KURZUS: Különleges ellátási rendszerek

MODUL: A villamos energia ellátás vizsgálata a vezeték-logisztikai elvek szerint

3. lecke: A villamos energia szállítása és elosztása

| Cél: A lecke célja, hogy a hallgató megismerje a villamos energia szállításának és elosztásának természetét, a hazai rendszer sajátosságait, és a nagytávolságú szállítások, valamint a szezonalitás ellátó rendszerre gyakorolt hatásait
Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes:
meghatározni a villamos energia szállítási és elosztási rendszer elemeit megfogalmazni a hazai ellátó rendszerben kialakított feszültségszintek szerepét felsorolni a hazai villamos energia szállítási infrastruktúra főbb nemzetközi kapcsolatait
Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.
Kulcsfogalmak: Nagyfeszültségű tranzit szállítás, feszültségszint, transzformátor
Tananyag
Jegyzetfüzetébe gyűjtse ki a hazai villamos energia szállítási és elosztási infrastruktúra fő elemeit és műszaki paramétereit!
A villamos energia termelése és fogyasztása időben nem, de térben annál inkább elkülönül. A különböző típusú erőművek együttműködése mellett az átvitel és az elosztás feladatát is meg kell oldani - az ellátási lánc szereplői (itt a termelő és a fogyasztó) közötti áthidaló elem a szállítás: továbbítási és elosztási feladatok megvalósítása.
A villamos energia átvitel alapvető célja a hatásos (P, W) teljesítmény szállítása a fogyasztókhoz. Ennek legsajátosabb jellemzője a frekvencia (f, Hz), amely az általában lassan változó és állandósult állapotok sorozatának tekinthető normál üzemben a rendszer minden pontján azonos. A fogyasztók azonban berendezéseik működtetéséhez nem csupán hatásos teljesítményt (P) igényelnek, hanem induktív meddő teljesítményt is (Q), amit szintén elő kell állítani, és el kell juttatni a fogyasztási helyre.
A rendszerszintű koordinációban együttműködő erőművek (VER2012)
5.3.A Ábra
A fogyasztási súlypontok elhelyezkedése 2012-ben (MAVIR2012)
5.3.B Ábra
A villamos energia rendszerben a szállítást a veszteségek (i2R) csökkentése érdekében indokolt minél magasabb feszültségszinten végezni - ez a váltakozó áramú rendszerben transzformátorok alkalmazásával történik. Mivel az elosztáskor és a felhasználáskor a feszültséget a berendezések szigetelésének megfelelő értékre kell csökkenteni, itt is transzformátorokat alkalmazunk.
A magyar villamos energia rendszer távvezeték-hálózata (VER2012)
5.3.C Ábra
A villamos energia szállítása a különböző feszültségszinteken távvezetékekkel történik. A hálózatok kialakítása magasabb feszültségszinteken hurkolt, ami növeli az ellátás biztonságát.
A hazai villamos energia rendszerben mind a 220-400 kV-os átviteli hálózat, mind a 120 kV-os elosztóhálózat hurkolt. Ez azt jelenti, hogy az egyes hálózati csomópontok között többirányú összeköttetés van, így egy elem elvesztése nem okozhat nagy kiterjedésű zavart a villamos-energia ellátásban (topológiai biztonság). A különböző feszültségszintű hálózatok egymásnak természetes tartalékot jelentenek, tehát pl. egy 400 kV-os távvezeték kiesése esetén a rajta áramló teljesítmény egy része a többi 400 kV-os vezetékre, egy része a 120 kV-os hálózatra terhelődik át.
A villamos hálózat átlagos vesztesége a teljes villamosenergia-ellátásban 6,4% körüli érték, és a kisfeszültségű igények nagyobb növekedése miatt ez várhatóan 2030-ig 6,8%-ra nő. Az erőművek önfogyasztása azonban a jelenlegi 5,5%-os szintről várhatóan mérséklődni fog. Eredőben e két veszteség együtt azt jelenti, hogy az erőműves bruttó termelés (generátor-kapcsokon) most mintegy 14,2%-kal magasabb, mint a villamos energia végső (nettó) felhasználása, és ez a jövőben évente kb. 0,3%-kal fog csökkenni.
A frekvencia közös jellemző a teljes hálózatra, a feszültségnek azonban helyi jellege van. A feszültség szabályozásának fő eszköze a hatásos és meddő teljesítmény megfelelő elhelyezése (azaz a hatásos és meddő teljesítmény-forrás - amennyire csak lehetséges - a nagy fogyasztási központokhoz közel kell, hogy legyen, ahol a feszültségproblémák jelentékenyebbek). A meddő teljesítmény forrásai a túlgerjesztett erőművi szinkrongenerátorok, de az új erőművek építésével kapcsolatos nehézségek a fogyasztókhoz közeli területeken általában jelentősek, és a gazdasági ösztönzők inkább negatívak. Meddő teljesítmény létesítése (a rendszerirányítók által) a megfelelő helyeken természetesen könnyebb, mert lehet a meglévő állomásokba statikus meddőteljesítmény kompenzátorokat (statikus fázisjavító kondenzátor-telepeket) létesíteni, és természetesen a költség megtérülhet a rendszertarifákon keresztül. A meddő teljesítmény forrása lehet a távvezetékek természetes kapacitása, továbbá a hálózat egyes pontjain meddő teljesítmény fogyasztóként hatnak a bekapcsolt söntfojtók. A távvezetékek és a transzformátorok induktivitása meddő teljesítmény veszteséget okoz. A meddő teljesítmény szállítása növeli a távvezetékek veszteségét, ezért indokolt a minimálisra csökkenteni. A feszültség és a meddő teljesítmény szoros kapcsolatban van egymással, és egymásra hat: a feszültség különbség meddő teljesítmény áramlását vonja maga után, és viszont.

| Önellenőrző kérdések
1. Válassza ki az igaz állítást! Magyarországon a legmagasabb feszültségszintű távvezeték feszültsége:
| 750 kV
| 850 kV
| 1000 kV
| 7500 kV
2. Válassza ki az igaz állítást! A villamos hálózat átlagos vesztesége a teljes villamosenergia-ellátásban
| 3% alatti érték
| 4,6% körüli érték
| 6,4% körüli érték
| 10% feletti érték
3. Válassza ki az igaz állítást!
| A feszültség és a meddő teljesítmény egymásra hat: a feszültség különbség meddő teljesítmény áramlását vonja maga után, és viszont.
| A feszültség és a távvezetékek természetes kapacitásának növekedése egymásra hat: a feszültség hirtelen csökkenése növeli a távvezeték természetes kapacitását, és viszont.
4. A hazai villamos energia rendszerben mind a 220-400 kV-os átviteli hálózat, mind a 120 kV-os elosztóhálózat hurkolt. Válassza ki a pontos meghatározást, mit is jelent a hurkoltság?
| Ez azt jelenti, hogy az egyes hálózati csomópontok között többirányú összeköttetés van, így egy elem elvesztése nem okozhat nagy kiterjedésű zavart a villamos-energia ellátásban.
| Ez azt jelenti, hogy a két feszültségszint valamely kritikus rendszerelem (távvezeték vagy transzformátor) meghibásodása esetén a kiépített hurkokon keresztül egymással közvetlenül összekapcsolható, így egy elem elvesztése sem okozhat nagy kiterjedésű zavart a villamos-energia ellátásban.