Poznaj atom

Podział sieci elektroenergetycznych ze względu na pełnioną funkcję

Piątek 16 listopada 2012

Aby dostarczyć energię elektryczną do naszych domów potrzebna jest potężna infrastruktura sieciowa, która swoją strukturą jest niezwykle podobna do sieci dróg. Autostrady i drogi krajowe są analogią sieci przesyłowej, drogi wojewódzkie - sieci dystrybucyjnej wysokich napięć – 110 kV, sieć średniego napięcia jest analogią do lokalnych większych i mniejszych dróg a sieć niskiego napięcia - drogi osiedlowej. Infrastruktura sieciowa musi być wyposażona w mechanizmy umożliwiające regulację, rekonfigurację struktury czy inne zmiany w trakcie jej pracy tak, aby w każdych warunkach zapewniać ciągłą i nieprzerwaną dostawę energii elektrycznej o odpowiednich parametrach.

Krajowy System Przesyłowy (KSP) jest bardzo rozległą siecią obejmującą całą Polskę - w jej skład wchodzi infrastruktura elektroenergetyczna składająca się z linii najwyższych napięć (w Polsce 220 i 400 kV) oraz niektóre linie wysokich napięć (110 kV). Ponadto do KSP zalicza się stacje elektroenergetyczne (SE) 400/220 kV, 400/110 kV, 220/110 kV 400/220/110 kV. (Stacje w których dochodzi do transformacji energii elektrycznej na energię o innym napięciu np. stacja 400/110 kV transformuje energię elektryczną o napięciu 400 kV na napięcie 110 kV lub na odwrót – to zależy od aktualnej sytuacji ruchowej) Najdłuższą linią w Polsce jest linia o napięciu 400 kV relacji SE Tucznawa (w Dąbrowie Górniczej) – SE Rzeszów o długości 222 km.

Linie najwyższych napięć (o napięciu 220 kV lub wyższym) mogą przesyłać moce rzędu setek megawatów. Cechą charakterystyczną linii o takim napięciu są wyraźnie słyszalne trzaski będące efektem tzw. ulotu. Ulotem nazywane są wyładowania elektryczne niezupełne powstające w wyniku bardzo dużego natężenia pola elektrycznego na powierzchni przewodów.

Sieci elektroenergetyczne ze względu na pełnioną funkcję można podzielić na:

  • przesyłowe
  • dystrybucyjne


Sieć przesyłowa służy przede wszystkim do przesyłania dużych ilości energii elektrycznej na duże odległości, ale również jest w stanie odebrać moc z dużych jednostek wytwórczych (tj. bloków energetycznych) jak np. elektrownia jądrowa.

Bez sieci przesyłowej niemożliwym byłoby zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego kraju i prawidłowej pracy sieci dystrybucyjnej. Do sieci przesyłowej na ogół są przyłączane bloki dużych elektrowni takich jak np. Elektrownia Bełchatów, Elektrownia Kozienice czy przyszłe elektrownie jądrowe. Największymi stacjami elektroenergetycznymi w Polsce są m. in.: Stacja Rogowiec 400/220 kV – przy Elektrowni Bełchatów, Stacja Kozienice 400/220/110 kV – przy Elektrowni Kozienice, Stacja Wielopole 400/220/110 kV – przy Elektrowni Rybnik, i Stacja Żarnowiec 400/110 kV – przy Elektrowni Szczytowo-Pompowej Żarnowiec. Do tej stacji miała być przyłączona pierwsza polska elektrownia jądrowa – Elektrownia Jądrowa Żarnowiec. Również do sieci przesyłowej są przyłączane ogromne farmy wiatrowe o mocach rzędu 100 MW i większych. Należy zwrócić uwagę, że do sieci przesyłowej nie tylko są przyłączane elektrownie, ale również odbiorcy – duże zakłady przemysłowe o bardzo dużym zapotrzebowaniu na moc i zużyciu energii, np. huty, cementownie, zakłady papiernicze, ale również duże kompleksy przemysłowe o zróżnicowanej produkcji.

