Elektrienergia tootmine

Sissejuhatus
Energia- ja elektrisüsteemid
Elektrienergia tootmine
Elektrijaamade liigid
Kütustpõletavad elektrijaamad
Tuumaelektrijaam
Hüdroelektrijaam
Kordamisküsimused
Kasutatud kirjandus
 
 
 
 
 
 

 

Energia- ja elektrisüsteemid

Elektrienergiat toodetakse, edastatakse ja tarbitakse tänapäeval suurtes ühendsüsteemides, mis toimivad ühtse tervikuna. Süsteemi üksikute osade ja elementide vahel on tihe side.

Joonis 1. Elektrisüsteem.

Allikas: http://www.energia.ee/

 

Tuleb teha vahet energia- ja elektrisüsteemi vahel:

Energiasüsteem on elektrijaamade, elektrivõrkude ja elektritarbijate (elektrisüsteemi koormus) ühendus. Neile lisanduvad elektrijaamadega seotud soojusvõrgud ja -tarbijad. Energiasüsteemi elektriline osa moodustab elektrisüsteemi (joonis 2), mille üheks olulisemaks osaks on elektrivõrk (joonis 3).

Joonis 2. Energiasüsteemi põhielemendid.

Allikas: Elektroenergeetika põhimõisted, M. Meldorf, K. Möller, P. Raesaar, E. Tiigimägi; Tallinn 1995 Tallinna Tehnikaülikool, Elektroenergeetika instituut

 

Joonis 3. Elektrisüsteemi põhielemendid.

Allikas: Elektroenergeetika põhimõisted, M. Meldorf, K. Möller, P. Raesaar, E. Tiigimägi; Tallinn 1995 Tallinna Tehnikaülikool, Elektroenergeetika instituut

 

Energiasüsteemi ülesehituspõhimõte (ilma soojusvõrkudeta) on esitatud joonisel 4. Energiasüsteemi elektrijaamad on ühendatud süsteemi põhivõrku, mis tavaliselt talitleb pingel 220…500 kV (Eestis 110…330 kV, kusjuures sellesse kuuluvad ka 35 kV merekaabelliinid mandri ja Saaremaa vahel).

Põhivõrgu alajaamad toidavad regioonide jaotusvõrke, mis talitlevad tavaliselt pingel 35…110 kV (Eestis 15, 20 või 35 kV). Regioonivõrgu alajaamadest saavad toidet linnade, ettevõtete ja maakohtade kõrgepingelised jaotusvõrgud, mis tavaliselt talitlevad pingel 6…20 kV (Eestis 6 või 10 kV).

Kohaliku jaotusvõrgu alajaamad toidavad kohalikke alajaamu, mille sekundaarpinge on tavaliselt 400…690 V (Eestis 230 või 400 V). Tarbijate elektrivarustuse suurema töökindluse saavutamiseks on kõrgepingeliinid tavaliselt dubleeritud ja/või moodustavad kinniseid kontuure (suletud võrgu), mistõttu võrgu mingi ühe liini väljalangemine ei too endaga tavaliselt kaasa võrgu alajaamade väljalülitumist ega tarbijate elektrivarustuse katkemist.

Joonis 4. Elektrisüsteemi struktuurskeem

1 - elektrijaam;

2 - energiasüsteemi põhivõrk;

3 - põhivõrgu alajaam;

4 - regiooni jaotusvõrk;

5 - regioonivõrgu alajaam;

6 - linna, maakoha või ettevõtte kohalik jaotusvõrk;

7 - kohaliku võrgu alajaam;

8 - madalpingevõrk.

Allikas: Sissejuhatus energiatehnikasse, Endel Risthein, Tallinna Tehnikaülikool, Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut, Tallinn, 2007

 Arvestades asjaolu, et Eesti põhivõrk talitleb pingel 110...330 kV, Eesti elektrisüsteemi skeem näeb välja järgmiselt (joonis 5):

Joonis 5. Eesti elektrisüsteemi skeem.

Allikas: Jaotusvõrgud, M. Meldorf, H. Tammoja, Ü. Treufeldt, J. Kilter; TTÜ kirjastus, 2007

 

Otstarbe järgi võib elektrivõrke liigitada süsteemi-, ülekande- ja jaotusvõrkudeks (joonis 5).

Süsteemivõrk on tavaliselt ülikõrgepingevõrk, mis ühendab elektrisüsteeme ja suuri elektrijaamu. Ülekandvõrkude vahendusel kantakse elektrienergia üle suurematesse alajaamadesse (tarbimiskeskustesse). Elektrienergia jaotamise funktsiooni täidavad jaotusvõrgud, mis edastavad elektrienergiat suurtest toitealajaamadest tarbijateni.

