overførsel af AC/DC elektrisk strøm

elektriske distributionssystemer er en væsentlig del af det elektriske elsystem. For at overføre elektrisk strøm fra en vekselstrøm (AC) eller en jævnstrøm (DC) kilde til det sted, hvor den vil blive brugt, skal en eller anden form for distributionsnetværk udnyttes.

metoden, der bruges til at distribuere strøm fra, hvor den produceres, til hvor den bruges, kan være ret enkel. Mere komplekse strømdistributionssystemer bruges til at overføre elektrisk strøm fra kraftværket til industrier, hjem og kommercielle bygninger.

indhold:

1. distributionssystemer generelt
2. klassificering
   1. AC distribution
      1. primært distributionssystem
      2. sekundært distributionssystem
   2. DC distribution
      1. 2-leder DC system
      2. 3-leder DC system
   4. mest almindelige distributionsarrangementer
      1. Radial System
      2. ring hovedsystem
      3. sammenkoblede elsystemer
3. beregning af spændingsfald i DC-system
4. krav til et godt distributionssystem
5. designovervejelser

distributionssystemer generelt

distributionssystemer anvender normalt sådant udstyr som transformere, afbrydere og beskyttelsesanordninger. Det originale elektriske distributionssystem udviklet af Thomas Edison var en underjordisk jævnstrøm (DC) system.

det består generelt af feedere, distributører. Enkeltlinjediagrammet for et typisk distributionssystem er vist i Figur 1.

dybest set kan vi sige, at den del af elsystemet, der distribuerer el til lokal brug, er kendt som distributionssystem.

fødere

en føder er en leder, der forbinder understationen (eller den lokaliserede generatorstation) til det område, hvor strømmen skal distribueres. Generelt tages der ingen tappinger fra føderen, så strømmen i den forbliver den samme hele vejen igennem (figur 2).

hovedovervejelsen i udformningen af en feeder er den aktuelle bæreevne.

distributør

en distributør er en leder, hvorfra tappings tages til levering til forbrugerne. Strømmen gennem en distributør er ikke konstant, fordi tappinger tages forskellige steder langs dens længde.

service maim

en service maim er generelt et lille kabel, der forbinder distributøren til forbrugernes terminaler.

gå tilbage til indhold

2. Klassificering

et distributionssystem kan klassificeres efter:

alt efter strømens art kan distributionssystemet klassificeres som:

• jævnstrøm (DC) distributionssystem
• alternativ strøm (AC) distributionssystem.

nu-en-dage, AC-system er universelt vedtaget til distribution af El, da det er enklere og mere økonomisk end jævnstrøm metode.

i henhold til forbindelsesordningen kan distributionssystemet klassificeres som:

1. Radial system
2. ring main system
3. Inter-connected system.

hver ordning har sine egne fordele og ulemper.

gå tilbage til indhold

2.1 AC distribution

nu-en-dage elektrisk energi genereres, transmitteres og distribueres i form af vekselstrøm. En vigtig årsag til den udbredte anvendelse af vekselstrøm frem for jævnstrøm er det faktum, at vekselstrøm bekvemt kan ændres i størrelse ved hjælp af en transformer.

Der er ingen bestemt linje mellem transmission og distribution i henhold til spænding eller bulkkapacitet. Denne linje varierer også fra land til land.

generelt er AC-distributionssystemet imidlertid det elektriske system mellem den nedtrapningsstation, der føres af transmissionssystemet og forbrugernes målere (figur 3).

AC-distributionssystemet er klassificeret i:

1. primært distributionssystem og
2. sekundært distributionssystem.

gå tilbage til indhold

2.1.1 primært distributionssystem

det er den del af AC-distributionssystemet, der fungerer ved spændinger, der er noget højere end den generelle Udnyttelse og håndterer store blokke af elektrisk energi, end den gennemsnitlige lavspændingsforbruger bruger (figur 4).

en til økonomiske overvejelser, primær distribution udføres af 3-fase, 3-leder system.

elektrisk strøm fra generatorstationen overføres ved højspænding til understationen i eller i nærheden af byen. På denne understation trækkes spændingen ned til 11 kV Ved hjælp af nedtrapningstransformator.

strøm leveres til forskellige understationer til distribution eller til store forbrugere ved denne spænding. Dette danner højspændingsfordelingen eller primærfordelingen.

gå tilbage til indholdet

2.1.2 sekundært distributionssystem

det er den del af AC – distributionssystemet, der inkluderer spændingsområdet, hvor den endelige forbruger bruger den elektriske energi, der leveres til ham.

