Τρίτη, 5 Φεβρουαρίου 2013

Μεταφορά και Διανομή Ηλεκτρικής Ενέργειας


Για να λυθεί το πρόβλημα της μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις, ο William Stanley κατασκεύασε το πρώτο επαγωγικό πηνίο, που αποτέλεσε τον προάγγελο του σύγχρονου (ηλεκτρικού) μετασχηματιστή καθώς και το πρώτο πλήρες σύστημα υψηλής τάσης μεταφοράς εναλλασσόμενου ρεύματος, το οποίο αποτελείται από γεννήτριες, μετασχηματιστές και υψηλής τάσης γραμμές μεταφοράς, που απετέλεσε τη βάση της σύγχρονης διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Έτσι όλη η ενέργεια που παράγεται στους σταθμούς παραγωγής, αρχικά μεταφέρεται σε κοντινούς μετασχηματιστές που μετατρέπουν την χαμηλή τάση της ηλεκτρικής ενέργειας σε υψηλή. Με αυτό τον τρόπο, η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται με τις γραμμές μεταφοράς σε πολύ μεγάλες αποστάσεις με λιγότερες απώλειες, καθώς οι σταθμοί παραγωγής είναι συνήθως μακριά από μεγάλα αστικά κέντρα. Το δίκτυο μεταφοράς, οδηγεί την ηλεκτρική ενέργεια στους υποσταθμούς μέσης και χαμηλής τάσης, στους οποίους μετατρέπεται η τάση της ηλεκτρικής ενέργειας από υψηλή σε μέση και χαμηλή τάση, προκειμένου με τη βοήθεια εναέριων γραμμών να διανεμηθεί σε βιομηχανίες που χρησιμοποιούν μέση τάση και σε σπίτια που χρησιμοποιούν χαμηλή τάση.
 
Έχουμε δύο τύπους δικτύου, ανάλογα με τη τάση της ηλεκτρικής ισχύος που διακινεί, το δίκτυο (Σύστημα) Μεταφοράς και το δίκτυο Διανομής.
Το δίκτυο Μεταφοράς, μεταφέρει την ηλεκτρική ισχύ από τους σταθμούς παραγωγής στους υποσταθμούς μεταφοράς. Η μεταφορά γίνεται σε υψηλή τάση, μέσω του δικτύου υψηλής τάσης (150kV) και υπερυψηλής (400kV) για να μειωθούν οι απώλειες ισχύος, όταν οι αποστάσεις είναι μεγάλες. Οι γραμμές Μεταφοράς δεν μπορούν να τροφοδοτήσουν άμεσα τους καταναλωτές που χρησιμοποιούν χαμηλή τάση (220/380V) αλλά φθάνουν μέχρι ορισμένα σημεία, τους υποσταθμούς μεταφοράς, όπου γίνεται υποβιβασμός της τάσης στη μέση τάση, δηλαδή στα 20 kV του δικτύου. Οι υποσταθμοί αποτελούν κόμβους στο δίκτυο του ηλεκτρισμού. Από αυτά τα σημεία όπου βρίσκονται οι υποσταθμοί μεταφοράς, αρχίζουν οι γραμμές διανομής, που καταλήγουν στους υποσταθμούς διανομής όπου γίνεται υποβιβασμός της τάσης στη χαμηλή τάση που χρησιμοποιούν οι περισσότεροι καταναλωτές
Τα συστατικά στοιχεία των γραμμών μεταφοράς είναι:
  • Πυλώνες ή πύργοι, στους οποίους στηρίζονται οι αγωγοί των εναέριων γραμμών
  • Μονωτήρες, μέσω των οποίων αναρτώνται στους πυλώνες οι αγωγοί γραμμών
  • Αγωγοί, κυρίως από χαλκό και αλουμίνιο.
Το δίκτυο Διανομής, περιλαμβάνει:
  • το δίκτυο διανομής μέσης τάσης (20kV) που μεταφέρει την ηλεκτρική ισχύ από τους υποσταθμούς μεταφοράς στους υποσταθμούς διανομής.
  • το δίκτυο διανομής χαμηλής τάσης (220/380V) που μεταφέρει την ηλεκτρική ισχύ από τους υποσταθμούς διανομής στους καταναλωτές
Δίκτυο Ηλεκτρικής Ενέργειας
Η ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται από τα εργοστάσια παραγωγής στα κέντρα κατανάλωσης μέσω των γραμμών υψηλής τάσης (400 KV, 150 KV & 66KV). Η τάση των 400 KV μεταφέρεται στα Κέντρα Υψηλής Τάσης (ΚΥΤ), υποβιβάζεται σε τάση 150 KV και, στη συνέχεια, μέσω των Υποσταθμών Υψηλής Τάσης σε τάσεις 66KV και 20KV (μέση τάση) με τις οποίες τροφοδοτούνται αντίστοιχα βιομηχανίες και τα αστικά κέντρα ή διάφορες επαγγελματικές δραστηριότητες. Η μέση τάση των 20KV υποβιβάζεται μέσω των Υποσταθμών Διανομής σε χαμηλές τάσεις 220V ή 380V με την οποία τροφοδοτούνται μεγάλα κτιριακά συγκροτήματα. Οι Υποσταθμοί Διανομής τοποθετούνται εναέρια σε κολώνες ή στα υπόγεια μεγάλων κτιρίων.
Οι γραμμές μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να είναι εναέριες και υπόγειες. Από τις υπόγειες γραμμές δημιουργούνται στον περιβάλλοντα χώρο μόνο μαγνητικά πεδία.
Όρια έκθεσης του πληθυσμού στην Ελληνική Νομοθεσία – Συχνότης 50Hz.


Ένταση Ηλεκτρικού Πεδίου (Ε)


5 KV/m

Mαγνητική Επαγωγή (Β)

100 μΤ



Τιμές ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων εναέριων γραμμών σε ύψος 1,5 μ.
(Στοιχεία Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας)



Ένταση Ηλεκτρ. Πεδίου
Ε (KV/m)
Mαγνητική
Επαγωγή
Β (μΤ)

Γραμμές 400 KV

Κάτω από αγωγούς
2-4
1-4
25 μ. παραπλεύρως
0,2-0,5
0,5-2

Γραμμές 150 KV

Κάτω από αγωγούς
0,5-2
0,3-2
25 μ. παραπλεύρως
0,05-0,3
0,05-0,2

Γραμμές  20 KV

Κάτω από αγωγούς
0,2
0,2-0,5
25 μ. παραπλεύρως
0,01-0,02
0,01-0,05

Οι εναέριες γραμμές χαμηλής τάσης δημιουργούν πολύ μικρά ηλεκτρικά πεδία. Τα μαγνητικά πεδία ανέρχονται σε μερικά μΤ πλησίον των αγωγών και είναι αμελητέα σε απόσταση μερικών μέτρων. Τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία γύρω από τους υποσταθμούς σχηματίζονται από τις γραμμές που συνδέονται προς αυτούς και όχι από τους μετασχηματιστές και τον υπόλοιπο εξοπλισμό
Επιπτώσεις
Τα μαγνητικά πεδία ιδιαίτερα χαμηλών συχνοτήτων επάγουν ηλεκτρικά πεδία και ρεύματα στο σώμα. Εάν τα πεδία αυτά είναι ισχυρά, προκαλείται νευρική και μυϊκή διέγερση και μεταβολή στη λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος. Μεγάλου μεγέθους μεταλλικά αντικείμενα ευρισκόμενα  εντός του ηλεκτρικού πεδίου μπορούν να φορτιστούν με αρκετά υψηλή τάση και, εάν δεν είναι γειωμένα, να προκα