Trasmissione di energia elettrica dalla centrale al consumatore

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Dalle fonti dirette di generazione al consumatore, l'energia elettrica passa attraverso molti punti tecnologici. Allo stesso tempo, i suoi vettori stessi sotto forma di linee con conduttori sono essenziali in questa infrastruttura. In molti modi, formano un sistema multilivello e complesso di trasmissione dell'elettricità, in cui il consumatore è l'ultimo anello.

Da dove viene l'elettricità?

Nella prima fase del processo complessivo di approvvigionamento energetico, avviene la generazione, ovvero la produzione di elettricità. Per questo vengono utilizzate stazioni speciali che producono energia dalle sue altre fonti. Calore, acqua, luce solare, vento e persino terra possono essere usati come quest'ultima. In ogni caso vengono utilizzate stazioni di generazione che convertono l'energia naturale o generata artificialmente in elettricità. Questi possono essere centrali nucleari o termiche tradizionali e mulini a vento con solarebatterie. Per la trasmissione di energia elettrica alla maggior parte dei consumatori vengono utilizzate solo tre tipologie di stazioni: centrali nucleari, centrali termiche e centrali idroelettriche. Di conseguenza, installazioni nucleari, termiche e idrologiche. Generano circa il 75-85% dell'energia mondiale, anche se a causa di fattori economici e soprattutto ambientali si registra una crescente tendenza alla riduzione di questo indicatore. In un modo o nell' altro, sono queste centrali elettriche principali che producono energia per la sua ulteriore trasmissione al consumatore.

Reti per la trasmissione di energia elettrica

Il trasporto dell'energia generata viene effettuato dall'infrastruttura di rete, che è una combinazione di vari impianti elettrici. La struttura di base per la trasmissione di energia elettrica ai consumatori comprende trasformatori, convertitori e sottostazioni. Ma il posto di primo piano è occupato da linee elettriche che collegano direttamente centrali elettriche, installazioni intermedie e consumatori. Allo stesso tempo, le reti possono differire l'una dall' altra, in particolare per lo scopo:

• Reti pubbliche. Fornire strutture domestiche, industriali, agricole e di trasporto.
• Comunicazioni di rete per alimentazione autonoma. Fornire energia a oggetti autonomi e mobili, che includono aerei, navi, stazioni non volatili, ecc.
• Reti per l'alimentazione di impianti che svolgono singole operazioni tecnologiche. Presso lo stesso impianto di produzione, oltre alla fornitura principale di energia elettrica, può essere prevista una linea per mantenere l'operatività di un particolareattrezzature, nastri trasportatori, impianti di ingegneria, ecc.
• Contattare le linee di alimentazione. Reti progettate per fornire energia elettrica direttamente ai veicoli in movimento. Questo vale per tram, locomotive, filobus, ecc.

Classificazione delle reti di trasmissione per dimensione

Le più grandi sono le reti backbone che collegano le fonti di generazione di energia con i centri di consumo di paesi e regioni. Tali comunicazioni sono caratterizzate da un'elevata potenza (nella quantità di gigawatt) e tensione. Al livello successivo, ci sono le reti regionali, che sono diramazioni dalle linee principali e, a loro volta, hanno ramificazioni più piccole. Attraverso tali canali, l'elettricità viene trasmessa e distribuita a città, regioni, grandi snodi di trasporto e campi remoti. Sebbene le reti di questo calibro possano vantare prestazioni ad alta potenza, il loro principale vantaggio non risiede nella fornitura in volume di risorse energetiche, ma nella distanza di trasporto.

Al livello successivo ci sono le reti interne e regionali. Per la maggior parte, svolgono anche le funzioni di distribuzione dell'energia tra specifici consumatori. I canali distrettuali sono alimentati direttamente da quelli regionali, a servizio delle zone di blocco urbano e delle reti di villaggio. Per quanto riguarda le reti interne, distribuiscono energia all'interno del quartiere, del villaggio, della fabbrica e degli oggetti più piccoli.

Sottostazioni nelle reti di alimentazione

Tra segmenti separati delle linee di trasmissione dell'elettricità, i trasformatori sono installati sottoforma di sottostazioni. Il loro compito principale è aumentare la tensione sullo sfondo di una diminuzione della corrente. E ci sono anche impostazioni step-down che riducono l'indicatore della tensione di uscita in condizioni di aumento dell'intensità della corrente. La necessità di tale regolazione dei parametri dell'elettricità sulla strada per il consumatore è determinata dalla necessità di compensare le perdite sulla resistenza attiva. Il fatto è che la trasmissione dell'elettricità avviene tramite fili con un'area della sezione trasversale ottimale, determinata esclusivamente dall'assenza di una scarica corona e dalla forza della corrente. L'impossibilità di controllare altri parametri porta alla necessità di apparecchiature di controllo aggiuntive sotto forma dello stesso trasformatore. Ma c'è un altro motivo per cui la tensione dovrebbe aumentare a spese della sottostazione. Più alto è questo indicatore, maggiore è forse la distanza di trasmissione dell'energia pur mantenendo un potenziale di potenza elevato.