den sekundære distribution beskæftiger 400/230 V, 3-Fase, 4-leder system. Det primære distributionskredsløb leverer strøm til forskellige understationer, kaldet distributionsstationer.understationerne er placeret i nærheden af forbrugernes lokaliteter og indeholder nedtrapningstransformatorer. Ved hver distributionsstation trækkes spændingen ned til 400 V, og strømmen leveres af 3-faset, 4-leder system.

spændingen mellem to faser er 400 V og mellem enhver fase og neutral er 230 V (figur 5).

de enfasede indenlandske belastninger er forbundet mellem en hvilken som helst fase og neutralen, mens 3-faset 400 V motor, strømtransformatorbelastninger er direkte forbundet på tværs af 3-fasede linjer.

gå tilbage til indhold

2.2 DC distribution

det er en almindelig viden, at elektrisk strøm næsten udelukkende genereres, transmitteres og distribueres som AC, men til visse applikationer er DC-forsyning absolut nødvendig.for eksempel kræves jævnstrømsforsyning til drift af maskiner med variabel hastighed (dvs.jævnstrømsmotorer), til elektrokemisk arbejde og til overbelastede områder, hvor lagerbatterireserver er nødvendige.

DC-forsyningen hum transformatorstationen kan fås i form af:

• 2-leder eller
• 3-leder til distribution

gå tilbage til indholdet

2.2.1 2-leder DC-system

som navnet antyder, består dette distributionssystem af to ledninger (+ og -). Den ene er den udgående eller positive ledning, og den anden er retur-eller negativ ledning. De belastninger såsom lamper, motorer osv. er forbundet parallelt mellem de to ledninger.

dette system bruges aldrig til transmissionsformål på grund af lav effektivitet, men kan anvendes til distribution af jævnstrøm.

gå tilbage til indhold

2.2.2 3-leder DC-system

den består af to ydre og en Mellem-eller neutral ledning, der er jordet ved understationen (se figur 5). Spændingen mellem outer er to gange spændingen mellem enten ydre og neutral ledning.

belastninger, der kræver højspænding (f.eks. motorer), er forbundet på tværs af ydersiden, mens lamper og varmekredse, der kræver mindre spænding, er forbundet mellem enten ydre og neutral.

gå tilbage til indhold

2.3 mest almindelige distributionsarrangementer

2.3.1 Radial System

i dette system udstråler separate fødere fra en enkelt understation og fodrer kun distributørerne i den ene ende. Et enkelt linjediagram over et radialt distributionssystem er vist i figur 6. Det radiale system anvendes ved lav spænding, og understationen er placeret i midten af belastningen.

dette er det enkleste distributionskredsløb og har de laveste startomkostninger.

det lider dog af følgende ulemper.

1. enden af distributøren nærmest fødepunktet vil være tungt lastet.
2. forbrugerne er afhængige af en enkelt feeder og enkelt distributør.
   
   derfor Afbryder enhver fejl på føderen eller distributøren forsyningen til de forbrugere, der er på siden af fejlen væk fra understationen.
3. forbrugerne i den fjerne ende af distributøren vil blive udsat for alvorlige spændingsudsving, når belastningen på distributøren ændres.

på grund af disse begrænsninger bruges dette system kun til korte afstande. Det radiale system kan udvides ved at indføre flere lateraler og sub-laterals.

gå tilbage til indholdet

2.3.2 ring hovedsystem

i dette system danner primærerne for distributionstransformatorer en løkke. Sløjfekredsløbet starter fra understationens busstænger, laver en løkke gennem det område, der skal serveres, og vender tilbage til understationen.

enkeltlinjediagrammet for ringens hovedsystem er vist i Figur 7.

ringens hovedsystem har følgende fordele:

1. Der er mindre spændingsudsving ved forbrugerens terminaler.
2. systemet er meget pålideligt, da hver distributør fodres via to feedere. I tilfælde af fejl på et hvilket som helst afsnit af føderen opretholdes kontinuiteten i forsyningen.

Antag for eksempel, at der opstår fejl i et hvilket som helst afsnit af feederen. Derefter kan den fejlbehæftede sektion føderen isoleres til reparationer, og samtidig opretholdes kontinuiteten i forsyningen til alle forbrugere via den anden føder.

gå tilbage til indhold

2.3.3 sammenkoblede elsystemer

når feederringen aktiveres af to eller flere end to kilder, kaldes den sammenkoblet system. Enkeltlinjediagrammet for sammenkoblet system er vist i figur 8 nedenfor.

det sammenkoblede system har følgende fordele:

1. det øger servicepålideligheden.
2. ethvert område, der tilføres fra en generatorstation i spidsbelastningstimerne, kan tilføres fra den anden generatorstation. Dette reducerer reservekraftkapaciteten og øger systemets effektivitet.

