Vaihtovirtasähkön siirto

sähkönjakelujärjestelmät ovat olennainen osa sähköjärjestelmää. Jotta sähkövoima voidaan siirtää vaihtovirrasta (AC) tai tasavirrasta (DC) paikkaan, jossa sitä käytetään, on käytettävä jonkinlaista jakeluverkkoa.

the menetelmä jakaa virtaa siitä, mistä se on tuotettu, siellä, missä sitä käytetään, voi olla melko yksinkertainen. Monimutkaisempia sähkönjakelujärjestelmiä käytetään siirtämään sähkövoimaa voimalaitokselta teollisuuteen, koteihin ja liikerakennuksiin.

sisältö:

yleisimmät jakelujärjestelyt

1. Säteisjärjestelmä
2. Rengasjakauma
3. yhteenliitetyt sähköjärjestelmät

jakelujärjestelmissä yleensä

jakelujärjestelmissä käytetään yleensä esimerkiksi muuntajia, katkaisijoita ja suojalaitteita. Alkuperäinen Thomas Edisonin kehittämä sähkönjakelujärjestelmä oli maanalainen tasavirtajärjestelmä (DC).

se koostuu yleensä syöttäjistä, jakelijoista. Tyypillisen jakelujärjestelmän yksirivikaavio on esitetty kuvassa 1.

periaatteessa voidaan sanoa, että sähköjärjestelmän osa, joka jakaa sähkövoimaa paikalliseen käyttöön, tunnetaan jakelujärjestelmänä.

syöttölaite

syöttölaite on johdin, joka yhdistää sähköaseman (tai paikallisen sähköntuotantoaseman) siihen alueeseen, jossa virtaa jaetaan. Yleensä syöttölaitteesta ei oteta tappeja niin, että virta siinä pysyy koko ajan samana (kuva 2).

syöttimen suunnittelussa on otettu huomioon lähinnä nykyinen kantokyky.

jakelija

jakelija on johdin, josta otetaan tappeja toimitettavaksi kuluttajille. Virranjakajan kautta kulkeva virta ei ole vakio, koska tapit otetaan eri paikoista sen pituudelta.

huoltoverkko

palveluverkko on yleensä pieni kaapeli, joka yhdistää jakelijan kuluttajien päätelaitteisiin.

palaa sisältöön

2. Luokittelu

jakeluverkko voidaan luokitella seuraavasti:

virran luonteen mukaan jakeluverkko voidaan luokitella:

• tasavirta (DC) jakeluverkko
• vaihtoehtoinen virta (AC) jakeluverkko.

Now-a-days, VAIHTOVIRTAJÄRJESTELMÄ on yleisesti hyväksytty sähkönjakeluun, koska se on tasavirtamenetelmää yksinkertaisempi ja taloudellisempi.

liitosjärjestelmän mukaan jakeluverkosto voidaan luokitella seuraavasti:

1. Säteisjärjestelmä
2. Rengasjohtojärjestelmä
3. yhteenliitetty järjestelmä.

jokaisella järjestelmällä on omat etunsa ja haittansa.

palaa sisältöön

2.1 VAIHTOVIRTAJAKAUMA

nyt-a-päivinä sähköenergiaa tuotetaan, siirretään ja jaetaan vaihtovirtana. Yksi tärkeä syy vaihtovirran laajamittaiseen käyttöön tasavirran sijaan on se, että vaihtovirtajännitettä voidaan sopivasti muuttaa suuruusluokaltaan muuntajan avulla.

jännitteen tai irtolastikapasiteetin mukaisen Lähetyksen ja jakelun välillä ei ole varmaa linjaa. Myös tämä linja vaihtelee maittain.

kuitenkin yleensä VAIHTOVIRTAJAKELUJÄRJESTELMÄ on siirtoverkon syöttämän Porrastetun sähköaseman ja kuluttajien mittareiden välinen sähköjärjestelmä (kuva 3).

