انتقال برق از نیروگاه به مصرف کننده

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

از منابع تولید مستقیم تا مصرف کننده، انرژی الکتریکی از بسیاری از نقاط فناوری عبور می کند. در عین حال خود حامل های آن به صورت خطوط با هادی در این زیرساخت ضروری هستند. از بسیاری جهات، آنها یک سیستم چند سطحی و پیچیده انتقال الکتریسیته را تشکیل می دهند که در آن مصرف کننده حلقه نهایی است.

برق از کجا می آید؟

در مرحله اول فرآیند کلی تامین انرژی، تولید، یعنی تولید برق اتفاق می افتد. برای این کار از ایستگاه های خاصی استفاده می شود که از سایر منابع آن انرژی تولید می کند. گرما، آب، نور خورشید، باد و حتی زمین را می توان به عنوان دومی استفاده کرد. در هر مورد از ایستگاه های ژنراتوری استفاده می شود که انرژی طبیعی یا مصنوعی تولید شده را به برق تبدیل می کند. اینها می توانند نیروگاه های هسته ای یا حرارتی سنتی و آسیاب های بادی با انرژی خورشیدی باشندباتری ها برای انتقال برق به اکثر مصرف کنندگان، تنها از سه نوع ایستگاه استفاده می شود: نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های برق آبی. بر این اساس، تاسیسات هسته ای، حرارتی و هیدرولوژیکی. آنها حدود 75 تا 85 درصد انرژی را در سراسر جهان تولید می کنند، اگرچه به دلیل عوامل اقتصادی و به ویژه محیطی، روند رو به رشدی به سمت کاهش این شاخص وجود دارد. به هر حال، این نیروگاه های اصلی هستند که انرژی را برای انتقال بیشتر آن به مصرف کننده تولید می کنند.

شبکه های انتقال انرژی الکتریکی

حمل و نقل انرژی تولید شده توسط زیرساخت شبکه انجام می شود که ترکیبی از تاسیسات الکتریکی مختلف است. ساختار اصلی برای انتقال برق به مصرف کنندگان شامل ترانسفورماتورها، مبدل ها و پست ها می باشد. اما جایگاه پیشرو در آن توسط خطوط برق اشغال شده است که مستقیماً نیروگاه ها، تأسیسات میانی و مصرف کنندگان را به هم متصل می کنند. در همان زمان، شبکه‌ها ممکن است با یکدیگر متفاوت باشند - به ویژه بر اساس هدف:

• شبکه های عمومی. تامین امکانات خانگی، صنعتی، کشاورزی و حمل و نقل.
• ارتباطات شبکه ای برای منبع تغذیه مستقل. تامین انرژی برای اجسام مستقل و متحرک، که شامل هواپیما، کشتی، ایستگاه های غیرفرار و غیره می شود.
• شبکه‌هایی برای تامین برق تأسیسات که عملیات تک‌تکنولوژیکی را انجام می‌دهند. در همان مرکز تولید، علاوه بر منبع اصلی برق، ممکن است خطی برای حفظ عملکرد یک مورد خاص ارائه شود.تجهیزات، نوار نقاله، کارخانه مهندسی، و غیره.
• با خطوط منبع تغذیه تماس بگیرید. شبکه هایی که برای رساندن برق مستقیم به وسایل نقلیه در حال حرکت طراحی شده اند. این در مورد تراموا، لوکوموتیو، ترولی‌بوس و غیره صدق می‌کند.

طبقه بندی شبکه های انتقال بر اساس اندازه

بزرگترین شبکه های ستون فقرات هستند که منابع تولید انرژی را با مراکز مصرف در سراسر کشورها و مناطق متصل می کنند. چنین ارتباطاتی با قدرت بالا (به مقدار گیگاوات) و ولتاژ مشخص می شوند. در سطح بعدی، شبکه های منطقه ای وجود دارند که منشعب از خطوط اصلی هستند و به نوبه خود دارای شاخه های کوچکتری هستند. از طریق چنین کانال هایی، برق به شهرها، مناطق، مراکز بزرگ حمل و نقل و میدان های دورافتاده منتقل و توزیع می شود. اگرچه شبکه‌های با این کالیبر می‌توانند از عملکرد توان بالایی برخوردار باشند، اما مزیت اصلی آنها نه در تامین حجم منابع انرژی، بلکه در فاصله حمل و نقل نهفته است.

در سطح بعدی شبکه های منطقه ای و داخلی قرار دارند. در بیشتر موارد، آنها همچنین وظایف توزیع انرژی بین مصرف کنندگان خاص را انجام می دهند. کانال های ناحیه مستقیماً از کانال های منطقه ای تغذیه می شوند و به مناطق بلوک شهری و شبکه های روستایی خدمات رسانی می کنند. در مورد شبکه های داخلی، آنها انرژی را در محله، روستا، کارخانه و اشیاء کوچکتر توزیع می کنند.

پست های فرعی در شبکه های منبع تغذیه

بین بخش های جداگانه خطوط انتقال برق، ترانسفورماتورها به شکل پست نصب می شوند. وظیفه اصلی آنها افزایش ولتاژ در پس زمینه کاهش جریان است. و همچنین تنظیمات کاهنده ای وجود دارد که نشانگر ولتاژ خروجی را در شرایط افزایش قدرت جریان کاهش می دهد. نیاز به چنین تنظیم پارامترهای برق در راه رسیدن به مصرف کننده با نیاز به جبران تلفات در مقاومت فعال تعیین می شود. واقعیت این است که انتقال برق از طریق سیم هایی با سطح مقطع بهینه انجام می شود که تنها با عدم وجود تخلیه تاج و قدرت جریان تعیین می شود. عدم امکان کنترل سایر پارامترها منجر به نیاز به تجهیزات کنترلی اضافی در قالب همان ترانسفورماتور می شود. اما دلیل دیگری نیز وجود دارد که چرا ولتاژ باید به هزینه پست افزایش یابد. هر چه این شاخص بالاتر باشد، احتمالاً فاصله انتقال انرژی با حفظ پتانسیل توان بالا بیشتر می شود.

