System elektroenergetyczny (SEE)

SEE  jest  zdefiniowany  jako  zbiór  urządzeń  przeznaczonych  do 
wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej, połączonych 
ze sobą funkcjonalnie dla realizacji ciągłej dostawy (do odbiorców) 
energii elektrycznej o odpowiedniej jakości.

1. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU 

ELEKTROENERGETYCZNEGO 

Definicja systemu:
System jest to zespół urządzeń połączonych ze 
sobą w celu wypełnienia z góry zadanej funkcji.

 

 

SEE dzielimy na dwa podsystemy:

a)  Podsystem  wytwarzania,  w  którego  skład 
wchodzą elektrownie, 

 

b)   Podsystem  przesyłowo-rozdzielczy,  w  którego 
skład wchodzą sieci  

  Elementy systemu

Sieci składają się z:

·   linii napowietrznych i kablowych służących do przesyłu energii 
elektrycznej,

·   stacji stanowiących punkty rozdziału i przetwarzania energii 
elektrycznej; 

 

 

Sieci 

elektroenergetyczne

1. Sieci Najwyższych Napięć NN – 

Sieci 

przesyłowe

 (systemowe) o napięciach 220 i 

400 kV  oraz krótki odcinek linii kablowej 
prądu stałego 450 kV w okolicach Słupska. 

         

2. Sieci Wysokich Napięć WN – 110 kV,  

Sieć 

dystrybucyjna i koordynowana sieć 
dystrybucyjna

   

 

 

Sieci elektroenergetyczne

3. Sieci Średnich Napięć SN –  

sieci 

dystrybucyjne

 –          sieci SN o następujących 

napięciach:  6, 10, 15, 20, 30, 60 kV. 

 

4. Sieci niskich napięć nn – 

sieci dystrybucyjne

 

-   do tej grupy zalicza się wszystkie sieci o U

n 

< 1 

kV, są to:  230/400V , 3x500 V, 400/690 V, 3x1000 
V.

 

 

Największą rolę w systemie krajowym pełni Operator Systemu
Przesyłowego (OSP) – będący obecnie w strukturach 
organizacyjnych
Polskich Sieci Elektroenergetycznych (PSE) SA.
 
Podstawowym zadaniem OSP jest prowadzenie ruchu sieci 
przesyłowej oraz
koordynowanie ruchu sieci dystrybucyjnej, głównie 110 kV w 
sposób
zapewniający bezpieczną pracę systemu elektroenergetycznego.
 
W przedsiębiorstwach dystrybucyjnych na terenie ich działania, 
podobną rolę
w zakresie sieci rozdzielczych pełnią Operatorzy Systemów
Rozdzielczych (OSR). 

OSP

 

 

  Elementy systemu

Jednostka wytwórcza - zespół urządzeń 
tworzących niezależny ciąg technologiczny, 
mogący samodzielnie wytwarzać energię 
elektryczną.

Jednostki wytwórcze dzielą się na: tradycyjne 
węglowe, jądrowe, gazowe, na paliwa płynne oraz 
ostatnio szybko rozwijające się jednostki oparte 
na odnawialnych źródłach energii: wodne, 
wiatrowe, słoneczne, na biomasę i inne.

 

 

Powierzchnia

312 679 km2

Liczba mieszkańców

38,2 mln

Gęstość  zaludnienia

122 os/km2

Produkcja energii 
elektrycznej 

163,5 GWh

Produkcja energii 
elektrycznej na 1 
mieszkańca 

4 244 kWh

Polska w roku 2011 - dane ogólne

 

 

Struktura produkcji energii elektrycznej w elektrowniach krajowych, 
wielkości wymiany energii elektrycznej z zagranicą i krajowe zużycie 
energii elektrycznej w latach 2009-2011 [GWh]. 

 

 

Cechą charakterystyczną SEE jest rozległość terytorialna, obejmuje 
on  
najczęściej całe państwo. Wielkie odległości w przypadku państw 
wielkich obszarowo takich jak: Rosja, Kanada, USA, Australia, 
Brazylia, zmuszają do intensywnych prac badawczych z dziedziny 
techniki przesyłu energii elektrycznej na wielkie odległości w tym w 
szczególności nad przesyłem prądem stałym.

Z drugiej strony pojawienie się i coraz szybszy rozwój 
rozproszonych i
odnawialnych źródeł energii o stosunkowo niewielkich mocach 
może w przyszłości prowadzić do powstania małych niezależnych, 
lokalnych systemów elektroenergetycznych.

