Electriciteit
Transport, verdeling en distributie
Netwerk
Root server » TechTalk » Electriciteit » Wisselspanning » Electriciteitsnet

We leggen hier eenvoudig uit hoe de emectriciteit getransporteerd wordt van de producent naar de verbruiker.
-

-

Het electriciteitsnet bestaat uit een deel transport en een deel distributie. We hebben hoogspanning (bijvoorbeeld 380kV), middenspanning (36 en 70kV) en laagspanning (230/400V).

De verdeling gebeurt driefasig, met als voordeel dat het ogenblikkelijk vermogen altijd constant is. Daalt de spanning over een fase, dan stijgt die over een andere fase, waarbij het ontwikkeld vermogen altijd constant blijft. Voor bepaalde toepassingen is dit zeer belangrijk. Bij een monofasig netwerk heeft het vermogen een trilling van tweemaal de netfrekwentie, daarom wordt monofasé niet meer gebruikt voor vermogens boven de 2kW.

Transportnetwerk

De groten stroomproducenten zoals kerncentrales (als die werken), grote thermische centrales, windmolenparken op zee, in de praktijk alles wat meer dan 100MW levert... geven hun vermogen af via het transportnetwerk (spanning van 50 à 400kV, in België werken we met spanningen van 150 à 380kV).

Het transportnetwerk bestaat uit mazen zodat de verdeling altijd kan gebeuren, zelfs als een lijn onderbroken is. Het transportnetwerk is internationaal zodat er vermogen van één land naar een ander land gestuurd kan worden.

Indien het transportnetwerk onderbroken is op punt A, dan kan de electriciteit nog altijd vloeien van de producent naar de gebruikers.

Men gebruikt zowel kabels (ondergronds) als lijnen (bovengronds) met een voorkeur voor lijnen omdat er minder verliezen zijn. De kabels en de lijnen hebben een impedantie, waardoor het niet meer interessant is om electriciteit over lange afstanden te vervoeren. De grens is sneller bereikt met ondergrondse kabels.

Bovengrondse lijnen hebben een verschillende impedantie naargelang de lijn aan de binnenkant of de buitenkant van de paal loopt. Het is nodig de stroomgeleiders volgens een welbepaald plan te swappen om ervoor te zorden dat de stroomgeleiders over de volledige afstand dezelfde impedantie hebben. Op de foto hebben we een swap tussen twee lijnen (links) en een swap over drie lijnen rechts.

Verdelingsnetwerk

Op een lager niveau hebben we het verdelingsnetwerk, die min of meer uitgebreid kan zijn naargelang de historische situatie. Dit netwerk zorgt voor de stroomverdeling binnne een regio. Dit netwerk kan een gesloten lus vormen of niet. Links boven hebben we een gesloten netwerk, in het midden een lineair netwerk. Dit netwerk is echter wel gesloten via het transportnetwerk. Indien er een onderbreking in het netwerk is op punt B, dan kunnen alle aftappunten op dit netwerk stroom krijgen, ofwel via een transfo links ofwel via een transfo rechts.

In de praktijk blijft het verdelingsnetwerk open indien die reeds via het transportnetwerk gesloten is: de onderbreking op punt B blijft bewust open om hoge egalisatiestromen te vermijden (dit netwerk op een lagere spanning is daarvoorniet geschikt).

Kleine producenten worden op dit netwerk aangesloten. Dit zijn producenten tot ongeveer 100MW: windmolenparken op land, kleine centrales, enz. De spanning op dit netwerk gaat van 30 à 150kV (30, 36 en 70kV in België)/

Elia is verantwoordelijk voor het transport en verdelingsnetwerk in België (dit is één van de nog overgebleven federale bevoegdheden). Elia zorgt voor het onderhoud van het hoogspanningsnetwerk, regelt de stromen in het netwerk en zorgt dat de produktie en het verbruik in evenwicht zijn.