gå tilbage til indhold

3. Beregning af spændingsfald i DC-system

spændingsfaldet i distributionssystemet beregnes ved at følge Ohm,s Lov. Lad os betragte en simpel gøre radial distributionssystem som vist i figur 9.

systemet har koncentreret belastning Ia, IB, IC, Id og Ie ved belastningspunkt A,B henholdsvis C,D og e. Modstanden af forskellige sektioner er vist i figur 5 ovenfor.

feederen tilføres ved punkt O. lad spændingerne ved forskellige knudepunkter være Va, Vb, Vc, Vd og Ve, og feederen tilføres ved spændingen Vo . Derfor er spændingsfaldet givet ved:

VDTotal =VDOA + VDAB +VDBC + VDCD + VDDE

strøm strømmer i sektioner:

• strømmen strømmer i afsnittet ‘OA’ er: IOA = IA + IB + IC + Id + Ie
• strømmen strømmer i afsnittet ‘AB’ er: IAB = Ib + IC + Id + Ie
• strømmen strømmer i afsnittet ‘AB’ er: IAB = Ib + IC + Id + Ie
• strømmen strømmer i afsnittet ‘ AB ‘er: IAB = Ib + IC + Id + Ie
• strømmen strømmer i afsnittet’ AB ‘er: IAB = Ib + IC + Id + Ie
• strømmen strømmer i afsnittet’ AB ‘i afsnittet’ BC ‘ er: Ibc = IC + Id + Ie
• strømmen strømmer i afsnittet ‘CD’ er: Icd = Id + Ie
• strømmen strømmer i afsnittet ‘DE’ er: Ide = Ie

det samlede spændingsfald er derfor givet af:

VDTotal = IoaRoa + Iabrab + IbcRbc + IcdRcd + IdeRde

hvis belastningen er ensartet, beregnes spændingsfaldet for en meget lille længde af føderen, f.eks.

gå tilbage til indhold

4. Krav til et godt distributionssystem

en betydelig indsats er nødvendig for at opretholde en elektrisk strømforsyning inden for kravene fra forskellige typer forbrugere. Nogle af kravene til et godt distributionssystem er:

• korrekt spænding,
• tilgængelighed af strøm efter behov og
• pålidelighed.

korrekt spænding

et vigtigt krav i et distributionssystem er, at spændingsvariationer ved forbrugerens terminaler skal være så lave som muligt. Ændringerne i spænding er generelt forårsaget på grund af variationen i belastningen på systemet. Lav spænding forårsager tab af indtægter, ineffektiv belysning og mulig udbrænding af motor.

højspænding får lamperne til at brænde permanent ud og kan forårsage svigt i andre apparater.

Hvis den deklarerede spænding således er 230 V, bør forbrugerens højeste spænding ikke overstige 242 V, mens forbrugerens laveste spænding ikke bør være mindre end 218 v.

tilgængelighed af strøm efter behov

strøm skal være tilgængelig for forbrugerne i ethvert beløb, som de måtte kræve fra tid til anden. For eksempel kan motorer startes eller lukkes, lys kan tændes eller slukkes uden forudgående advarsel til elforsyningsfirmaet. Da elektrisk energi ikke kan lagres, er distributionssystemet derfor mest i stand til at levere forbrugernes belastningskrav.

dette nødvendiggør, at driftspersonalet løbende skal studere belastningsmønstre for på forhånd at forudsige de store belastningsændringer, der følger de kendte tidsplaner.

pålidelighed

moderne industri er næsten afhængig af elektrisk strøm til dens drift. Boliger og kontorbygninger er oplyst, opvarmet, afkølet og ventileret af El. Det kræver pålidelig service.

pålideligheden kan dog forbedres i betydelig grad ved:

1. sammenkoblet system
2. pålideligt Automatisk styresystem
3. tilvejebringelse af yderligere reservefaciliteter.

gå tilbage til indhold

5. Designovervejelser

god spændingsregulering af et distributionsnetværk er sandsynligvis den vigtigste faktor, der er ansvarlig for at levere god service til forbrugerne. Til dette formål kræver design af foderstoffer og distributører nøje overvejelse.

Feeders

en feeder er designet ud fra dens nuværende bæreevne, mens spændingsfaldet er relativt ubetydeligt. Det skyldes, at spændingsfald i en feeder kan kompenseres ved hjælp af spændingsreguleringsudstyr på understationen.

distributører

en distributør er designet ud fra spændingsfaldet i den. Det skyldes, at en distributør leverer strøm til forbrugerne, og der er en lovbestemt grænse for spændingsvariationer ved forbrugerens terminaler (6% af den nominelle værdi).

distributørens størrelse og længde skal være sådan, at spændingen ved forbrugerens terminaler ligger inden for de tilladte grænser.

gå tilbage til indhold