Powiązania systemów

 

 

Elektroenergetyka wyszła już poza granice poszczególnych państw, 

  łączy grupy państw, a   nawet całe kontynenty.  

Korzyści  :

  mniejsza wartość koniecznej rezerwy mocy,  
  możliwość uzyskania szybkiej mocy interwencyjnej  
 wzajemne  zasilanie  odbiorców  umiejscowionych  w  strefach 

przygranicznych  

• pobieranie opłat za tranzyt energii,

Powiązanie krajowego SEE z systemami 

europejskimi 

 

 

         Systemy Europejskie

System   UCPTE, obejmuje Europę  od naszej wschodniej granicy 
po    Portugalię,  oprócz  korzyści  wynikają  z  tego  obowiązki,  z 
których 

podstawowym 

jest 

konieczność 

utrzymania 

częstotliwości na poziomie 50 Hz. 

Aby utrzymać wymagany poziom częstotliwości przy 
zmieniającym się obciążeniu, konieczny jest zapas mocy w 
systemie, dla Polski zapas ten wynosi 2000 MW/Hz

   równomierne obciążenie długich linii wschód – zachód  
  połączenie systemów zasilanych przez różne typy elektrowni,  

Powiązanie krajowego SEE z systemami 

europejskimi 

 

 

Kraje należące do UCTE

 

 

Częstotliwość bazowa w poszczególnych 

miesiącach   

 

 

 

Połączenie Polski z krajami sąsiednimi:

  z Niemcami: 2 linie 220 kV x 2 tory, 1 linia 400 kV,
  z Czechami: 2 linie 400 kV, 2 linie 220 kV,
   ze Słowacją: 1 linia 400 kV,
 z Białorusią: 1 linia 220 kV (Białystok – Roś) przesyłająca moc 60-90 MW 

na teren wydzielony,

       z Ukrainą: 1 linia 220 kV (Dobrotvor – Zamość) o mocy przesyłowej 

130-180  MW;  jest  to  linia  wydzielona    pracująca  na  system  Polski,    linia 
750 kV – wyłączona  od 1994 r.

 

 

Wymiana energii elektrycznej z zagranicą w 2011 

roku - przepływy fizyczne [MWh] 

 

 

Do największych i najciekawszych systemów elektroenergetycznych 
w UCTE
należą systemy: Francji, Niemiec, Włoch i Hiszpanii. 

Francja ma zainstalowane ponad 462,8 GW mocy wytwórczych w 
elektrowniach jądrowych, produkuje się w nich 79,4% energii. Jest to 
największy udział elektrowni jądrowych w całkowitej produkcji 
energii elektrycznej na świecie. System przesyłowy Francji jest 
połączony czternastoma liniami 220kV i szesnastoma liniami 380kV 
z systemami Belgii, Luxemburga, Szwajcarii, Włoch, Danii i Hiszpanii.
W Niemczech jest ponad 500 wytwórców energii elektrycznej. 
Wytwarzanie
energii elektrycznej jest oparte w 30% na energii jądrowej, 59% węglu, 
w 7% na
gazie.   Niemcy mają silne powiązania systemu elektroenergetycznego 
z systemami sąsiadów. Tworzą je 28 linii 220kV i 26 linii 380 kV. 4 z 
tych linii łączą Niemcy z Polską. Niemcy są największym konsumentem 
energii elektrycznej w UCTE

 

 

We Włoszech produkcja energii elektrycznej jest oparta w 
16,8% na elektrowniach wodnych i w 
80% na elektrowniach cieplnych (15% węgiel, 32% gaz i 53% na 
mazut).   
W 1987 r. zamknięto jedyną we Włoszech elektrownię atomową. 
Włosi importują 13% energii elektrycznej, głównie z Francji.
System elektroenergetyczny Włoch jest połączony z systemami 
sąsiadów 12  linii 220 kV i 6 linii 380 kV.

W Hiszpanii produkcja energii elektrycznej jest oparta w 61% na 
elektrowniach
cieplnych konwencjonalnych, w 25% na elektrowniach atomowych i w 
13,8%
elektrowniach wodnych.   System elektroenergetyczny Hiszpanii jest 
połączony 2-ma liniami 220 kV i 6-cioma liniami 380 kV z systemami 
krajów sąsiadujących.

 

 

         ELEKTROWNIE CIEPLNE

Elektrownia  cieplna  jest  to  zakład  produkujący  energię  elektryczną  na 
skalę  przemysłową  wykorzystując  do  tego  celu  paliwa  organiczne  tzw. 
elektrownia  konwencjonalna  lub  paliwa  rozszczepialne  tzw.  elektrownia 
jądrowa.

