Wie funktionieren Stromverteilungssysteme?
Strom, der an Wohn-, Gewerbe- und Industriegebäude geliefert wird, wird in der Regel von einem Energieversorger an einem zentralen Standort erzeugt und dann über das Stromübertragungs- und -verteilungssystem des Energieversorgers an seine Endverbraucher übertragen und verteilt.
Das Stromübertragungs- und -verteilungssystem eines Versorgungsunternehmens ist für die Steuerung, den Schutz, die Umwandlung und die Regulierung elektrischer Energie verantwortlich, um eine sichere Lieferung an die Verbraucher zu gewährleisten. Dieses System beginnt am Punkt der Stromerzeugung und endet im Allgemeinen am gebührenpflichtigen Versorgungseingang eines Gebäudes, wo das gebäudeeigene Stromverteilungsnetz beginnt. Ein Energieübertragungs- und -verteilungssystem besteht aus mehreren Komponenten, darunter Umspannwerke (Aufwärtstransformatoren), Übertragungsleitungen, Umspannwerke (Abwärtstransformatoren) und Verteilungsleitungen (siehe Abbildung 1).
Übertragungsunterstationen
Umspannwerke sind Außenanlagen innerhalb des Versorgungssystems, die dazu dienen, Spannungsniveaus zu ändern, Systemumschaltung, -überwachung und -schutz zu zentralisieren und Strom umzuverteilen. Typischerweise arbeiten diese Umspannwerke mit Hochspannungen (HV) im Bereich von 69 kV bis 345 kV und Höchstspannungen (EHV) über 345 kV. Sie passen auch die Anzahl und Größe der Linien an, die vom Bahnhof ausgehen.
Transformatoren
Transformatoren sind elektrische Geräte, die dazu dienen, Spannung mithilfe von Elektromagnetismus von einem Niveau in ein anderes umzuwandeln. In Energieverteilungssystemen ermöglichen sie das sichere und effiziente Herauf- oder Herunterstufen von Spannungsniveaus. Während Transformatoren die Spannung anpassen, ändern sie nicht die Gesamtmenge der gelieferten Leistung – abgesehen von geringfügigen Wärmeverlusten bleibt die in den Transformator eintretende und austretende Leistung gleich. Transformatoren mit einer Nennleistung in kVA ermöglichen Versorgungsunternehmen die kostengünstige Verteilung erheblicher Strommengen (siehe Abbildung 2).
Transformatoren helfen, Kosten zu senken, indem sie die Übertragung von Strom über große Entfernungen mit kleineren Leitern ermöglichen, da eine steigende Spannung den Strom senkt. Diese Praxis führt zu kleineren, wirtschaftlicheren Stromleitungen, wobei die erzeugten Spannungen für die Übertragung über große Entfernungen erhöht und näher am Endverbraucher abgesenkt werden. Obwohl Transformatoren sowohl den Strom als auch die Spannung herauf- oder heruntertransformieren können, beziehen sich die Begriffe „hochtransformieren“ und „heruntertransformieren“ immer speziell auf die Spannung.
Übertragungsleitungen
Übertragungsleitungen sind Luftleiter, die große Strommengen mit hoher Spannung über große Entfernungen transportieren. Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen diese Leitungen ausreichend voneinander entfernt sein. Die Höhe der Übertragungsspannung hängt von der Entfernung und der übertragenen Leistung ab, wobei höhere Spannungen für größere Entfernungen oder größere Leistungslasten verwendet werden.
Übertragungsleitungen arbeiten in einem breiten Spannungsbereich, von einigen Kilovolt bis zu Hunderten von Kilovolt. Der Zweck der Spannungserhöhung in Übertragungsleitungen besteht darin, große Strommengen mit kleineren Leitern zu transportieren, da die Leitergröße durch den Strom bestimmt wird, den sie sicher und ohne Überhitzung transportieren muss. Bei einem gegebenen Leistungsniveau nimmt der Strom mit zunehmender Spannung ab, sodass für die Hochspannungsübertragung kleinere Leiter verwendet werden können.
Eine Erhöhung der Übertragungsspannung reduziert die Leistungsverluste zwischen dem Stromgenerator und dem endgültigen Lieferpunkt, wobei eine Spannungsverdoppelung die Leistungsverluste potenziell um bis zu 75 % reduzieren kann. Höhere Spannungen reduzieren auch die Leitergröße und ermöglichen leichtere Masten und Masten mit größerem Abstand, was die Bau- und Materialkosten weiter senkt.
Versorgungsgeneratoren erzeugen typischerweise dreiphasigen Strom, wobei die Hochspannungsverteilungsleitungen in Dreiergruppen gruppiert sind. Über den Stromleitungen ist ein Neutral-/Erdungsleiter verlegt, um Blitzeinschläge abzuleiten und jeden Strommast und jedes Umspannwerk zu erden. Die Leistung wird mehrmals erhöht und verringert, bevor sie den Endverbraucher erreicht.
Umspannwerke
Umspannwerke sind Außenanlagen, die in der Nähe der Verbrauchsstelle aufgestellt sind. Sie passen die Spannungsniveaus an, zentralisieren Überwachung, Schutz und Systemumschaltung und verteilen die Energie neu. Während Umspannwerke mit hohen Spannungen arbeiten, arbeiten Umspannwerke mit niedrigeren Spannungen und geben im Allgemeinen 12 kV bis 13,8 kV ab.
Diese Umspannwerke bieten auch einen Standort zum Testen von Systemen, zum Anpassen von Spannungsausgängen, zum Hinzufügen oder Trennen von Leitungen und zum Umleiten von Strom bei Ausfällen oder anderen Verteilungsproblemen. Der Ausgang einer Umspannstation erzeugt häufig mehrere Leitungen mit unterschiedlichen Spannungspegeln, wodurch der Strom weiter an die Endverbraucher verteilt wird.
Verteilungslinien
Verteilungsleitungen transportieren Strom von einem Umspannwerk zum Serviceeingang des Gebäudes. Diese Leitungen bilden ein miteinander verbundenes Netzwerk, das oft als „Gitter“ bezeichnet wird und es ermöglicht, Strom zwischen Versorgungsunternehmen umzuleiten oder umzuschalten, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden.
In diesem Netzsystem arbeiten mehrere Leitungen zusammen, um eine zuverlässige Stromversorgung aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass Benutzer auch bei Systemstörungen oder Wartungsarbeiten kontinuierlichen Zugang zu Elektrizität haben.
Abonnieren Sie uns, um in den Genuss von Veranstaltungspreisen zu kommen und einige der besten Preise zu erhalten.