Transcript Együttműködő Villamos energia rendszerek

EGYÜTTMŰKÖDŐ VILLAMOSENERGIARENDSZEREK
Készítette: Szalai László
Napjainkban életünk minden területén
nélkülözhetetlenné vált a villamos energia.
Jelentőségét csak akkor vesszük észre, ha valamilyen
okból kifolyólag rövidebb időre megszűnik. A
villamos energia nem tárolható nagy mennyiségben,
ezért azt folyamatosan kell előállítani.
A folyamatos, zavartalan villamosenergiaszolgáltatás csak úgy biztosítható, ha az egyes
fogyasztókörzetek között összeköttetéseket építünk
ki, vagyis rendszeregyesítést végzünk.
A villamosenergia-rendszerek
kialakítása
A fogyasztók elektromos árammal való ellátása
gyakorlatilag az egész világon az együttműködő
villamosenergia-rendszerek által valósul meg.
Ezek az általában nagy földrajzi kiterjedésű
rendszerek adják meg a lehetőségét annak, hogy
az energiaellátás biztonságos és magas színvonalú
legyen. A rendszeren belül a villamos hálózatok
biztosítják az átvitelt, a szállítást és az elosztást,
eljuttatják a megtermelt energiát a fogyasztókig.
Nagyfeszültségű hálózat elemei
Vezetékek, feladata a villamos erőátvitel. A
hálózatok kialakítása történhet szabadvezetékek
vagy kábelek alkalmazásával. A nagyfeszültségű
hálózatok túlnyomórészt mégis szabadvezetékes
kialakításúak, mivel a csupasz vezetékek
távvezetékoszlopokra való szerelése jóval
olcsóbb, mint a kábelvonalak létesítése.
Villamosenergia-rendszerek általános bemutatása,
valamint a magyar energiarendszer kialakulásának,
felépítésének és irányításának leírása.
• A villamos energia áru. Előállítják, kereskednek vele, elosztják,
van minősége, jellemző paraméterei, egységára, valamint a
kereskedelmét jogszabályok irányítják (VET � villamos energia
törvény). Külön cégek foglalkoznak az energia előállításával,
kereskedelmével, szállításával és elosztásával.
• villamos energiát kizárólag nagyteljesítményű erőművekben
állítjuk elő. Az erőművek helyét földrajzi, gazdasági és
felhasználási szempontok figyelembevételével határozzák meg.
Üzemek jelentős távolságra lehetnek az
erőművektől, ezért a fogyasztókat a termelőkkel
vezetékhálózat köti össze. A villamos energia
fogyasztása a mindennapi élethez igazodik, ezért
földrajzi helytől, évszaktól és napszaktól függően az
igényelt villamos teljesítmény időben erősen
változó jellegű.
A villamos energiát az erőművek generátorai
állítják elő, és ezt kiterjedt elosztóhálózat szállítja a
fogyasztókhoz. Egészen a XIX. század végéig csak
egyenáramot termeltek, mert ez közvetlenül
felhasználható volt a fogyasztók számára. Az
egyenáram hátránya, hogy nagy távolságú átvitele
kisfeszültségen igen veszteséges
• 1885-ben a budapesti Ganz-gyár mérnökei
(Bláthy, Déri és Zipernovszky)
szabadalmaztatták a transzformátort, amely a
váltakozó feszültséget minimális veszteséggel
kisebb vagy nagyobb feszültségre alakítja át.
Ez tette lehetővé az energia nagy távolságra
való gazdaságos szállítását. Minél nagyobb a
feszültség, akkor egy adott teljesítmény
átviteléhez annál kisebb áram szükséges. A
vezeték vesztesége az árammal négyzetesen
arányos (P v = I2*R)
• egyenáramot ma már csak kevés helyen
használnak, pl: elektrolízis
A villamos energia útja az erőműtől a
fogyasztóig.
