Дистрибуција електричне енергије — разлика између измена

Садржај обрисан Садржај додат

Инлајн

Верзија на датум 14. април 2022. у 03:11

Дистрибуција електричне енергије представља последњи степен у испоруци електричне енергије. Дистрибутивне мреже преносе електричну енергију од разводног постројења до појединачних потрошача. Дистрибутивна разводна постројења преко трансформатора повезују преносну мрежу са средњонапонским нивоима од 10, 20 и 35 kV. Примарне дистрибутивне мреже преносе електричну енергију на средњем напону до трансформатора ближе месту непосредне потрошње. Овде се електрична енергија опет трансформише на ниски напон који се непосредно користи и секундарном дистрибутивном мрежом се преноси до крајњих корисника. Стамбени и комерцијални објекти су спојени на нисконапонску мрежу. Купци који траже много већу снагу се могу повезати директно на примарну дистрибутивну или потпреносну мрежу.^[1]

General layout of electricity networks. The voltages and loadings are typical of a European network.

The transition from transmission to distribution happens in a power substation, which has the following functions:^[1]

Circuit breakers and switches enable the substation to be disconnected from the transmission grid or for distribution lines to be disconnected.
Transformers step down transmission voltages, 7004350000000000000♠35 kV or more, down to primary distribution voltages. These are medium voltage circuits, usually 7002600000000000000♠600–35000 V.^[2]
From the transformer, power goes to the busbar that can split the distribution power off in multiple directions. The bus distributes power to distribution lines, which fan out to customers.

Urban distribution is mainly underground, sometimes in common utility ducts. Rural distribution is mostly above ground with utility poles, and suburban distribution is a mix.^[2] Closer to the customer, a distribution transformer steps the primary distribution power down to a low-voltage secondary circuit, usually 120/240 V in the US for residential customers. The power comes to the customer via a service drop and an electricity meter. The final circuit in an urban system may be less than 15 m (50 ft), but may be over 91 m (300 ft) for a rural customer.^[2]

Историја

Крајем 1870-их и раних 1880-их уведена је лучна лампа која се користи на отвореном или у великим затвореним просторима, као што је овај систем компаније Brush Electric Company инсталиран 1880. године у Њујорку.

Дистрибуција електричне енергије постала је неопходна тек 1880-их када је електрична енергија почела да се производи у електранама. Пре тога, електрична енергија се обично производила тамо где се користила. Први системи за дистрибуцију електричне енергије инсталирани у европским и америчким градовима коришћени су за снабдевање расветом: лучно осветљење које ради на веома високом напону (око 3000 волти), наизменичном струјом (AC) или једносмерном струјом (DC), и расветом са жарном нити која ради на ниском напону (100 волти). волт) једносмерна струја.^[3] Оба су замењивала системе гасне расвете, при чему је лучна расвета преузела велике површине и улично осветљење, а расвета са жарном нити је замењивала гас за пословну и стамбену расвету.

Због високих напона који се користе у лучном осветљењу, једна производна станица би могла да обезбеди дуг низ светала, до 7 mi (11 km) дугих кола.^[4] Свако удвостручавање напона би омогућило каблу исте величине да преноси исту количину снаге четири пута веће удаљености за дати губитак снаге. Системи унутрашњег осветљења са жарном нити једносмерне струје, на пример прва станица Едисон Перл Стрит постављена 1882. године, имали су потешкоћа у снабдевању купаца удаљеним више од једне миље. То је било због ниског напона од 110 волти који се користио у целом систему, од генератора до коначне употребе. Едисоновом DC систему су били потребни дебели бакарни проводници, а производна постројења су морала да буду на око 1,5 mi (2,4 km) од најудаљенијег корисника да би се избегли претерано велики и скупи проводници.

Увођење трансформатора

Преношење електричне енергије на велике удаљености на високом напону, а затим њено свођење на нижи напон за осветљење постало је призната инжењерска препрека дистрибуцији електричне енергије са многим, не баш задовољавајућим, решењима која су тестирале компаније за осветљење. Средином 1880-их дошло је до напредка са развојем функционалних трансформатора који су омогућили да се напон наизменичне струје „повиси” до много виших напона преноса, а затим спусти на нижи напон крајњег корисника. Са много нижим трошковима преноса и већом економијом обима због тога што велика производна постројења снабдевају читаве градове и регионе, употреба наизменичне струје се брзо проширила.

