Przesył i rozdział energii…

Przesył i rozdział energii elektrycznej – część I

System elektroenergetyczny jest to zespół obiektów i urządzeń służących do wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. Podstawowym zadaniem systemu elektroenergetycznego jest zapewnienie ciągłości i niezawodności dostawy energii elektrycznej. Zapewnienie ciągłości i niezawodności dostaw energii elektrycznej jest jednym z ważniejszych aspektów bezpieczeństwa energetycznego krajów wysokorozwiniętych. Warunkiem stabilnej i niezawodnej pracy systemu elektroenergetycznego jest dysponowanie rezerwami mocy zainstalowanej w elektrowniach oraz odpowiednio rozbudowaną siecią elektroenergetyczną. Czynnikiem umożliwiającym poprawę warunków pracy krajowego systemu elektroenergetycznego jest połączenie go z systemami innych państw. Polski system od 1995 r. połączony jest z zachodnioeuropejskim systemem elektroenergetycznym UCTE (Union for the Coordination of Transmission of Electricity).

Linie napowietrzne stanowią jeden z podstawowych elementów sieci elektroenergetycznej. Są urządzeniami elektrycznymi służącymi do przesyłu energii elektrycznej. Krajowe linie napowietrzne wysokich i najwyższych napięć obejmują linie rozdzielcze 110 kV (wysokie napięcie) oraz linie przesyłowe 220 i 400 kV (najwyższe napięcie). Linie wysokich napięć 110 kV, służą do przesyłania energii na odległości do kilkudziesięciu kilometrów. Właścicielem i użytkownikiem tych linii są spółki dystrybucyjne mające swe siedziby w poszczególnych regionach kraju. Linie najwyższych napięć 220 i 400 kV, których właścicielem jest narodowy operator sieci przesyłowej PSE – Operator S.A., służą do przesyłania energii na odległości rzędu kilkudziesięciu, kilkuset kilometrów. Podstawowymi elementami linii napowietrznych są konstrukcje wsporcze, układ izolacyjny, przewody fazowe, przewody odgromowe oraz układ uziomowy.

Przesył energii elektrycznej prądem stałym jest w niektórych przypadkach korzystnym rozwiązaniem w stosunku do prądu przemiennego, szczególnie w przypadku przesyłu dużych mocy na znaczne odległości liniami napowietrznymi oraz łączenia systemów elektroenergetycznych w celu ich wspólnej pracy. Decyzja o wyborze rodzaju prądu jest podejmowana przede wszystkim na podstawie analizy ekonomicznej. Ocenia się, że przesył prądem stałym staje się opłacalny w przypadku linii napowietrznych przekraczających długości 550÷800 km. Dokładne wartości zależą od warunków lokalnych, wymagań dotyczących wykonania linii i charakterystyki współpracującego systemu prądu przemiennego. Decydujące znaczenie ma tutaj koszt budowy stacji przekształtnikowych, w tym koszt falowników wysokonapięciowych. W związku ze zwiększającą się liczbą układów przesyłowych prądu stałego należy oczekiwać, że koszty falowników wysokonapięciowych i związanych z nimi urządzeń będą się sukcesywnie obniżać, co wpłynie na zmniejszenie się odległości, przy których jest opłacalne stosowanie linii prądu stałego.

Linie napowietrzne narażone są na działanie wielu różnorodnych czynników, których znajomość oraz właściwe uwzględnienie podczas projektowania, budowy i eksploatacji linii ma podstawowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania całego układu. Każdy element linii napowietrznej podlega doborowi w procesie projektowania. Projektowanie i budowa krajowych linii napowietrznych prądu przemiennego realizowana jest w oparciu o obowiązujące przepisy i normy.

