2.1 AC-distribution

nu-en-dagars elektrisk energi genereras, överförs och distribueras i form av växelström. En viktig orsak till den utbredda användningen av växelström i stället för likström är det faktum att växelspänning bekvämt kan ändras i storlek med hjälp av en transformator.

det finns ingen bestämd linje mellan överföring och distribution enligt spänning eller bulkkapacitet. Denna linje varierar också från land till land.

men i allmänhet är AC-distributionssystemet det elektriska systemet mellan nedstigningsstationen som matas av överföringssystemet och konsumenternas mätare (Figur 3).

AC-distributionssystemet klassificeras i:

1. Primärdistributionssystem och
2. sekundärt distributionssystem.

gå tillbaka till innehållet

2.1.1 Primärdistributionssystem

det är den del av AC-distributionssystemet som arbetar vid spänningar något högre än allmänt utnyttjande och hanterar stora block av elektrisk energi än den genomsnittliga lågspänningskonsumenten använder (Figur 4).

en till ekonomiska överväganden utförs primärfördelning av 3-fas, 3-tråds system.

elkraft från generatorstationen överförs vid högspänning till transformatorstationen i eller nära staden. Vid denna transformatorstation sänks spänningen till 11 kV med hjälp av nedtransformator.

ström levereras till olika transformatorstationer för distribution eller till stora konsumenter vid denna spänning. Detta bildar högspänningsfördelningen eller primärfördelningen.

gå tillbaka till innehållet

2.1.2 sekundärt distributionssystem

det är den del av AC – distributionssystemet som inkluderar spänningsområdet där den ultimata konsumenten använder den elektriska energi som levereras till honom.

den sekundära distributionen använder 400/230 V, 3-fas, 4-tråds system. Den primära distributionskretsen levererar ström till olika substationer, kallade distributionsstationer.

spänningen mellan två faser är 400 V och mellan vilken fas som helst och neutral är 230 V (Figur 5).

de enfas inhemska belastningarna är anslutna mellan en fas och den neutrala, medan 3-fas 400 V-motor, krafttransformatorbelastningar är direkt anslutna över 3-fasledningar.

gå tillbaka till innehållet

2.2 DC distribution

det är allmänt känt att elkraft nästan uteslutande genereras, överförs och distribueras som AC men för vissa applikationer är DC-tillförsel absolut nödvändig.

till exempel krävs DC-tillförsel för drift av maskiner med variabel hastighet (dvs. likströmsmotorer), för elektrokemiskt arbete och för överbelastade områden där lagringsbatterireserver är nödvändiga.

DC supply hum transformatorstationen kan erhållas i form av:

• 2-tråd eller
• 3-tråd för distribution

gå tillbaka till innehållet

2.2.1 2-tråds DC-system

som namnet antyder består detta distributionssystem av två ledningar (+ och -). Den ena är den utgående eller positiva ledningen och den andra är retur-eller negativ tråd. Laster som lampor, motorer etc. är anslutna parallellt mellan de två ledningarna.

detta system används aldrig för överföringsändamål på grund av låg effektivitet men kan användas för distribution av likström.

gå tillbaka till innehållet

2.2.2 3-tråds DC-system

den består av två yttre och en mellersta eller neutral tråd som jordas vid transformatorstationen (se Figur 5). Spänningen mellan outers är dubbelt spänningen mellan antingen yttre och neutral tråd.

belastningar som kräver högspänning (t.ex. motorer) är anslutna över utsidan, medan lampor och värmekretsar som kräver mindre spänning är anslutna mellan antingen yttre och neutrala.

gå tillbaka till innehållet

2.3 de vanligaste distributionsarrangemangen

2.3.1 Radialsystem

i detta system strålar separata matare från en enda transformatorstation och matar endast distributörerna i ena änden. Ett enda linjediagram över ett radiellt distributionssystem visas i Figur 6. Det radiella systemet används vid låg spänning och transformatorstationen är belägen i mitten av lasten.

detta är den enklaste distributionskretsen och har den lägsta initialkostnaden.

det lider emellertid av följande nackdelar.