Cechą charakterystyczną sieci przesyłowej jest to, że jest wielooczkowo zamknięta - to znaczy, że każdy węzeł sieciowy (stacja elektroenergetyczna) jest zasilana przynajmniej z dwóch źródeł. Energia elektryczna jest przesyłana w takiej sieci pod wysokim napięciem, co skutecznie ogranicza jej straty.

Energia elektryczna o takich parametrach nie może być jednak wykorzystywana przez większość odbiorców. Do tego celu potrzebne są sieci dystrybucyjne. (Trudno sobie wyobrazić gdyby zamiast dróg wojewódzkich i lokalnych budowano wszędzie autostrady).

Sieci dystrybucyjne można podzielić ze względu na ich napięcie znamionowe: wysokich napięć (110 kV), średnich napięć - najczęściej o napięciu 6, 10, 15, 20 kV oraz niskich napięć – przede wszystkim 400/230V.

Sieć 110 kV służy do dystrybucji energii elektrycznej, ale w przeciwieństwie do innych typowych sieci dystrybucyjnych (średniego lub niskiego napięcia), pracuje ona w podobny sposób jak sieć przesyłowa – większość stacji 110 kV jest dwustronnie zasilana. Sieć 110 kV stanowią najczęściej linie napowietrzne, jednak coraz częściej są stosowane linie kablowe (zakopane w ziemi) – najczęściej w miejscach gdzie nie jest możliwa budowa linii napowietrznej (np. w miastach) lub lepszym rozwiązaniem jest budowa linii kablowej – np. pod węzłem autostradowym. Ponieważ praca sieci 110 kV bezpośrednio wpływa na pracę sieci 220 i 400 kV (sieć przesyłowa), w znacznej części jej praca jest nadzorowana przez operatora systemu przesyłowego.

Do sieci 110 kV są przyłączane również elektrownie o mocach do ok. 200 MW oraz farmy wiatrowe o mocach kilkudziesięciu MW. Wyjątkiem od tej reguły są np. dwa bloki 360 MW w Elektrowni Opole (Stacja elektroenergetyczna Dobrzeń k. Opola), ale trzeba mieć na uwadze, że wyprowadzenie tak dużej mocy do tej sieci potrafi stwarzać znaczne problemy. Ponadto, z sieci 110 kV są zasilane duże zakłady przemysłowe takie jak huty, kopalnie czy duże zakłady produkcyjne (o czym wspomniano wyżej).

Kolejnym elementem, za pomocą którego jest prowadzona dystrybucja energii elektrycznej jest sieć Średniego Napięcia (SN), która najczęściej pracuje promieniowo - w danym układzie pracy każdy punkt jest zasilany tylko z jednego miejsca. Zasilanie elementów infrastruktury średniego napięcia odbywa się ze stacji 110/SN – tzw. GPZ (Główny Punkt Zasilania). W tych sieciach częściej są spotykane linie kablowe przy czym są one najczęściej stosowane w miejscach o gęstej zabudowie – jak miasta. Natomiast linie napowietrzne najczęściej występują na terenach o rzadszej zabudowie – jak tereny wiejskie czy peryferia miast. Do sieci średniego napięcia mogą być przyłączane małe elektrownie – o mocach rzędu kilku MW. Odbiorcami energii elektrycznej z sieci SN są najczęściej mniejsze zakłady przemysłowe.

Częścią sieci dystrybucyjnej, z którą przeciętny mieszkaniec Polski ma do czynienia, jest sieć niskiego napięcia (nn) 400/230V. Jest ona sprzężona z infrastrukturą średniego napięcia za pomocą stacji transformatorowych wnętrzowych – charakterystyczne „budki” na osiedlach, czy stacji słupowych (transformator SN/nn), te drugie są bardziej charakterystyczne dla terenów z rzadką zabudową. Linie niskiego napięcia występują jako kablowe podobnie jak w przypadku sieci SN – najczęściej przy gęstej zabudowie oraz jako napowietrzne – przy rzadszej zabudowie.

Rys: Plan Polskiej sieci przesyłowej – stan obecny oraz planowany rozwój do 2025 roku (źródło: PSE Operator S.A.)

Facebook