Distributienetwerk

Dit netwerk zorgt voor de stroomverdeling aan de gebruikers (zowel industrie als particulieren) en bestaat uit twee delen: een middenspanningsdeel (tot 50kV) en een laagspanningsdeel. De middenspanning bedraagt 36kV in België, de spanning wordt in onderstations verder verlaagd tot 11 en 6kV. In de wijken zorgt een buurttransformator voor de laagspanning voor de residentiele klanten.

In tegenstelling met het transportnetwerk heeft het distributienetwerk een boomstruktuur. Zelfs als een lijn uit twee transformatoren gevoed kan worden zoals de 36kV-lijn Oostende-Zeebrugge, dan toch zorgt men voor een onderbreking halverwege om egalisatiestromen te vermijden. De onderbreking kan desnoods ongedaan gemaakt worden als er door werkzaamheden of een ongeval ergens anders een onderbreking is ontstaan, zodat de volledige zone toch spanning kan krijgen. Niet alle distributienetwerken hebben zo'n beveiliging.

Het laagspanningsnetwerk volgt het stratenplan om alle gebruikers van stroom te voorzien. De residentiele gebruikers en de kleine bedrijven worden gevoed via het laagspanningsnet. Ze kunnen een beperkte produktie hebben (zonnepanelen of kleine windmolens). De produktie moet beperkt zijn.

Grote stroomverbruikers worden op het middenspanningsnet aangesloten (doorgaans 36kV, maar lagere of hogere spanningen zijn mogelijk). Dit zijn grote fabrieken, hospitalen, legerbasissen en dergelijke. Sommige sites hebben eigen generatoren die ingezet kunnen worden in bepaalde omstandigheden:

  • Om het eigen piekverbruik te beperken (peak shaving). De generator wordt enkel gebruikt als het eigen verbruik tijdelijk boven de limiet geraakt (waardoor de consument een extra kost moet betalen). De werking is interessant als de generatorenmet rest-brandstoffen gevoed kunnen worden, bijvoorbeeld hoogovengas of cokesgas bij staalfabrieken.

  • Als noodgenerator bij een stroomonderbreking (militaire basissen, hospitalen). De genrator werkt hier in eilandbedrijf en wordt weer uitgeschakeld als de spanning terug gekeerd is.

  • Om permanent energie op het net te steken, dit is bijvoorbeeld het geval bij een bedrijf met een grote hoeveelheid zonnepanelen of een bedrijf die aan co-generatie doet (de restwarmte van productieprocessen wordt bijvoorbeeld gebruikt om energie op te wekken).
Generatoren van welk type ook mogen geen energie steken in een uitgeschakeld netwerk (stroompanne). Zou een generator dat wel doen, dan wordt het terug normaal inschakelen van de voedingsspanning onmogelijk gemaakt (het lokaal netwerk met de generator en het distributienetwerk zijn immers niet gesynchroniseerd).

Het distributienetwerk wordt beheerd door intercommunales, in Vlaanderen is dat Fluvius (die ook voor de gasverdeling zorgt). Als consument heb je geen contact met de intercommunale: je hebt een contract met een bedrijf zoals Engie die voor de afhndeling zorgt.

Gelijkspanning of wisselspanning?

Men gebruikt opnieuw gelijkspanning voor de stroomverdeling over lange afstanden, het algemeen electriciteitsnetwerk is echter altijd wisselspanning. Als een producent gelijkspanning levert (zonnepanelen) dan moet de spanning eerst omgezet worden.

Spanningsstabilisatie

De spanningsstabilisatie gebeurt op verschillende plaatsen in het netwerk.
  1. We hebben een eerste regeling aan de generator zelf via de bekrachtiging. Indien de alternator overbekrachtingd is, dan zal ie extra reaktief vermogen aan het net leveren, waardoor de netspanning zou stijgen. De correctie is zeer snel en gebeurt in minder dan een seconde. Een alternator kan de spanning van het volledig electriciteitsnet niet wijzigen.