1. änden på distributören närmast matningspunkten kommer att vara tungt lastad.
2. konsumenterna är beroende av en enda matare och en enda distributör.
   
   därför avbryter eventuella fel på mataren eller distributören utbudet till konsumenterna som är på felsidan bort från transformatorstationen.
3. konsumenterna i distributörens avlägsna ände skulle utsättas för allvarliga spänningsfluktuationer när belastningen på distributören ändras.

på grund av dessa begränsningar används detta system endast för korta avstånd. Det radiella systemet kan utökas genom att införa fler sidor och undersidor.

gå tillbaka till innehållet

2.3.2 Ring huvudsystem

i detta system bildar primärerna för distributionstransformatorer en slinga. Slingkretsen startar från substationsbussstängerna, gör en slinga genom det område som ska serveras och återgår till substationen.

det enda linjediagrammet för ringhuvudsystemet visas i Figur 7.

ring huvudsystemet har följande fördelar:

1. Det finns mindre spänningsfluktuationer vid konsumentens terminaler.
2. systemet är mycket tillförlitligt eftersom varje distributör matas via två matare. I händelse av fel på någon del av mataren bibehålls kontinuiteten i utbudet.

anta till exempel att fel uppstår vid någon del av mataren. Då kan den felaktiga sektionen mataren isoleras för reparationer och samtidigt upprätthålls kontinuiteten i utbudet till alla konsumenter via den andra mataren.

gå tillbaka till innehållet

2.3.3 sammankopplade kraftsystem

När matarringen aktiveras av två eller fler än två källor kallas det sammankopplade systemet. Det enda linjediagrammet för det sammankopplade systemet visas i Figur 8 nedan.

det sammankopplade systemet har följande fördelar:

1. Det ökar Tjänstens tillförlitlighet.
2. varje område som matas från en generatorstation under toppbelastningstimmar kan matas från den andra generatorstationen. Detta minskar reservkraftkapaciteten och ökar systemets effektivitet.

gå tillbaka till innehållet

3. Spänningsfallsberäkning i DC-system

spänningsfallet i distributionssystemet beräknas genom att följa Ohm, s lag. Låt oss överväga ett enkelt do radial distributionssystem som visas i Figur 9.

systemet har koncentrerad belastning Ia, Ib, Ic, Id och Ie vid belastningspunkten A,B,c,d respektive e. Motståndet i olika avsnitt har visats i Figur 5 ovan.

mataren matas vid punkt O. låt spänningarna vid olika noder är Va, Vb, Vc, Vd och Ve och mataren matas vid spänningen Vo . Därför ges spänningsfallet av:

VDTotal =VDOA + VDAB +VDBC + VDCD + VDDE

ström som strömmar i sektioner:

• strömmen som strömmar i avsnittet ’OA’ är: Ioa = Ia + Ib + IC + Id + Ie
• strömmen som strömmar i avsnittet ’AB’ är: IAB = ib + IC + Id + Ie
• strömmen som strömmar i avsnittet ’AB’ är: IAB = ib + IC + Id + Ie
• strömmen som strömmar i avsnittet ’ AB ’är: IAB = ib + IC + Id + Ie
• strömmen som strömmar i avsnittet’ AB ’är: avsnittet’ BC ’ är: Ibc = IC + Id + Ie
• strömmen som strömmar i avsnittet ’CD’ är: ICD = Id + Ie
• strömmen som strömmar i avsnittet ’DE’ är: Ide = Ie

det totala spänningsfallet ges därför av:

VDTotal = IoaRoa + IabRab + IbcRbc + IcdRcd + Iderde

om belastningen är likformig beräknas spänningsfallet för en mycket liten längd på mataren som dx och integrerar den sedan över hela längden.

gå tillbaka till innehållet

4. Krav på ett bra distributionssystem

en stor insats är nödvändig för att upprätthålla en elektrisk strömförsörjning inom kraven hos olika typer av konsumenter. Några av kraven i ett bra distributionssystem är:

• korrekt spänning,
• tillgänglighet av ström vid behov och
• tillförlitlighet.

korrekt spänning

ett viktigt krav för ett distributionssystem är att spänningsvariationer vid konsumentens terminaler ska vara så låga som möjligt. Spänningsförändringarna orsakas vanligtvis på grund av variationen i belastningen på systemet. Låg spänning orsakar förlust av intäkter, ineffektiv belysning och eventuell utbrändhet av motorn.

högspänning får lampor att brinna ut permanent och kan orsaka fel på andra apparater.

om den deklarerade spänningen är 230 V, bör konsumentens högsta spänning inte överstiga 242 V medan konsumentens lägsta spänning inte bör vara mindre än 218 V.

tillgänglighet av ström vid behov

ström måste vara tillgänglig för konsumenterna i vilken mängd de kan behöva från tid till annan. Till exempel kan motorer startas eller stängas av, lampor kan slås på eller av, utan förvarning till elförsörjningsföretaget. Eftersom elektrisk energi inte kan lagras kan distributionssystemet därför mest leverera belastningskrav från konsumenterna.

detta kräver att driftpersonal kontinuerligt måste studera belastningsmönster för att i förväg förutsäga de stora belastningsförändringar som följer de kända scheman.

tillförlitlighet

Modern industri är nästan beroende av elkraft för dess drift. Bostäder och kontorsbyggnader tänds, värms upp, kyls och ventileras med elkraft. Detta kräver tillförlitlig service.