ویژگی های ترانسفورماتورهای دیجیتال

نوع پست مدرن، امکان کنترل دیجیتال را فراهم می کند. بنابراین، یک ترانسفورماتور استاندارد از این نوع شامل اجزای زیر است:

• اتاق کنترل عملیاتی. پرسنل عملیاتی از طریق یک ترمینال ویژه که از طریق یک اتصال از راه دور (گاهی اوقات بی سیم) متصل می شود، عملکرد ایستگاه را در حالت های سنگین و معمولی کنترل می کنند. ممکن است اعمال شوددستگاه های کمکی اتوماسیون و سرعت انتقال دستورات از چند دقیقه تا چند ساعت متغیر است.
• واحد کنترل ضد اضطراری. این ماژول در صورت بروز اختلالات شدید در خط فعال می شود. به عنوان مثال، اگر انتقال برق از یک نیروگاه به یک مصرف کننده تحت شرایط فرآیندهای الکترومکانیکی گذرا (با خاموش شدن ناگهانی برق خود، یک ژنراتور، افت بار قابل توجه و غیره) انجام شود.
• محافظت رله. به عنوان یک قاعده، یک ماژول خودکار با منبع تغذیه مستقل، که لیست وظایف آن شامل کنترل محلی سیستم قدرت با شناسایی سریع و جداسازی قطعات معیوب شبکه است.

تاسیسات برقی کمکی در خطوط برق

پست، علاوه بر بلوک ترانسفورماتور، وجود جداکننده، جداکننده، اندازه گیری و سایر وسایل تکمیلی را فراهم می کند. آنها مستقیماً با مجموعه کنترل ارتباط ندارند و به طور پیش فرض کار می کنند. هر یک از این نصب ها برای انجام وظایف خاصی طراحی شده اند:

• قطع کننده مدار برق را در صورت نبود بار روی سیم های برق باز/بسته می کند.
• جداکننده به طور خودکار ترانسفورماتور را برای مدت زمان لازم برای عملیات اضطراری پست از شبکه جدا می کند. برخلاف ماژول کنترل، در این مورد، انتقال به مرحله اضطراری عملیات به صورت مکانیکی انجام می شود.
• دستگاه های اندازه گیری بردارهای ولتاژ و جریانی را که در آن الکتریسیته از منبع به مصرف کننده منتقل می شود را تعیین می کند.نقطه خاص در زمان اینها همچنین ابزارهای خودکاری هستند که از محاسبه خطاهای اندازه‌شناسی پشتیبانی می‌کنند.

مشکلات در انتقال انرژی الکتریکی

هنگام سازماندهی و راه اندازی شبکه های منبع تغذیه، مشکلات فنی و اقتصادی زیادی وجود دارد. به عنوان مثال، تلفات برق فعلی که قبلاً ذکر شد در اثر مقاومت در هادی ها مهمترین مشکل از این نوع در نظر گرفته می شود. این عامل توسط تجهیزات ترانسفورماتور جبران می شود، اما به نوبه خود نیاز به تعمیر و نگهداری دارد. تعمیر و نگهداری فنی زیرساخت شبکه، که از طریق آن برق از راه دور منتقل می شود، اصولاً هزینه بر است. این امر به هزینه های منابع مادی و سازمانی نیاز دارد که در نهایت بر افزایش تعرفه ها برای مصرف کنندگان انرژی تأثیر می گذارد. از سوی دیگر، جدیدترین تجهیزات، مواد برای هادی ها و بهینه سازی فرآیندهای کنترلی همچنان امکان کاهش بخشی از هزینه های عملیاتی را فراهم می کند.

مصرف کننده برق کیست؟

تا حد زیادی الزامات تامین انرژی توسط مصرف کننده تعیین می شود. و در این ظرفیت بنگاه های تولیدی، خدمات عمومی، شرکت های حمل و نقل، صاحبان کلبه های روستایی، ساکنان ساختمان های چند آپارتمانی شهری و … می توانند عمل کنند که تفاوت اصلی بین گروه های مختلف مصرف کنندگان را می توان قدرت خط عرضه آن نامید. با توجه به این معیار کلیه کانال های انتقال برق به مصرف کنندگان گروه های مختلف می تواند باشدبه سه نوع تقسیم می شود:

• تا 5 مگاوات.
• از 5 تا 75 مگاوات.
• از 75 تا 1 هزار مگاوات.

نتیجه گیری

البته زیرساخت تامین انرژی فوق بدون سازماندهی مستقیم فرآیندهای توزیع منابع انرژی ناقص خواهد بود. شرکت کنندگان در بازار عمده فروشی انرژی که دارای مجوز ارائه دهنده مناسب هستند به عنوان شرکت تامین کننده فعالیت می کنند. قرارداد خدمات انتقال برق با یک سازمان فروش انرژی یا تامین کننده دیگری منعقد می شود که عرضه را در مدت صورتحساب مشخص شده تضمین می کند. در همان زمان، وظایف نگهداری و راه اندازی زیرساخت شبکه، که یک شی مصرف کننده خاص را تحت قرارداد ارائه می دهد، ممکن است در بخش یک سازمان شخص ثالث کاملاً متفاوت باشد. همین امر در مورد منبع تولید انرژی نیز صدق می کند.