1. W zależności od paliwa i czynnika roboczego elektrownie cieplne 
dzielimy na:
a)    elektrownie  parowe  klasyczne  (konwencjonalne)  –  paliwem  jest 

węgiel  lub  olej  opałowy,  czynnikiem  roboczym    jest  para  wodna 

napędzająca turbinę parową,
b)   elektrownie  parowe  jądrowe  –  źródłem  ciepła  jest  proces 

rozszczepienia  paliw  jądrowych    w  reaktorze,  czynnikiem  roboczym  jest 

para wodna napędzająca turbinę parową,
c)   elektrownie  gazowe  –  paliwem  jest  gaz,  czynnikiem  roboczym  są 

spaliny gazu 
      napędzające turbinę gazową,
d)  elektrownie spalinowe – silnik Diesla, napędza generator.

Klasyfikacja elektrowni  

 

 

B.    ELEKTROWNIE WODNE

a)       elektrownie  przepływowe  –  Włocławek, 
Dębe

b/   elektrownie zbiornikowe – Solina, 

c/  elektrownie pompowe  - (zwane szczytowo – 
pompowymi).

2. W zależności od rodzaju nośnika energii 
finalnej elektrownie cieplne dzielimy na:
a)  kondensacyjne – produkują tylko energię 
elektryczną,
b) elektrociepłownie – produkcja energii 
elektrycznej i energii cieplnej w tzw. układzie 
skojarzonym.

Klasyfikacja elektrowni  

 

 

 Elektrownie pracujące równolegle i dostarczające do systemu 
energię elektryczną można podzielić na trzy grupy w zależności 
od ich udziału w pokrywaniu obciążenia występującego w 
systemie elektroenergetycznym: 

1)    podstawowe  –  dostarczają    do  SEE  przeważającą  część  energii 
elektrycznej  i  pracują    przez  większość  dni  w  roku  z  pełną  mocą, 
powinny  to  być  elektrownie  o  największej  sprawności,  duże, 
nowoczesne,  dla  których  roczny  czas  wykorzystania  mocy 
zainstalowanej  P

i

  wynosi  T

i 

>5000  h/a,    jako  podstawowe  pracują 

zazwyczaj:

     elektrownie na węgiel brunatny,
     elektrownie na węgiel kamienny – najnowocześniejsze,
     elektrownie jądrowe,
     elektrownie wodne przepływowe,
 

Praca elektrowni w systemie 

elektroenergetycznym 

 

 

2)    podszczytowe – o rocznym czasie wykorzystania mocy 
zainstalowanej 

                                 2000 < T

i

 < 5000 h/a, uruchamiane 1 lub 2 razy 

na dobę:

     elektrownie cieplne przystosowane do częstych rozruchów,
      elektrownie  zbiornikowe  –  o  krótkim  czasie  napełniania 

zbiorników.

3)      szczytowe  –  o  rocznym  czasie  wykorzystania  mocy 
zainstalowanej T

i

 < 2000 h/a,

       uruchamiane lub obciążane w pełni tylko na okres szczytowego 
obciążenia każdej

       doby:

     elektrownie wodne pompowe i zbiornikowe,
     elektrownie z turbinami gazowymi,
      bloki  elektrowni  cieplnych  specjalnie  dostosowane  do  częstych   

uruchomień.

Praca elektrowni w systemie 

elektroenergetycznym 

 

 

Wobec  braku  możliwości  magazynowania  energii  elektrycznej 
elektrownie  muszą  dostosować  swoją  pracę  tzn.  ilość  wytwarzanej 
mocy  do  zmian  zapotrzebowania  mocy  występujących  w  SEE  w 
ciągu doby, tygodnia, miesiąca, roku.

 

Dobowa 
zmienność 
obciążeń  całego 
systemu 

jest 

wynikiem 
nakładania 

się 

zapotrzebowania 
charakterystyczn
ych 

grup 

odbiorców 

i 

zależy  od  dnia 
tygodnia, 

pory 

roku,  zwyczajów 
ludności, 
ewentualnie 
innych 
czynników 

jak 

np. 
zachmurzenie, 
pogoda itp….  

Dobowa zmienność obciążeń

 

 

Elektrownie konwencjonalne

Ze wszystkich typów elektrowni te opalane węglem mają największy 

negatywny  wpływ  na  środowisko  oddziałując  materialnie  i 
energetycznie na atmosferę, hydrosferę i litosferę.

