Elektrisches Energieübertragungssystem

Stromübertragung ist die Massenbewegung elektrischer Energie von einer Erzeugungsstation (z. B. einem Kraftwerk) zu einem Umspannwerk. Die miteinander verbundenen Leitungen, die diese Bewegung ermöglichen, bilden das Übertragungsnetz. Dies unterscheidet sich von der lokalen Verkabelung zwischen Hochspannungsumspannwerken und Kunden oft als Stromverteilung bezeichnet. Das Übertragungs- und Verteilungsnetz ist der Teil der Stromlieferung, der als Netz bekannt ist.Eine effiziente Energieübertragung über große Entfernungen erfordert hohe Spannungen.Dies reduziert Verluste durch hohe Ströme. Übertragungsleitungen verwenden Wechselstrom (AC) oder Gleichstrom (DC).Der Spannungspegel ändert sich mit dem Transformator. Die Spannung wird für die Übertragung angehoben und dann für die lokale Verteilung heruntergesetzt.

Großflächige synchrone Netze, die in Nordamerika als 'Verbindungen' bezeichnet werden, verbinden Generatoren direkt, um vielen Verbrauchern Wechselstrom mit der gleichen relativen Frequenz bereitzustellen.In Nordamerika gibt es vier Hauptverbindungspunkte: West, East, Quebec und Texas.Ein Netz verbindet den größten Teil Kontinentaleuropas.In der Vergangenheit gehörten Übertragungs- und Verteilungsleitungen häufig demselben Unternehmen, aber ab den 1990er Jahren deregulierten viele Länder die Strommärkte, was dazu führte, dass separate Unternehmen für Übertragung und Verteilung zuständig waren.

System

Die meisten nordamerikanischen Übertragungsleitungen sind dreiphasige Hochspannungs-Wechselstromleitungen, obwohl Eisenbahnelektrifizierungssysteme manchmal einphasige Wechselstrom-Technologie verwenden, um die Effizienz über größere Entfernungen (normalerweise Hunderte von Kilometern) zu steigern. Hochspannungs-Gleichstrom (HGÜ) Die Technologie wird auch für Unterwasserstromkabel (normalerweise länger als 50 Kilometer) und für den Stromaustausch zwischen nicht miteinander synchronisierten Netzen verwendet.HGÜ-Verbindungen stabilisieren Energieverteilungsnetze, wo plötzliche neue Lasten oder Ausfälle in einem Teil des Netzes ansonsten zu Synchronisationsproblemen und Kaskadenausfällen führen könnten.Strom wird mit Hochspannung übertragen, um Energieverluste zu reduzieren, die über große Entfernungen auftreten. Strom wird normalerweise über Freileitungen übertragen. Die unterirdische Stromübertragung ist mit erheblich höheren Installationskosten und größeren betrieblichen Einschränkungen verbunden, reduziert jedoch die Wartungskosten.Unterirdische Übertragung ist häufiger in städtischen Gebieten oder umweltsensiblen Gebieten.

Elektrische Energie muss im Allgemeinen im gleichen Maße erzeugt werden, wie sie verbraucht wird. Um sicherzustellen, dass die Erzeugung eng an die Nachfrage angepasst ist, ist ein komplexes Steuerungssystem erforderlich. Wenn das Angebot die Nachfrage übersteigt, kann dieses Ungleichgewicht dazu führen, dass Kraftwerke und Übertragungseinrichtungen automatisch abgeschaltet oder abgeschaltet werden nach unten, um Schäden zu vermeiden.Im schlimmsten Fall könnte dies zu einer Kaskade von Abschaltungen und großflächigen Stromausfällen führen.Der Nordosten der Vereinigten Staaten war 1965, 1977, 2003 und der Rest des Landes 1996 und 2011 mit Stromausfällen konfrontiert. Stromübertragungsnetze sind mit regionalen, nationalen oder sogar kontinentalen Netzen verbunden, indem im Falle solcher Ausfälle mehrere redundante Notstrompfade bereitgestellt werden .Das Übertragungsunternehmen bestimmt die maximale zuverlässige Kapazität jeder Leitung (normalerweise weniger als ihre physikalische oder thermische Grenze), um sicherzustellen, dass Reservekapazität verfügbar ist, wenn ein anderer Teil des Netzwerks ausfällt.