VAIHTOVIRTAJAKAUMAJÄRJESTELMÄ on luokiteltu:

1. Primäärijakaumajärjestelmään ja
2. Sekundäärijakaumajärjestelmään.

palaa sisältöön

2.1.1 Primaarijakelujärjestelmä

se on se VAIHTOVIRTAJAKELUJÄRJESTELMÄN osa, joka toimii jonkin verran yleistä käyttöä korkeammilla jännitteillä ja käsittelee suuria sähköenergialohkoja verrattuna kuluttajien keskimääräiseen pienjännitekäyttöön (Kuva 4).

yksi taloudellisista syistä primäärijakauma suoritetaan 3-vaiheisella, 3-johdinjärjestelmällä.

sähköntuotantoasemalta johdetaan suurjännitteellä sähköasemalle, joka sijaitsee kaupungissa tai sen läheisyydessä. Tällä sähköasemalla jännite lasketaan 11 kV: hen Porrastetun muuntajan avulla.

virtaa syötetään tällä jännitteellä eri sähköasemille jakelua varten tai suurkuluttajille. Tämä muodostaa suurjännitejakauman tai primaarijakauman.

palaa sisältöön

2.1.2 sekundäärijakelujärjestelmä

se on se vaihtovirtajakelujärjestelmän osa, joka sisältää Jännitteet, joilla lopullinen kuluttaja hyödyntää hänelle toimitetun sähköenergian.

toisiojakelussa käytetään 400/230 V, 3-vaiheista, 4-johdinjärjestelmää. Ensiöjakelupiiri toimittaa virtaa eri sähköasemille, joita kutsutaan jakelumuuntamoiksi.

minkä tahansa kahden vaiheen välinen jännite on 400 V ja minkä tahansa vaiheen ja neutraalin välinen jännite 230 V (kuva 5).

yksivaiheiset kotitalouskuormat on kytketty minkä tahansa yhden vaiheen ja neutraalin välillä, kun taas 3-vaiheisen 400 V moottorin tehomuuntajakuormat on kytketty suoraan 3-vaihelinjojen yli.

palaa sisältöön

2.2 TASAVIRTAJAKAUMA

yleisesti tiedetään, että sähköenergia tuotetaan, välitetään ja jaetaan lähes yksinomaan VAIHTOVIRTANA.

esimerkiksi tasavirtaa tarvitaan vaihtuvanopeuksisten koneiden (eli TASAVIRTAMOOTTOREIDEN) toimintaan, sähkökemialliseen työhön ja ruuhkaisille alueille, joissa varastoakkuvarannot ovat tarpeen.

tasavirtahumina sähköasema voidaan saada muodossa:

• 2-johdin tai
• 3-johdin jakelua varten

palaa sisältöön

2.2.1 2-johdin TASAJÄRJESTELMÄ

kuten nimikin kertoo, tämä jakelujärjestelmä koostuu kahdesta langasta (+ ja -). Toinen on lähtevä tai positiivinen lanka ja toinen on paluu-tai negatiivinen Lanka. Kuormat, kuten lamput, moottorit jne. on kytketty rinnakkain kahden johdot.

tätä järjestelmää ei koskaan käytetä siirtotarkoituksiin alhaisen hyötysuhteen vuoksi, mutta sitä voidaan käyttää tasavirran jakeluun.

palaa sisältöön

2.2.2 3-johtoinen TASAVIRTAJÄRJESTELMÄ

se koostuu kahdesta ulommasta ja keskimmäisestä tai neutraalista johtimesta, jotka maadoitetaan sähköasemalla (KS.kuva 5). Ulko-ja neutraalilangan välinen jännite on kaksi kertaa suurempi kuin ulko-ja neutraalilangan välinen jännite.

suurjännitettä vaativat kuormat (esim.moottorit) on kytketty ulosvirtauslaitteisiin, kun taas vähemmän jännitettä vaativat lamput ja lämmityspiirit on kytketty joko ulomman ja neutraalin välille.

palaa sisältöön

2.3 yleisimmät jakelujärjestelyt

2.3.1 Säteisjärjestelmä

tässä järjestelmässä erilliset syöttölaitteet säteilevät yhdestä sähköasemasta ja syöttävät jakelijat vain toisesta päästä. Kuvassa 6 esitetään säteittäisen jakaumajärjestelmän yksi viivakaavio. Säteisjärjestelmää käytetään pienjännitteellä ja sähköasema sijaitsee kuorman keskellä.