Az erőművek generátorai 6-18 kV nagyságú
feszültséget állítanak elő. Ez a feszültség még
nem megfelelő a nagyobb távolságokhoz
szükséges energiaátvitelre, ezért a generátorok
feszültségét még a helyszínen feltranszformálják
a szállításhoz megfelelő értékűre. Ez lehet 35,
120, 220, 330, 400 vagy 750 kV. A feszültséget a
távolság és az átviteli teljesítmény határozza
meg.
• Az erőművek transzformátorai táplálják az
alaphálózatot. Az alaphálózat feszültsége 220,
330 (Oroszországban), 400 vagy 750 kV
(régebben Magyarországon 120 kV volt). Az
alaphálózat látja el a jelentősebb
csomópontokban lévő
transzformátorállomásokat
Magyarország 750,400,120kV-os hálózati térképe
Villamos állomások
A villamos állomás azoknak a berendezéseknek
az összessége, amelyek a villamos energiát
transzformálják, egyen irányítják, elosztják és a
villamos hálózat vezetékeit összekötik,
kapcsolják és védik. Rendeltetésük szerint
megkülönböztetünk erőművi állomást, hálózati
állomást és fogyasztói állomást.
Albertirsa
A 70-es években a kelet-európai országok
egyesített villamosenergia-rendszerei
együttműködésének megerősítése céljából
szükség volt egy nagy átviteli teljesítményű
távvezeték és álállomás létesítésére.
Az álállomás 750 kV-os másfél
megszakítós, transzformátorsínes
kapcsoló berendezéséhez
csatlakozik a hazai és az ukrán
energiarendszert összekötő 477 km
hosszúságú, 2140 MW átviteli
teljesítményű és 1100 Mvar
kapacitív töltésljesítményű
Albertirsa-ZapadnoUkrainszkaja
távvezeték.
A 750 kV-on érkezo villamos energia 400 kV-os feszültségszintre
való transzformálását két 750/400 kV-os, 1100 MVAes, egyfázisú
egységekből összeállított transzformátorcsoport végzi. Az álállomás
400 kV-os kapcsoló berendezése SF6 gázszigetelésű, szabadtéri
tokozott kivitelben létesült.
A hálózatokat gyűjtősínek, szabadvezetékek és
kábelek alkotják. A hálózatokat csoportosíthatjuk
rendeltetésük, feszültségük és alakzatuk szerint. A
villamos hálózatok frekvenciája általában 50 Hz,
viszont Amerikában a 60 Hz terjedt el.
A villamos hálózatokkal valósítják meg az
erőművek együttműködését, a termelt energia
országon belüli elosztását, valamint az egyes
országok villamosenergia-rendszerei közötti
kapcsolatot, azaz együttműködést (kooperációt)
A hálózatok szabványos feszültségei az MSZ 1 szerint
•
•
•
•
•
•
•
- törpefeszültségű hálózat: 50 V alatt
- kisfeszültségű hálózat: 0,4 kV (3 x 400/230 V)
- ipari üzemek belső elosztóhálózata: 1, 6, 10, 20 kV
- elosztóhálózat: 10, 20, 35 kV
- főelosztóhálózat: 120, 220, 330 kV
- országos alaphálózat: 330, 400, 750 kV
- nemzetközi kooperációs hálózat: 120, 220, 400, 750 kV
Kooperációs hálózat
Nemzetközi kooperációs hálózaton azokat a
hálózatokat értjük, amelyek a szomszédos
országok alaphálózatait kötik össze. A
nemzetközi kooperáció villamosenergia-import
illetve-export céljára szolgálnak.
Célvezeték
Célvezeték (tápvezeték), az olyan vezeték, amely az
elosztóhálózat táppontjaiból indul, és egyetlen
fogyasztót lát el úgy, hogy a vezetékhez más
fogyasztói leágazások nem kapcsolódnak.
Párhuzamos vezeték: nagy fontosságú
csomópontokat vagy üzemeket köt össze két vagy
több vezetéken keresztül. Ilyen lehet például a
kétrendszerű távvezeték vagy két párhuzamosan
lefektetett kábel. Ezek egymás tartalékául szolgálnak.