Oddziaływanie materialne jest związane z:

   poborem paliwa, wody, powietrza,
   emisją spalin, cząstek stałych,
   zmianami krajobrazu.
Największym  zagrożeniem  dla  środowiska  są  produkty  spalania 

węgli do których należą:

         spaliny  zawierające  popiół,  tlenki  azotu,  siarki,  węgla  (NO

x

, 

SO

x

, CO

x

) oraz

          aerozoli glinokrzemianów, tlenków metali oraz węglowodorów 

aromatycznych.

        odpady  stałe  –  popiół  lotny  wychwytywany  przez  odpylacze 

spalin oraz żużel. 

       odpady ciekłe – mieszanina żużla i popiołu z wodą oraz ścieki 

Elektrownie a środowisko

 

 

Sposoby ograniczenia ujemnego oddziaływania elektrowni:

1)    - spalanie węgli wzbogaconych o mniejszej zawartości siarki,

2)    - modernizacja procesów wytwarzania energii elektrycznej,

3)    - oczyszczanie spalin,

4)     - oszczędzanie energii.

5)     -wprowadzenie nowych technologii 

          m.in.: zgazowanie węgla, kotły fluidalne

Stosowanie  powyższych  zaleceń  będzie  początkiem  rozwoju 
energetyki z poszanowaniem przyrody

W celu zmniejszenia zagrożenia stosuje się: elektrofiltry do 
odpylania oraz odsiarczanie i odazotowanie spalin.   
Innym zagrożeniem jest podgrzewanie wody i produkcja 
ciepłych zanieczyszczonych ścieków.

Elektrownie konwencjonalne

 

 

Elektrownie wodne

Uważane  są  za  nieszkodliwe,  pełniące  pożyteczną  rolę, 
np.  poprawiają  mikroklimat  i  regulują  warunki 
hydrologiczne  terenu,  jednakże  należy  pamiętać,  że  z 
budową  elektrowni  wiąże  się  wiele  różnych  oddziaływań 
na środowisko.

 

a)  Budowa zbiornika wodnego powoduje:

   erozję dna rzeki przy silnym falowaniu,
    podmywanie  skarp  i  brzegów  np.  przy    pracy 

interwencyjnej,

    podnoszenie poziomu wód podziemnych i podtapianie 

sąsiednich

     okolic.

 

Elektrownie wodne

 

 

b)   Budowa samej elektrowni wymaga przemieszczania 
ogromnych mas ziemi, przesiedleń ludności, zalanie 
niektórych terenów. Te zmiany nie zawsze są 
niekorzystne.

c)  Eksploatacja  już  istniejącej  elektrowni  jest  mało 
uciążliwa dla otoczenia:

   niewielki poziom hałasu,
   mała liczba linii WN,
   nie emitują pyłów i gazów,
   nie podgrzewają wody

Elektrownie wodne

 

 

Elektrownie jądrowe

Działania  na  rzecz  ochrony  środowiska  polegają  na 
zapobieganiu  przedostania  się  na  zewnątrz  produktów 
promieniotwórczych.  Poza  zagrożeniami  radiologicznymi, 
elektrownie są źródłem ciepła odpadowego.

Ochrona  przed szkodliwym oddziaływaniem polega  na 
stosowaniu  barier  ochronnych,    których  zadaniem  jest 
zatrzymanie promieniowania, należą tu:

1.     koszulka ochronna elementu paliwowego

2.     ścianka rurociągu obiegu pierwotnego

3.     obudowa bezpieczeństwa obejmująca obieg pierwotny

4.     osłona biologiczna

5.     budynek

Elektrownie jądrowe

 

 

Ochrona  radiologiczna  polega  na  minimalizacji  czasu 
napromieniowania,  stosowaniu  odpowiednich  osłon  i 
zachowaniu 

odpowiednich 

odległości 

od 

źródła 

promieniowania (dawka promieniowania jonizującego jest 
odwrotnie  proporcjonalna  do  kwadratu  odległości  od 
źródła):

         Promieniowanie  alfa  jest  pochłaniane  już  przez 

kilkucentymetrową  warstwę  powietrza  i  zatrzymywane 
przez skórę człowieka. 
             Również promieniowanie beta jest pochłaniane 
przez kilkumilimetrową warstwę odzieży  i definitywnie 
zatrzymywane przez skórę. 

               Natomiast  promieniowanie  gamma  i 

neutronowe przenikają przez całe ciało człowieka.

Elektrownie jądrowe

 

 

Do  ilościowego  określenia  wpływu  promieniowania 
stosuje  się  m.in.  równoważnik  dawki  H  –  będący 
iloczynem  dawki  D    i  współczynnika  jakości 
promieniowania.