Podnoszenie napięcia dla celów przesyłu, a następnie obniżania do poziomu, na którym możliwe jest stosowanie elektrycznych urządzeń powszechnego użytku zbudowanego na napięcie 230/400V, wymaga korzystania z systemowych stacji elektroenergetycznych najwyższych napięć, wielu stacji rozdzielczych wysokiego napięcia oraz rozlicznych stacji transformatorowych, zamieniających średnie napięcie (rozdzielcze) na powszechnie stosowane w instalacjach odbiorczych (230/400V). Wszystkie te obiekty – linie i stacje elektroenergetyczne – składają się na system elektroenergetyczny.
Nie ma możliwości magazynowania energii elektrycznej, co oznacza że w każdym momencie ilości energii wytwarzanej w elektrowniach musi być równa energii zużywanej przez odbiorców. System elektroenergetyczny musi więc być zdolny do zmiany kierunków i ilości przesyłanej energii. Jest to możliwe dzięki licznym połączeniom pomiędzy elektrowniami, stacjami elektroenergetycznymi oraz grupami odbiorców energii. Połączenia takie zapewnia sieć linii elektroenergetycznych, które pracują na różnych poziomach napięć. Im sieć ta jest bardziej rozbudowana, a linie nowoczesne, tym większa szansa na niezawodną dostawę energii do każdego odbiorcy. Właścicielem i gospodarzem sieci przesyłowej najwyższych napięć jest w Polsce PSE Operator S.A.

Powszechność dostępu i korzystanie z zalet energii elektrycznej wymaga sprawnego działania rozbudowanego układu urządzeń do jej wytwarzania, przesyłania i rozdziału. Energia elektryczna dostarczana do naszych domów wytwarzana jest w elektrowniach. W Polsce są to głównie elektrownie cieplne opalane węglem brunatnym lub kamiennym. Przesył energii z elektrowni do odbiorcy możliwy jest dzięki rozległej sieci linii i stacji elektroenergetycznych. Wiąże się on jednak ze stratami. Zasadniczy sposób zmniejszenia tych strat polega na podwyższaniu napięcia elektroenergetycznych linii przesyłowych.

Aktualnie, na napięciu powyżej 110kV, polski system elektroenergetyczny posiada dwanaście połączeń transgranicznych z systemami ościennymi. Są to zarówno połączenia synchroniczne z pozostałą częścią UCTE (Czechy, Niemcy i Słowacja), jak i połączenia niesynchroniczne z systemem szwedzkim, ukraińskim ,białoruskim i litewskim. Jedynym właścicielem połączeń transgranicznych (poza kablem szwedzkim) jest PSE – Operator.
Sumaryczne termiczne zdolności przesyłowe synchronicznych połączeń transgranicznych KSE wynoszą około 8600 MW, co stanowi ponad 30% krajowego zapotrzebowania szczytowego. Jednak do realizacji wymiany międzysystemowej może zostać wykorzystana jedynie część termicznych zdolności przesyłowych linii wymiany. Powodem tego jest sposób kształtowania się rozpływu mocy w połączonym systemie elektroenergetycznym, ale przede wszystkim ograniczenia sieciowe w sieci wewnętrznej KSE.

Bezpieczeństwo i niezawodność zasilania w energię elektryczną są podstawowym zadaniem przy planowaniu i rozszerzaniu sieci elektroenergetycznej. Ochrona środowiska naturalnego zyskuje stale na znaczeniu, jest, więc rzeczą oczywistą, że zintegrowane podejście do energii odnawialnych jest częścią przyszłości. Takie podejście powoduje również wzrost wydajności konwencjonalnego wytwarzania energii, przesyłania i rozdziału, bez utraty bezpieczeństwa systemu.

Przesył prądem stałym jest najlepszym rozwiązaniem, jeżeli chodzi o zmniejszenie strat, kiedy moc jest przesyłana na duże odległości, a technologia HVDC pozwala sterować przepływem obciążenia w optymalny sposób. Dlatego też niezależnie od systemu połączeń, układ, HVDC coraz częściej staje się staje się częścią sieci synchronizowanej – albo w postaci BtB dla kontroli przepływu i podtrzymania sieci, albo jako silna linia energetyczna prądu stałego odciążająca sieci prądu przemiennego.

Zagadka na dziś:

Od czego zależy zdolność przesyłowa linii napowietrznej wysokiego napięcia? (jest kilka parametrów)

Na stronie PSE warto zobaczyć przepływy mocy międzynarodowe w czasie rzeczywistym.

#ciekawostki #gruparatowaniapoziomu #energetyka #elektrownie #qualitycontent #ejboners

Zdj. linia przesyłowa dwutorowa 400kV.