У САД је конкуренција између једносмерне и наизменичне струје добила лични заокрет касних 1880-их у виду „рата струја“ када је Томас Едисон почео да напада Џорџа Вестингхауса и његов развој првих америчких система AC трансформатора, указујући на све смрти узроковане високонапонским системима наизменичне струје током година и тврдњама да је било који систем наизменичне струје инхерентно опасан.^[5] Едисонова пропагандна кампања била је кратког даха, а његова компанија је прешла на AC 1892.

AC је постао доминантан облик преноса енергије са иновацијама у Европи и САД у дизајну електричних мотора и развојем пројектованих универзалних система који омогућавају да се велики број старих система повеже на велике мреже наизменичне струје.^[6]^[7]

У првој половини 20. века на многим местима електропривреда је била вертикално интегрисана, што значи да је једно предузеће радило производњу, пренос, дистрибуцију, мерење и наплату. Почевши од 1970-их и 1980-их, нације су започеле процес дерегулације и приватизације, што је довело до [[electricit[y market|тржишта]] електричне енергије. Дистрибутивни систем би остао регулисан, али су производња, малопродаја, а понекад и преносни системи трансформисани у конкурентна тржишта.

Генерисање и пренос

Поједностављени дијаграм испоруке електричне енергије наизменичном струјом од производних станица до потрошача локација.

Електрична енергија почиње у производној станици, где разлика потенцијала може бити и до 33.000 волти. AC се обично користи. Корисници великих количина једносмерне струје, као што су неки системи за електрификацију железнице, телефонске централе и индустријски процеси као што је топљење алуминијума, користе исправљаче за добијање једносмерне струје из јавног напајања наизменичном струјом, или могу имати сопствене системе за производњу. Високонапонска једносмерна струја може бити корисна за изоловање система наизменичне струје или контролу количине електричне енергије која се преноси. На пример, Хајдро-Квебец има линију једносмерне струје која иде од региона Џејмсовог залива до Бостона.^[8]

Од производне станице иде у разводно постројење производне станице где постепени трансформатор повећава напон на ниво погодан за пренос, са 44 kV на 765 kV. Једном у преносном систему, електрична енергија из сваке производне станице се комбинује са електричном енергијом произведеном на другом месту. Електрична енергија се троши чим се произведе. Преноси се веома великом брзином, блиском брзини светлости.

Примарна дистрибуција

Primary distribution voltages range from 4 kV to 35 kV phase-to-phase (2.4 kV to 20 kV phase-to-neutral)^[9] Only large consumers are fed directly from distribution voltages; most utility customers are connected to a transformer, which reduces the distribution voltage to the low voltage "utilization voltage", "supply voltage" or "mains voltage" used by lighting and interior wiring systems.

Мрежне конфигурације

Substation near Yellowknife, in the Northwest Territories of Canada

Distribution networks are divided into two types, radial or network.^[10] A radial system is arranged like a tree where each customer has one source of supply. A network system has multiple sources of supply operating in parallel. Spot networks are used for concentrated loads. Radial systems are commonly used in rural or suburban areas.

Radial systems usually include emergency connections where the system can be reconfigured in case of problems, such as a fault or planned maintenance. This can be done by opening and closing switches to isolate a certain section from the grid.

Long feeders experience voltage drop (power factor distortion) requiring capacitors or voltage regulators to be installed.

Reconfiguration, by exchanging the functional links between the elements of the system, represents one of the most important measures which can improve the operational performance of a distribution system. The problem of optimization through the reconfiguration of a power distribution system, in terms of its definition, is a historical single objective problem with constraints. Since 1975, when Merlin and Back^[11] introduced the idea of distribution system reconfiguration for active power loss reduction, until nowadays, a lot of researchers have proposed diverse methods and algorithms to solve the reconfiguration problem as a single objective problem. Some authors have proposed Pareto optimality based approaches (including active power losses and reliability indices as objectives). For this purpose, different artificial intelligence based methods have been used: microgenetic,^[12] branch exchange,^[13] particle swarm optimization^[14] and non-dominated sorting genetic algorithm.^[15]

Руралне услуге

High voltage power pole in rural Butte County, California

Rural electrification systems tend to use higher distribution voltages because of the longer distances covered by distribution lines (see Rural Electrification Administration). 7.2, 12.47, 25, and 34.5 kV distribution is common in the United States; 11 kV and 33 kV are common in the UK, Australia and New Zealand; 11 kV and 22 kV are common in South Africa; 10, 20 and 35 kV are common in China.^[16] Other voltages are occasionally used.