Energiaátvitel
Nagyfeszültségű, egyenáramú energiaátvitel.
A nagy távolságú, nagyfeszültségű váltakozó
áramú energiaátvitel hátrányi, hogy a vezeték
kapacitása miatt és a nagy térerősség általi
kisugárzás miatt nagy a levezetési veszteség. Az
áram a vezető felületén fénysebességgel terjed,
ezért pl. az 50 Hz-es váltakozófeszültség 750 kmre a tápponttól már 1 periódussal marad le.
Levezetési veszteség főbb
tényezői
Önálló vezetés légköri nyomású gázokban
A gázok normális körülmények között szigetelők, de kevés
töltéshordozó mindig van bennük. Ezek a töltéshordozók a
talajban, levegőben elenyésző mennyiségben jelenlévő
radioaktív anyagok sugárzása során, valamint a kozmikus
sugárzás során keletkeznek.
Az önálló vezetés fajtái
Szikrakisülés
Ha két elektróda között nagy potenciálkülönbség, akkor
az elektródákról vakító, szétágazó nyalábok indulnak
ki. Ilyenkor fény, hő és hang formájában szikrakisülés
jön létre.
Egyenáramú átvitel
• Az első közüzemi egyenáramú átvitel az 1950es években készült, és a Balti-tengeren fekvő
Gotland szigetet látja el energiával, amely a
szárazföldtől 100 km-re található. A sziget 30
kV-os háromfázisú hálózatát 100 kV-os,
egyenáramú tengeralatti kábellel kötötték
össze a szárazföld 132 kV-os háromfázisú
energiarendszerével. A feszültség-átalakítást
egyenirányítók segítségével oldották meg.
Nemzetközi rendszeregyesítések
A nemzetközi gyakorlatban megvalósított rendszeregyesítések két
kategóriába sorolhatók.
•
Az egyik a kölcsönös kisegítésre orientált egyesítés. Az
összekapcsolt rendszerek kölcsönösen kisegítik egymást, az
energiaszállítás az összekötő vezetékek teljesítőképességét nem
használja ki teljesen. A szállítási távolságok és mennyiségek
általában nem nagyok, ezért az átvitel megvalósítható akár 120
kV-os távvezetékekkel is. Ilyen például a nyugat-európai
országok energiarendszere is, az UCTE.
•
A másik típus a szállításra orientált rendszeregyesülés,
melynek alapvető célja a nagy teljesítményű, állandó, tervszerű
energiaszállítás. Az átvitel igen nagy feszültségű távvezetékeken
történik. Ilyen például a volt Szovjetunió energiarendszere.
Erőművek párhuzamos kapcsolása
• A villamos energiát kizárólag nagyteljesítményű
erőművekben állítjuk elő. Az erőművek helyét
földrajzi, gazdasági és felhasználási szempontok
figyelembevételével határozzák meg.
•
Az erőművek párhuzamos üzemének
legfontosabb feltétele, hogy minden generátor
frekvenciája pontosan egyforma legyen, mégpedig
50 Hz. Ez azért szükséges, hogy az egyes hálózatok
között ne induljon kiegyenlítő áram
„Kölcsönös kisegítés”
• Nagyobb földrajzi távolság esetén a hajnali és
alkonyati időeltérés is jelentősebb, így a
terhelések és a terhelésváltozások maximumának
időpontjai is távolabb esnek egymástól, ezért a
kölcsönös kisegítés gazdaságilag is előnyös.