Tämä on yksinkertaisin jakelupiiri ja sen alkukustannukset ovat alhaisimmat.

sillä on kuitenkin seuraavat haitat.

1. syöttöpistettä lähimpänä olevan jakelijan Pää kuormittuu raskaasti.
2. kuluttajat ovat riippuvaisia yhdestä syöttölaitteesta ja yhdestä jakelijasta.
   näin ollen mikä tahansa syöttölaitteen tai jakelijan vika katkaisee toimitukset kuluttajille, jotka ovat vian puolella muualla kuin sähköasemalla.
3. jakelijan kaukaisen pään kuluttajat joutuisivat vakavien jännitevaihtelujen kohteeksi, kun jakelijan kuormitus muuttuu.

näiden rajoitusten vuoksi järjestelmää käytetään vain lyhyillä matkoilla. Radiaalijärjestelmää voidaan laajentaa ottamalla käyttöön lisää lateraaleja ja alilateraaleja.

palaa sisältöön

2.3.2 Renkaan pääjärjestelmä

tässä järjestelmässä jakaumamuuntajien alkuluvut muodostavat silmukan. Silmukkapiiri alkaa sähköaseman väyläbaareista, tekee silmukan palveltavan alueen läpi ja palaa sähköasemalle.

Renkaan pääjärjestelmän yksirivikaavio on esitetty kuvassa 7.

renkaan pääjärjestelmällä on seuraavat edut:

1. kuluttajien päätelaitteissa on vähemmän jännitevaihteluita.
2. järjestelmä on erittäin luotettava, sillä jokaista jakelijaa ruokitaan kahden syöttölaitteen kautta. Jos syöttölaitteen jossakin osassa on vikaa, toimituksen jatkuvuus säilyy.

esimerkiksi oletetaan, että vika esiintyy missä tahansa syöttölaitteen osassa. Tämän jälkeen syöttölaite voidaan eristää korjattavaksi ja samalla tarjonnan jatkuvuus säilyy kaikille kuluttajille toisen syöttölaitteen kautta.

palaa sisältöön

2.3.3 yhteenliitetyt sähköjärjestelmät

kun syöttörengas saa virtaa kahdesta tai useammasta lähteestä, sitä kutsutaan yhteenliitetyksi järjestelmäksi. Yhteenliitetyn järjestelmän yksirivikaavio on esitetty alla olevassa kuvassa 8.

yhteenliitetyllä järjestelmällä on seuraavat edut:

1. se lisää palvelun luotettavuutta.
2. mikä tahansa alue, jota syötetään yhdeltä generaattoriasemalta huippukuormituksen aikana, voidaan syöttää toiselta generaattoriasemalta. Tämä vähentää varavoimakapasiteettia ja lisää järjestelmän tehokkuutta.

palaa sisältöön

3. Jännitehäviölaskenta TASAVIRTAJÄRJESTELMÄSSÄ

jännitehäviö jakeluverkossa lasketaan Ohmin,s: n lakia noudattaen. Tarkastellaan yksinkertainen do radial jakelujärjestelmä kuten kuvassa 9.

järjestelmässä on keskittynyt kuormitus Ia, Ib, Ic, Id ja Ie kuormituspisteessä a,B,c,d ja E. Eri osien resistanssi on esitetty yllä olevassa kuvassa 5.

syöttölaite syötetään pisteessä O. olkoon Jännitteet eri solmuissa va, Vb, Vc, Vd ja Ve ja syöttölaite syötetään jännitteellä Vo . Näin ollen jännitehäviö saadaan seuraavasti:

vdtotal =vdoa + VDAB +VDBC + vdcd + vdde

jaksoissa virtaava virta:

• jaksossa ” OA ”virtaava virta on: Ioa = Ia + Ib + Ic + Id + Ie
• jaksossa” AB ”virtaava virta on: Iab = Ib + Ic + Id + Ie
• jakso” BC ” on: Ibc = Ic + Id + Ie
• jaksossa ” CD ”virtaava virta on: Icd = Id + Ie
• jaksossa” DE ” virtaava virta on: Ide = Ie

kokonaisjännitehäviö on siis annettu:

vdtotal = IoaRoa + iabrab + IbcRbc + IcdRcd + IdeRde

Jos kuormitus on tasainen, jännitehäviö lasketaan hyvin pienelle syöttölaitteen pituudelle, kuten dx: lle, ja integroidaan se sitten koko pituudelta.

palaa sisältöön

4. Hyvän jakeluverkon vaatimukset

sähkönsyötön ylläpitäminen erilaisten kuluttajatyyppien vaatimusten mukaisesti vaatii huomattavia ponnisteluja. Hyvän jakeluverkon vaatimuksia ovat mm.

• oikea jännite,
• virran saatavuus tarpeen mukaan ja
• luotettavuus.

oikea jännite

jakeluverkon yksi tärkeä vaatimus on, että jännitteen vaihtelun kuluttajan päätelaitteissa tulee olla mahdollisimman vähäistä. Jännitteen muutokset johtuvat yleensä järjestelmän kuormituksen vaihtelusta. Pienjännite aiheuttaa tulonmenetyksiä, tehotonta valaistusta ja mahdollista Moottorin palamista loppuun.

suurjännite aiheuttaa lamppujen palamisen pysyvästi loppuun ja voi aiheuttaa vikoja muihin laitteisiin.

näin ollen, jos Ilmoitettu jännite on 230 V, kuluttajan suurin jännite ei saisi olla yli 242 V, kun taas kuluttajan alin jännite ei saisi olla pienempi kuin 218 V.

virransaannin saatavuus tilauksesta

virransaannin on oltava kuluttajien saatavilla minkä tahansa määrän, jonka he saattavat ajoittain tarvita. Esimerkiksi moottorit voidaan käynnistää tai sammuttaa, valot voidaan kytkeä päälle tai pois päältä ilman ennakkovaroitusta sähkönjakeluyhtiölle. Koska sähköenergiaa ei voida varastoida, jakelujärjestelmä pystyy parhaiten vastaamaan kuluttajien kuormitustarpeisiin.

Tämä edellyttää, että käyttöhenkilöstön on jatkuvasti tutkittava kuormitusmalleja ennustaakseen etukäteen ne suuret kuormitusmuutokset, jotka noudattavat tunnettuja aikatauluja.

luotettavuus

moderni teollisuus on toiminnassaan lähes riippuvainen sähkövoimasta. Koteja ja toimistorakennuksia valaistaan, lämmitetään, jäähdytetään ja tuuletetaan sähköllä. Tämä edellyttää luotettavaa palvelua.

luotettavuutta voidaan kuitenkin parantaa huomattavasti:

1. yhteenliitetty järjestelmä
2. luotettava automaattiohjausjärjestelmä
3. tarjoaa lisävaraustiloja.

palaa sisältöön

5. Suunnittelunäkökohdat

jakeluverkon hyvä jännitteensäätely on luultavasti tärkein tekijä, joka vastaa hyvän palvelun tuottamisesta kuluttajille. Tätä varten syöttölaitteiden ja jakelijoiden suunnittelu vaatii huolellista harkintaa.

syöttölaitteet

syöttölaite on suunniteltu sen virrankantokyvyn kannalta, kun taas jännitehäviövastike on suhteellisen merkityksetön. Se johtuu siitä, että syöttölaitteen jännitehäviö voidaan kompensoida sähköaseman jännitteensäätölaitteilla.

jakelijat

jakelija on suunniteltu siinä olevan jännitehäviön näkökulmasta. Tämä johtuu siitä, että jakelija toimittaa sähköä kuluttajille ja kuluttajan päätelaitteissa on lakisääteinen jännitevaihteluiden raja (±6% nimellisarvosta).

jakelijan koon ja pituuden tulee olla sellainen, että jännite kuluttajan liittimissä on sallituissa rajoissa.

palaa sisältöön