Rural services normally try to minimize the number of poles and wires. It uses higher voltages (than urban distribution), which in turn permits use of galvanized steel wire. The strong steel wire allows for less expensive wide pole spacing. In rural areas a pole-mount transformer may serve only one customer. In New Zealand, Australia, Saskatchewan, Canada, and South Africa, Single-wire earth return systems (SWER) are used to electrify remote rural areas.

Three phase service provides power for large agricultural facilities, petroleum pumping facilities, water plants, or other customers that have large loads (Three phase equipment). In North America, overhead distribution systems may be three phase, four wire, with a neutral conductor. Rural distribution system may have long runs of one phase conductor and a neutral.^[17] In other countries or in extreme rural areas the neutral wire is connected to the ground to use that as a return (Single-wire earth return). This is called an ungrounded wye system.

Референце

^ ^а ^б „How Power Grids Work”. HowStuffWorks. април 2000. Приступљено 2016-03-18.
^ ^а ^б ^в Short, T.A. (2014). Electric Power Distribution Handbook. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press. стр. 1—33. ISBN 978-1-4665-9865-2.
^ Quentin R. Skrabec, The 100 Most Significant Events in American Business: An Encyclopedia, ABC-CLIO – 2012, page 86
^ Berly, J. (1880-03-24). „Notes on the Jablochkoff System of Electric Lighting”. Journal of the Society of Telegraph Engineers. Institution of Electrical Engineers. IX (32): 143. Приступљено 2009-01-07.
^ Garrison, Webb B. (1983). Behind the headlines: American history's schemes, scandals, and escapades. Stackpole Books. стр. 107. ISBN 9780811708173.
^ Parke Hughes, Thomas (1993). Networks of Power: Electrification in Western Society, 1880–1930. JHU Press. стр. 120—121.
^ Garud, Raghu; Kumaraswamy, Arun; Langlois, Richard (2009). Managing in the Modular Age: Architectures, Networks, and Organizations. John Wiley & Sons. стр. 249.
^ „Extra-High-Voltage Transmission | 735 kV | Hydro-Québec”. hydroquebec.com. Приступљено 2016-03-08.
^ Csanyi, Edvard (10. 8. 2012). „Primary Distribution Voltage Levels”. electrical-engineering-portal.com. EEP – Electrical Engineering Portal. Приступљено 9. 3. 2017.
^ Abdelhay A. Sallam and Om P. Malik (мај 2011). Electric Distribution Systems. IEEE Computer Society Press. стр. 21. ISBN 9780470276822.
^ Merlin, A.; Back, H. Search for a Minimal-Loss Operating Spanning Tree Configuration in an Urban Power Distribution System. In Proceedings of the 1975 Fifth Power Systems Computer Conference (PSCC), Cambridge, UK, 1–5 September 1975; pp. 1–18.
^ Mendoza, J.E.; Lopez, M.E.; Coello, C.A.; Lopez, E.A. Microgenetic multiobjective reconfiguration algorithm considering power losses and reliability indices for medium voltage distribution network. IET Gener. Transm. Distrib. 2009, 3, 825–840.
^ Bernardon, D.P.; Garcia, V.J.; Ferreira, A.S.Q.; Canha, L.N. Multicriteria distribution network reconfiguration considering subtransmission analysis. IEEE Trans. Power Deliv. 2010, 25, 2684–2691.
^ Amanulla, B.; Chakrabarti, S.; Singh, S.N. Reconfiguration of power distribution systems considering reliability and power loss. IEEE Trans. Power Deliv. 2012, 27, 918–926.
^ Tomoiagă, Bogdan; Chindriş, Mircea; Sumper, Andreas; Sudria-Andreu, Antoni; Villafafila-Robles, Roberto (2013). „Pareto Optimal Reconfiguration of Power Distribution Systems Using a Genetic Algorithm Based on NSGA-II”. Energies. 6 (3): 1439—1455. doi:10.3390/en6031439 .
^ Chan, F. „Electric Power Distribution Systems” (PDF). Electrical Engineering. Приступљено 12. 3. 2016.
^ Donald G. Fink, H. Wayne Beatty (ed), Standard Handbook for Electrical Engineers, Eleventh Edition, McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X, page 18-17