Eesti elektrivõrkude nimipinged on toodud tabelis 1. Selles tabelis elektrivõrgud on liigitatud nimipinge alusel. Elektrivõrgu nimipinge on pinge, millele võrk on ettenähtud. Peale nimipinge iseloomustatakse võrke ka talitluspingega. Võimaliku tööpingevahemiku määravad

kindlaks võrgus lubatav suurim ja vähim talitluspinge. Talitluspinge hulka ei loeta siirdepingeid ja pinge ajutisi kõikumisi.

Seadme suurim lubatav kestevpinge on elektrivõrgu suurima talitluspinge selline väärtus, millel seadmeid veel lubatakse kasutada.

 

Tabel 1. Eesti elektrivõrkude nimipinged

Elektrivõrgu liik

Nimipinge Un, kV

Seadme suurim lubatav kestevpinge (IEC 60038) Umax, kV

Madalpingevõrgud

≤ 1, enamasti 230/400 V

---

Keskpingevõrgud

3

3,6

6

7,2

10

12,0

15

17,5

20

24,0

35

40,5

Kõrgepingevõrgud

110

123

220

245

Ülikõrgepingevõrgud

330

363

 

Maailmas kasutatakse keskpinge-jaotusvõrkudes mitmesuguseid nimipingeid. Standardi IEC 60038 kohased keskpingevõrgu nimipinged on tabelis 2. Jada 1 pingeid kasutatakse maades, kus sagedus on 50 Hz, jada 2 pingeid aga sagedusel 60 Hz. Jada 1 nimipinged on kahes loendis. Eestis on kasutusel esimese jada teine loend.

 

Tabel 2. Rahvusvaheliste standardite kohased nimipinged

Jada 1

3,3

6,6

11

 

 

 

 

22

 

33

 

 

3

6

10

 

 

 

15

20

 

 

 

35

Jada 2

4,16

 

 

12,5

13,2

13,8

 

 

24,9

 

34,5

 

 

Eesti energiasüsteemi elektrijaamade paigutus, põhivõrgu liinid pingega 330 kV ja nendega ühendatud alajaamad on näidatud joonisel 6. Süsteemi omapärasuseks võib lugeda seda, et selle suurimad elektrijaamad paiknevad riigi kirdepiiri lähedal, suurimad tarbijad (sealhulgas Tallinn) aga riigi lääneosas, mistõttu elektrienergiat tuleb edastada suhteliselt kaugele.

 

C:\Users\natalja.tsurkina\Desktop\Eesti_110-330_kV_elektrivork.jpg 

Joonis 6. Eesti 110-330 kV energiasüsteemi suurimad elektrijaamad ja võrgud.

Allikas: http://elering.ee/vorgu-kaart/

 

Suurimad elektrijaamad Eesti energiasüsteemis on:

·     Eesti elektrijaam 1610 MW;

·     Balti elektrijaam 839 MW;

·     Iru soojus- ja elektrijaam 190 MW;

·     Kohtla-Järve elektrijaam 39 MW.

Elektrienergiat kannab Eestis üle ettevõte OÜ Elering (endine OÜ Põhivõrk). Elektrienergia jaotamisega tegeleb OÜ Jaotusvõrgu kõrval veel muidki ettevõtteid (Fortum, Narva Elektrivõrgud jt).

Eesti energiasüsteem on 330-kV liinide kaudu ühendatud Läti, Leedu ja Venemaa energiasüsteemiga. Venemaa, muud SRÜ riigid ja Balti riigid moodustavad omavahel sünkronismis talitleva energiasüsteemide kompleksi.

Eesti elektrisüsteem ühendab omavahel Eestis paiknevad elektrijaamad, võrguettevõtjad ning elektritarbijad. Eesti elektrisüsteem omakorda kuulub suurde sünkroonselt töötavasse ühendsüsteemi BRELL, mille moodustavad Eestiga vahelduvvooluliine pidi ühendatud naaberriigid Läti ja Venemaa ning omakorda nende naabrid Leedu ja Valgevene.

Eesti elektrisüsteemi põhivõrgu osa Eestis koosneb:

  • 1540 kilomeetrist 330 kV liinidest

  • 184 kilomeetrist 220 kV liinidest

  • 3476 kilomeetrist 110 kV liinidest

  • 61 kilomeetrist 35 kV liinidest

  • 151 alajaamast

Kolme 330 kV liiniga on Eesti ühendatud Venemaaga (kaks liini läheb Narvast St. Peterburgi ja Kingiseppa ning üks liin Tartust Pihkvasse), Läti elektrisüsteemiga ühendab meid kaks 330 kV liini (üks on Tartu ja Valmiera, teine Tsirguliina ning Valmiera vahel). Soomega ühendab Eestit Harku-Espoo 150 kV alalisvoolukaabel.