  2. De correctie gebeurt ook op een tweede manier, op een aantal knooppunten die significant zijn voor de netspanning. De correctie is een gemiddelde van de correctiewaarden in de verschillende knooppunten. De regeling gebeurt trager (ongeveer een minuut) om instabiliteit te voorkomen.

  3. En dan is er nog een correctie op de overgang van het transportnetwerk en distributienetwerk, door middel van een regeltransformator met lastschakelaar (OLTC: on load tap changer).

    Een lastschakelaar heeft bijvoorbeeld 17 tappen (8 naar boven en 8 naar beneden) met een stapgrootten avn 0.625% zodat de spanning aan secundaire zijde met 5% gewijzigd kan worden. Het schakelen gebeurt enkel als het verschil groot genoeg is en meer dan een minuut duurt (om transients op te vangen). De spanning wordt aan secundaire zijde gemeten (distributienetwerk) en aan primaire zijde geregeld. Omdat dergelijke transformatoren zeer duur zijn, worden ze enkel gebruikt in grote transormatoren op de overgang naar het distributiennetwerk.

Je kan hier een interactieve kaart van de stroomverdeling raadplegen (transport, verdeling en distributie van 36kV en hoger). Er is extra informatie over ieder knooppunt. De mazen van het net zijn historisch gegroeid en er zijn enkele belangrijke aders op 380kV. Op de kaart zie je enkele interessante fenomenen.

  • De kabels naar de verschillende windmolenparken in de noordzee zijn goed zichtbaar, en je kan ook de individuele windmolens tellen (tweede foto)

  • Let op de 380kV leiding naar de waterval van Coo. De spaarbekkens worden gebruikt om energie tijdelijk op te slaan tijdens de daluren en weer vrij te geven tijdens de piekuren. De centrale kan het vermogen van een schijf van een kerncentrale opnemen of afgeven (ongeveer 1Gw).

  • De militaire basis van Zeebrugge heeft zijn eigen hoogspanningscabine op 36kV

  • Je ziet ook het HVDC electriciteitsnet in het rood. Dit is een lijn tussen België en het Verenigd Koninkrijk. Voor dergelijke lange afstanden moet men overgaan op gelijkspanning (minder verliezen in de ondergrondse kabels). Daarbij komt nog dat het engels electriciteitsnet niet gesynchroniseerd is met het continent (waardoor je in ieder geval verplicht bent via gelijkspanning te werken. De gelijkspanning wordt aan het net gekoppeld in de buurt van Zeebrugge (station Nemo).

Grote stroomverbruikers (250kW tot 10MW) worden op het distributienetwerk aangesloten via een eigen transformatiecabine. Hieronder kan je het schema vinden van de transformatiecabine in de basis. Het onderhoud gebeurt door personeel van Engie.

De stroomtoevoer gebeurt via twee 36kV lijnen. Er zijn drie transformatoren 36/6kV. In een anatal gebouwen wordt de 6kV dan omgezet naar laagspanning 400/230V (driefasig met neutre). Als je het schema volgt, dan merk je dat een deel van de installatie een lus vormt. Het is niet omdat er een lus aa,gelegd werd, dat de lus ook gesloten moet zijn.

De basis beschikt eveneens over een noodaggregaat.

We hebben hier te maken met een NATO basis, zodat men ook een 60Hz netwerk heeft. Het 60Hz netwerk wordt gevoed uit drie roterende omvormers die 6.3kV leveren. De spanning wordt lokaal omgezet naar 450V 60Hz (driefasig zonder neutre).

Men gebruikt een tussenspanning van 6kV of 6.3kV omdat de basis redelijk uitgestrekt is en er zware verbruikers zijn (scheepslift, schepen,...). Een mijnenveger heeft een maximaal verbruik van 160kW op 450V. Met een niet al te gunstig arbeidsfactor komt dit overeen met een stroom van 250A per schip.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's

-