Dopuszczalna 

wartość 

równoważnika 

dawki 

promieniowania  jonizującego,  pochłoniętego  w 
określonym  czasie,  dla  różnych  narządów  i  tkanek 
zmienia się od 0,005 Sv/a (0,5 rem/a) do 0,075 Sv/a 
(7,5 rem/a). 

Siwert  1  Sv  =  1  J/kg  (1  Sv  =  100  rem)  jest 
jednostką 

równoważnika 

dawki 

pochłoniętej, 

uwzględniającą  skuteczność  biologiczną  różnych 
rodzajów promieniowania.

Elektrownie jądrowe

 

 

Człowiek 

jest 

poddawany 

promieniowaniu 

kosmicznemu i ziemskiemu: 

promieniują 

budynki, 

telewizja, 

fosforyzujące 

wskazówki zegarka, 

dawki  promieniowania  pochłania  się  podczas 
diagnostyki  rentgenowskiej,  lecąc  samolotem,  jako 
skutki  prób  z  bronią  jądrową  i  pracy  elektrowni 
jądrowych

Średnioroczna łączna dawka wynosi 0,002-0,003 Sv/a 
(200   300 rem/a). 

Krótkotrwała dawka 0,25 Sv nie daje objawów 
klinicznych, dawka ponad 5 Sv jest dawką 
śmiertelną. 

Elektrownie jądrowe

 

 

  W skład systemu elektroenergetycznego wchodzą:
a. elektrownie
b. sieci elektroenergetyczne
c. kotłownie
d. Odbiorcy

2. Jednostki wytwórcze w elektrowniach dzielą się na:
a. jednostki tradycyjne i jednostki oparte na odnawialnych źródłach energii
b. jednostki wykorzystujące reakcje termojądrowe
c. jednostki wodne, wiatrowe, na biomasę
d. jednostki węglowe, jądrowe, gazowe, na paliwa płynne

3. W skład sieci elektroenergetycznej wchodzą następujące zbiory elementów:
a. odbiorniki
b. stacje elektroenergetyczne
c. generatory
d. linie elektroenergetyczne

4. System elektroenergetyczny charakteryzują następujące parametry:
a. moc szczytowa odbiorców, roczna produkcja energii
b. roczne zużycie paliwa płynnego
c. moc zainstalowana w jednostkach wytwórczych, moc największej jednostki 
wytwórczej
d. roczne zużycie biomasy
e. struktura mocy
 

 

 

5. Strukturę mocy systemu elektroenergetycznego charakteryzuje:
a. moc przesyłana siecią przesyłową
b. straty mocy w sieci elektroenergetycznej
c. sposób pokrywania obciążeń przez elektrownie
d. sumaryczna moc odbieraną z elektrowni w systemie

6. Sieci elektroenergetyczne w krajowym systemie elektroenergetycznym 
obejmują:
a. sieci prądu stałego o napięciu nominalnym +- 200kV
b. sieci przesyłowe i rozdzielcze
c. sieci o napięciach: 400kV, 220kV, 110kV, 30kV, 20kV, 15kV, 10kV, 6kV, 0,4kV
d. sieci o napięciach: 300kV, 150kV, 60kV, 0,6kV

7. Pracą krajowego systemu elektroenergetycznego kieruje:
a. operator systemu przesyłowego
b. operator handlowy
c. operator handlowo-techniczny
d. minister gospodarki

8. Najważniejszym parametrem energii elektrycznej, decydującym o pracy systemu 
są:
a. napięcia w węzłach sieci
b. przepływ prądów w liniach
c. częstotliwość w systemie
d. zawartość zniekształceń liniowych w krzywej napięcia
e. symetria fazowa napięć

 

 

 9. Największą produkcję energii elektrycznej w UCTE ma następujący kraj:
a. Polska
b. Francja
c. Niemcy
d. Włochy

10.Udział produkcji energii elektrycznej w elektrowniach atomowych we Francji 
wynosi:
a. poniżej 30%
b. pomiędzy 30% a 60%
c. pomiędzy 60% a 80%
d. powyżej 80%

11.Moc zainstalowana elektrowni w krajowym systemie elektroenergetycznym  
wynosi:
a. 20684 MW
b. 9243 MW
c. 35059 MW
d. 2121 MW

12.Największą elektrownią cieplną w Polsce jest:
a. elektrownia Bełchatów
b. elektrownia Kozienice
c. elektrownia Turów
d. elektrownia Rybnik