•
A kooperációs vezetékeknek el kell bírniuk a
terhelést teljesítményingadozás és esetleges
kiesések esetén is. Az egyes országok
energiarendszereit gyakran nagyfeszültségű,
egyenáramú szabadvezetékekkel kötik össze,
mert így az átvitel gazdaságosabb
Magyarország villamosításainak
fázisai:
• 1900-ig - Magyarországon 40 villamos erőmű és
hozzá tartozó hálózat létesült. Ezt az időszakot a
szolgáltatás rendszerének sokfélesége jellemzi:
• egyenáram 2x150V, 2x120V, 2x135V, 2x220V,
2x250V, 2x210V feszültséggel, egy- és
háromfázisú váltakozó áram 1800V, 2850/105V,
2000/100V, 2000/120V, 2100/105V, 3000/105V
feszültséggel, 50 Hz 42 Hz, 26 Hz frekvenciával.
• A telepek többségében a dinamók illetve
generátorok teljesítménye nem haladta meg a
néhány száz kW-ot, hajtásukat gőzgép biztosította
Magyar villamosenergia-törvény
• 1934 Októberben lépett hatályba az első
magyar villamosenergia-törvény. Célja az
egységes energia-gazdálkodási szempontok
megvalósítása a villamos hálózatok és
átalakító kapcsoló állomások létesítésénél, és
védeni a fogyasztók érdekeit.
• 1935-ben Magyarországon a városok teljes
mértékben (56 város), a községeknek kb.30%a (1020 kisebb település) volt villamosítva.
Frekvencia tartás
• A frekvencia tartására a Kelenföldi Erőművet
jelölték ki. A villamosenergia-rendszer (VER)
irányítását az Országos Villamos Teherelosztó
(OVT) végezte. Az Erőművek Ipari Központja
(ERIK) megalapítása ágazati minisztériumi
felügyelet alatt. Feladata a nagy- és közepes
teljesítményű erőművek központi irányítása.
• A dinamikusan növekvő fogyasztói igény
(1945-ben 700 GWh, 1949-ben 2200 GWh)
Áramszolgáltatók
• öt, mai is működő regionális áramszolgáltató
vállalat: ÉDÁSZ, ÉMÁSZ, DÉDÁSZ, DÉMÁSZ,
TITÁSZ (a hatodik áramszolgáltató, az ELMU
már a század első fele óta működik).
Importált energia
• Magyarország és Csehszlovákia (KisigmándÉrsekújvár) között, amelyen a magyar VER
villamos energiát importált. Ez volt az első
lépés a kooperáció nemzetközi
kiterjesztésének irányába. 1953 - 100 kV-ról
120 kV-ra növelték a hálózat feszültségét,
ezáltal annak áteresztő képessége több mint
40%-kal növekedett
Távvezetékek feszültség szintjeinek
kialakulása
• 1960 Az első 220 kV-os távvezeték (Göd-Bistricany) és
az első 220 kV-os transzformátor üzembe helyezése.
• 1968 - Bánhidin üzembe áll a 100 MW-os erőműi blokk.
Megépül az első 400 kV-os távvezeték (Göd-Munkács),
üzembe helyezik az első 400 kV-os transzformátort.
• 1978 - A 750 kV-os ZapadnoUkrainszkaja-Albertirsa
távvezeték és az albertirsai 750/400 kV-os álállomás
üzembe állítása.
• Megalakult a lengyel, a cseh, a szlovák és a magyar
energiarendszerek közös szervezete, a CENTREL.
Távvezetékek
• A 400 illetve 750 kV-os hálózatokon a
nagyobb energiaátvitel biztosítása érdekében
a vezetékeket kötegelik, ilyenkor 3-4 sodrony
is lehet egymás mellett. Ezáltal nő a vezeték
keresztmetszet, csökken az ellenállás és
csökken a vezeték sugárzása is.
750kV
400kV
Erőművek
• Az MVM adatai szerint a hazai
villamosenergia-termelés a 2000-es évben
34887 GWh volt. A különböző energiaforrások
arányai, amelyből ezt az energiát előállították:
atom 40,6 %, szén 26,5 %, kőolaj és földgáz
30,9 %, egyéb 2,0 %.
• A Paksi Atomerőmű 1976-ban alakult,
teljesítménye 1850 MW.
Köszönöm a figyelmet!