Литература

Li, Peng; Liasi, Sahand Ghaseminejad (2017-12-15). „A New Voltage Compensation Philosophy for Dynamic Voltage Restorer to Mitigate Voltage Sags Using Three-Phase Voltage Ellipse Parameters (A review presentation) (PDF Download Available)”. ResearchGate. doi:10.13140/RG.2.2.16427.13606. Приступљено 2018-01-07.
Choi, SS; Li, HH; Vilathgamuwa, DM (2000). „Dynamic voltage restoration with minimum energy injection”. IEEE Transactions on Power Systems. 15 (1): 51—57. Bibcode:2000ITPSy..15...51C. doi:10.1109/59.852100. Непознати параметар |name-list-style= игнорисан (помоћ)
Strzelecki, R.; Benysek, G. (2017-11-07). „Control strategies and comparison of the Dynamic Voltage Restorer”. 2008 Power Quality and Supply Reliability Conference. IEEE Conference Publication. стр. 79—82. ISBN 978-1-4244-2500-6. doi:10.1109/PQ.2008.4653741.
Ital, Akanksha V.; Borakhade, Sumit A. (2017-11-07). „Compensation of voltage sags and swells by using Dynamic Voltage Restorer (DVR)”. 2016 International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT). IEEE Conference Publication. стр. 1515—1519. ISBN 978-1-4673-9939-5. doi:10.1109/ICEEOT.2016.7754936.
Karthigeyan, P.; Raja, M. Senthil; Uma, P. S. (2017-11-07). „Comparison of dynamic voltage restorer and static synchronous series compensator for a wind turbine fed FSIG under asymmetric faults”. Second International Conference on Current Trends in Engineering and Technology - ICCTET 2014. IEEE Conference Publication. стр. 88—91. ISBN 978-1-4799-7987-5. doi:10.1109/ICCTET.2014.6966268.

Спољашње везе

[HSW-1] а ^б „How Power Grids Work”. HowStuffWorks. април 2000. Приступљено 2016-03-18.

[:0-2] а ^б ^в Short, T.A. (2014). Electric Power Distribution Handbook. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press. стр. 1—33. ISBN 978-1-4665-9865-2.

[3] Quentin R. Skrabec, The 100 Most Significant Events in American Business: An Encyclopedia, ABC-CLIO – 2012, page 86

[4] Berly, J. (1880-03-24). „Notes on the Jablochkoff System of Electric Lighting”. Journal of the Society of Telegraph Engineers. Institution of Electrical Engineers. IX (32): 143. Приступљено 2009-01-07.

[5] Garrison, Webb B. (1983). Behind the headlines: American history's schemes, scandals, and escapades. Stackpole Books. стр. 107. ISBN 9780811708173.

[Thomas_Parke_Hughes_1930,_pages_120-121-6] Parke Hughes, Thomas (1993). Networks of Power: Electrification in Western Society, 1880–1930. JHU Press. стр. 120—121.

[Raghu_Garud_2009,_page_249-7] Garud, Raghu; Kumaraswamy, Arun; Langlois, Richard (2009). Managing in the Modular Age: Architectures, Networks, and Organizations. John Wiley & Sons. стр. 249.

[8] „Extra-High-Voltage Transmission | 735 kV | Hydro-Québec”. hydroquebec.com. Приступљено 2016-03-08.

[eep-pdvl-9] Csanyi, Edvard (10. 8. 2012). „Primary Distribution Voltage Levels”. electrical-engineering-portal.com. EEP – Electrical Engineering Portal. Приступљено 9. 3. 2017.

[10] Abdelhay A. Sallam and Om P. Malik (мај 2011). Electric Distribution Systems. IEEE Computer Society Press. стр. 21. ISBN 9780470276822.

[11] Merlin, A.; Back, H. Search for a Minimal-Loss Operating Spanning Tree Configuration in an Urban Power Distribution System. In Proceedings of the 1975 Fifth Power Systems Computer Conference (PSCC), Cambridge, UK, 1–5 September 1975; pp. 1–18.

[12] Mendoza, J.E.; Lopez, M.E.; Coello, C.A.; Lopez, E.A. Microgenetic multiobjective reconfiguration algorithm considering power losses and reliability indices for medium voltage distribution network. IET Gener. Transm. Distrib. 2009, 3, 825–840.

[13] Bernardon, D.P.; Garcia, V.J.; Ferreira, A.S.Q.; Canha, L.N. Multicriteria distribution network reconfiguration considering subtransmission analysis. IEEE Trans. Power Deliv. 2010, 25, 2684–2691.

[14] Amanulla, B.; Chakrabarti, S.; Singh, S.N. Reconfiguration of power distribution systems considering reliability and power loss. IEEE Trans. Power Deliv. 2012, 27, 918–926.