Caratteristiche dei trasformatori digitali

Moderno tipo di sottostazione, permette il controllo digitale. Quindi, un trasformatore standard di questo tipo prevede l'inclusione dei seguenti componenti:

• Sala di controllo operativa. Il personale operativo, attraverso un apposito terminale collegato tramite una connessione remota (a volte wireless), controlla il funzionamento della stazione in modalità pesante e normale. Si può applicaredispositivi ausiliari di automazione, e la velocità di trasmissione dei comandi varia da alcuni minuti a ore.
• Centralina anti-emergenza. Questo modulo si attiva in caso di forti disturbi sulla linea. Ad esempio, se la trasmissione di energia elettrica da una centrale elettrica a un consumatore avviene in condizioni di processi elettromeccanici transitori (con un arresto improvviso della propria alimentazione, un generatore, un calo significativo del carico, ecc.).
• Protezione relè. Di norma, un modulo automatico con alimentazione indipendente, il cui elenco di compiti include il controllo locale del sistema di alimentazione rilevando e isolando rapidamente le parti difettose della rete.

Installazioni elettriche ausiliarie su linee elettriche

La cabina, oltre al blocco trasformatore, prevede la presenza di sezionatori, separatori, dispositivi di misura e altri dispositivi supplementari. Non sono direttamente correlati al complesso di controllo e funzionano per impostazione predefinita. Ognuna di queste installazioni è progettata per eseguire compiti specifici:

• Il sezionatore apre/chiude il circuito di alimentazione in assenza di carico sui cavi di alimentazione.
• Il separatore disconnette automaticamente il trasformatore dalla rete per il tempo necessario al funzionamento di emergenza della cabina. A differenza del modulo di controllo, in questo caso il passaggio alla fase di funzionamento in emergenza avviene meccanicamente.
• I dispositivi di misura determinano i vettori di tensione e corrente a cui l'elettricità viene trasmessa dalla sorgente al consumatore inmomento specifico. Questi sono anche strumenti automatici che supportano la contabilizzazione degli errori metrologici.

Problemi nella trasmissione dell'energia elettrica

Quando si organizzano e gestiscono le reti di alimentazione, ci sono molte difficoltà di natura tecnica ed economica. Ad esempio, le già citate perdite di corrente dovute alla resistenza nei conduttori sono considerate il problema più importante di questo tipo. Questo fattore è compensato dall'attrezzatura del trasformatore, ma a sua volta necessita di manutenzione. La manutenzione tecnica dell'infrastruttura di rete, attraverso la quale l'elettricità viene trasmessa a distanza, è, in linea di principio, costosa. Richiede costi di risorse sia materiali che organizzativi, che alla fine influiscono sull'aumento delle tariffe per i consumatori di energia. D' altra parte, le più moderne apparecchiature, i materiali per i conduttori e l'ottimizzazione dei processi di controllo consentono ancora di ridurre parte dei costi operativi.

Chi è il consumatore di elettricità?

In larga misura, i requisiti per la fornitura di energia sono determinati dal consumatore. E in questa veste possono agire imprese manifatturiere, servizi pubblici, società di trasporto, proprietari di agriturismi, residenti di edifici urbani con più appartamenti, ecc.. La principale differenza tra i diversi gruppi di consumatori può essere definita la potenza della sua linea di fornitura. Secondo questo criterio, possono essere tutti i canali di trasmissione dell'elettricità ai consumatori di gruppi diversidiviso in tre tipi:

• Fino a 5 MW.
• Da 5 a 75 MW.
• Da 75 a 1 mille MW.

Conclusione

Naturalmente, l'infrastruttura di approvvigionamento energetico di cui sopra sarà incompleta senza un organizzatore diretto dei processi di distribuzione delle risorse energetiche. I partecipanti al mercato all'ingrosso dell'energia che hanno la licenza di fornitore appropriata agiscono come società di fornitura. Viene stipulato un contratto per i servizi di trasmissione dell'energia elettrica con un'organizzazione di vendita di energia o un altro fornitore che garantisce la fornitura entro il periodo di fatturazione specificato. Allo stesso tempo, i compiti di manutenzione e funzionamento dell'infrastruttura di rete, che fornisce uno specifico oggetto di consumo ai sensi del contratto, possono essere affidati a un'organizzazione di terze parti completamente diversa. Lo stesso vale per la fonte di generazione di energia.