadi no elektrostacijas uz apakšstacijām apdzīvotu vietu tuvumā; no apakšstacijām tālāk notiek Elektroenerģijas sadale līdz galalietotājiem. Liela enerģijas apjoma un lielu attālumu dēļ pārvade parasti notiek ar augstu spriegumu — vismaz 110 kV vai augstāk — jo tā samazina vadā radītās gūtības zudumus (I2R) un ļauj efektīvāk pārnest enerģiju lielos daudzumos.

Galvenie elementi un sprieguma līmeņi

Pārvades sistēmu veido vairāki galvenie komponenti:

• Augstsprieguma līnijas — gaisvadu vai pazemes vadi, kas savieno elektroapgādes avotus un apakšstacijas;
• Transformatori — paaugstina spriegumu pie ražošanas vietas un pazemina to pie sadales punktiem;
• Apakšstacijas — mezgli, kur spriegums tiek pārveidots, notiek maršrutu sadale un aizsardzība;
• Aizsardzības un pārvaldības iekārtas — automātiskie slēdži, relē aizsardzība, SCADA un citas vadības sistēmas.

Biežāk sastopamie pārvades sprieguma līmeņi pasaulē ir 110 kV, 220 kV, 330 kV, 400 kV un 500 kV; ļoti garos tālumos un starpsavienojumos izmanto arī HVDC (līniju līdzstrāva) risinājumus.

Gaisvadu un pazemes līniju salīdzinājums

Elektrība parasti tiek pārraidīta lielos attālumos pa gaisvadu elektropārvades līnijām — tās ir lētākas izbūvē un uzturēt. Tomēr pazemes elektropārvades līnijas tiek izvēlētas blīvi apdzīvotās vai īpaši jutīgās teritorijās (piem., pilsētu centrālajos rajonos, tunelī vai kā zemūdens savienojumi), jo to ierīkošanas un uzturēšanas izmaksas ir krietni augstākas. Pazemes kabeliem ir arī cita elektriskā uzvedība un siltuma izkliede, kas var palielināt zudumus, ja netiek izmantotas speciālas tehnoloģijas.

Ja izmanto supravadītājus un kriogēnās tehnoloģijas, pazemes risinājumi kļūst efektīvāki, jo supravadītāji ļauj gandrīz bez zudumiem pārnest lielas plūsmas. Taču šīs tehnoloģijas ir dārgas un prasa īpašu aprīkojumu.

AC pret DC — kad izmanto HVDC

Lielākā daļa pārvades tīklu ir maiņstrāvas (AC) tīkli, jo tie ļauj viegli mainīt spriegumu ar transformatoriem un savienot daudzus ražošanas un patēriņa punktus. Tomēr HVDC (tiešās strāvas) savienojumi bieži tiek izmantoti:

• ļoti garos starpsavienojumos (īpaši zemūdens vai pazemes līnijās), jo tie samazina zudumus un nerada fāžu sinhronizācijas problēmas;
• savienojot nesinhronizētus tīklus (piem., dažādu valstu tīklus), jo HVDC ļauj kontrolēt enerģijas plūsmu;
• ja nepieciešama precīza jaudas vadība un zema reaktīvā strāva.

Tīkla topoloģija, drošība un uzticamība

Dažkārt elektroenerģijas pārvades sistēmu sarunvalodā dēvē par "elektrotīklu", tomēr ekonomisku apsvērumu dēļ tīkls reti kad ir pilnīgi simetrisks vai ideāli sazarots. Lai nodrošinātu drošu un nepārtrauktu piegādi, tīklā plānoto maršrutu vietā izmanto dublētas līnijas un rezerves ceļus. Tas ļauj novadīt elektroenerģiju no jebkuras elektrostacijas uz jebkuru slodzes centru, izmantojot dažādus maršrutus, izvērtējot pārvades ceļa ekonomiskumu un elektroenerģijas izmaksas.

Lai uzturētu augstu piegādes drošību, pārvades operatori bieži ievēro N‑1 principu (tīkls spēj darboties arī pie viena nozīmīga elementa izkritiena). Tīkla darbību nodrošina reālā laika vadības sistēmas, aizsardzības ierīces, automātiska slēgšana un regulāra apkope.

Elektroenerģijas kvalitāte un vadība

Pārvades tīklā nepieciešama ne tikai aktīvās jaudas pārvade, bet arī reaktīvās jaudas un sprieguma līmeņa kontrole, frekences stabilizācija un slodzes balansēšana. To nodrošina transformatori ar reaktīvās jaudas kompensāciju, ģeneratoru regulēšana, kondensatoru bankas, statiskās kompensācijas iekārtas (STATCOM) un citi līdzekļi. Tīkla operatīvā vadība izmanto SCADA/EMS sistēmas, prognozes un tirgus mehānismus, lai efektīvi sadalītu pieejamo pārvades kapacitāti un risinātu pārslogojumus (konjugācijas un maršrutēšanas optimizācija).

Vides un drošības aspekti

Augstsprieguma līnijas var radīt vizuālu ietekmi ainavā, trokšņus (koronas troksnis mitrā laikā) un elektromagnētiskos laukus. Tāpēc projektēšanā un izbūvē ievēro tos pašus drošības standartus: nepieciešamās drošības attālums no līnijām, zemējuma sistēmas apakšstacijās, aizsardzība pret pārspriegumu un ugunsdrošības pasākumi. Regulāra apkope, inspekcijas (īpaši korozijas un izolācijas stāvokļa pārbaude) un dzīvē pierādītas ekspluatācijas procedūras nodrošina, ka sistēma darbojas droši.

Modernie virzieni

Mūsdienu pārvades nozarē pieaug uzmanība atjaunojamās enerģijas integrācijai, starpsavienojumu paplašināšanai, HVDC tehnoloģiju izmantošanai un tīkla digitalizācijai. Arī enerģijas uzkrāšana (baterijas, sūknējamās hidrokrātuves) un viedo tīklu risinājumi (smart grid) palīdz labāk pārvaldīt plūsmu svārstības un palielināt efektivitāti.

Kopumā elektroenerģijas pārvade ir sarežģīts inženiertehnisks un ekonomisks process, kurā jāsabalansē tehniskā efektivitāte, drošība, izmaksas un vides ietekme, lai nodrošinātu stabilu un pieejamu elektrības piegādi patērētājiem.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir elektroenerģijas pārvade?

J: Kas ir elektroenerģijas sadale?

J: Kāpēc pārvadi parasti veic ar augstu spriegumu?

J: Kā parasti elektroenerģiju pārvada lielos attālumos?

J: Kad izmanto pazemes elektroenerģijas pārvadi?

J: Kā dažkārt sarunvalodā dēvē enerģijas pārvades sistēmu?

J: Kādam nolūkam elektroenerģijas pārvades sistēmā ir dublēti ceļi un līnijas?

Meklēt pēc burta