[15] Tomoiagă, Bogdan; Chindriş, Mircea; Sumper, Andreas; Sudria-Andreu, Antoni; Villafafila-Robles, Roberto (2013). „Pareto Optimal Reconfiguration of Power Distribution Systems Using a Genetic Algorithm Based on NSGA-II”. Energies. 6 (3): 1439—1455. doi:10.3390/en6031439 .

[eolss-16] Chan, F. „Electric Power Distribution Systems” (PDF). Electrical Engineering. Приступљено 12. 3. 2016.

[17] Donald G. Fink, H. Wayne Beatty (ed), Standard Handbook for Electrical Engineers, Eleventh Edition, McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X, page 18-17

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

@@ Ред 32: / Ред 32: @@
 == Генерисање и пренос ==
 <imagemap>
-File:Electricity grid simple- North America.svg|thumb|380px|right|Simplified diagram of AC [[electricity delivery]] from generation stations to consumers' [[service drop]].
+File:Electricity grid simple- North America.svg|thumb|380px|right|Поједностављени дијаграм испоруке [[electricity delivery|електричне енергије]] наизменичном струјом од производних станица до [[service drop|потрошача локација]].
-rect 2 243 235 438   [[Power station]]
+rect 2 243 235 438   [[Power station|Електрична централа]]
-rect 276 317 412 556   [[Transformer]]
+rect 276 317 412 556   [[Трансформатор]]
-rect 412 121 781 400   [[Electric power transmission]]
+rect 412 121 781 400   [[Electric power transmission|Пренос електричне енергије]]
-rect 800 0 980 165   [[Transformer]]
+rect 800 0 980 165   [[Трансформатор]]
 desc bottom-left
 </imagemap>
-Electric power begins at a generating station, where the potential difference can be as high as 33,000 volts. AC is usually used. Users of large amounts of DC power such as some [[railway electrification system]]s, [[telephone exchange]]s and industrial processes such as [[aluminium]] smelting  use [[rectifier]]s to derive DC from the public AC supply, or may have their own generation systems.  [[HVDC|High-voltage DC]] can be advantageous for isolating alternating-current systems or controlling the quantity of electricity transmitted. For example, [[Hydro-Québec]] has a direct-current line which goes from the [[James Bay]] region to [[Boston]].<ref>{{Cite web|url=http://www.hydroquebec.com/learning/transport/grandes-distances.html|title=Extra-High-Voltage Transmission {{!}} 735 kV {{!}} Hydro-Québec|website=hydroquebec.com|access-date=2016-03-08}}</ref>
+Електрична енергија почиње у производној станици, где разлика потенцијала може бити и до 33.000 волти. -{AC}- се обично користи. Корисници великих количина једносмерне струје, као што су неки [[railway electrification system|системи за електрификацију железнице]], [[telephone exchange|телефонске централе]] и индустријски процеси као што је топљење [[алуминијум]]а, користе [[rectifier|исправљаче]] за добијање једносмерне струје из јавног напајања наизменичном струјом, или могу имати сопствене системе за производњу. [[HVDC|Високонапонска једносмерна струја]] може бити корисна за изоловање система наизменичне струје или контролу количине електричне енергије која се преноси. На пример, [[Hydro-Québec|Хајдро-Квебец]] има линију једносмерне струје која иде од региона [[James Bay|Џејмсовог залива]] до [[Бостон]]а.<ref>{{Cite web|url=http://www.hydroquebec.com/learning/transport/grandes-distances.html|title=Extra-High-Voltage Transmission {{!}} 735 kV {{!}} Hydro-Québec|website=hydroquebec.com|access-date=2016-03-08}}</ref>
+Од производне станице иде у разводно постројење производне станице где постепени трансформатор повећава напон на ниво погодан за пренос, са 44 -{kV}- на 765 -{kV}-. Једном у преносном систему, електрична енергија из сваке производне станице се комбинује са електричном енергијом произведеном на другом месту. Електрична енергија се троши чим се произведе. Преноси се веома великом брзином, блиском [[speed of light|брзини светлости]].
-From the generating station it goes to the generating station's switchyard where a step-up transformer increases the voltage to a level suitable for transmission, from 44 kV to 765 kV. Once in the transmission system, electricity from each generating station is combined with electricity produced elsewhere. Electricity is consumed as soon as it is produced. It is transmitted at a very high speed, close to the [[speed of light]].
 == Примарна дистрибуција ==