ما هو نظام الطاقة الكهربائية؟

ما هو نظام الطاقة الكهربائية؟

تعريف نظام الطاقة

نظام الطاقة الكهربائي هو شبكة مصممة لتوليد ونقل وتوزيع الكهرباء للمستهلكين بكفاءة.

يُعرف نظام الطاقة الكهربائي بأنه شبكة من المكونات الكهربائية المستخدمة لتزويد ونقل واستهلاك الطاقة الكهربائية. يتم التزويد عبر نوع من التوليد (مثل محطة توليد)، والنقل يتم عبر خطوط النقل والتوزيع، والاستهلاك يمكن أن يكون عبر التطبيقات السكنية مثل تشغيل الأضواء أو التكييف في منزلك، أو عبر التطبيقات الصناعية مثل تشغيل المحركات الكبيرة.

مثال على نظام الطاقة هو الشبكة الكهربائية التي توفر الطاقة للمنازل والصناعة داخل منطقة ممتدة. يمكن تقسيم الشبكة الكهربائية بشكل عام إلى المولدات التي تزود بالطاقة، والنظام الناقل الذي ينقل الطاقة من مراكز التوليد إلى مراكز الحمل، والنظام التوزيعي الذي يغذي الطاقة بالقرب من المنازل والصناعات.

يمكن العثور أيضًا على أنظمة طاقة أصغر في الصناعة والمستشفيات والمباني التجارية والمنازل. تعتمد معظم هذه الأنظمة على الطاقة الكهربائية ثلاثية الطور - وهي المعيار لنقل وتوزيع الطاقة الكبيرة في العالم الحديث.

الأنظمة الطاقوية المتخصصة التي لا تعتمد دائمًا على الطاقة الكهربائية ثلاثية الطور موجودة في الطائرات وأنظمة القطارات الكهربائية والسفن السياحية والغواصات والسيارات.

تنتج محطات التوليد الطاقة الكهربائية بمستوى فولت منخفض. نحافظ على مستوى الفولت المنخفض لأن له بعض المزايا الخاصة. يخلق التوليد بفولت منخفض ضغوطًا أقل على الذراع الدوار للمولد. وبالتالي، عند التوليد بفولت منخفض، يمكننا بناء مولد أصغر بألوان عازلة أرق وأخف وزنًا.

من وجهة النظر الهندسية والتصميمية، فإن المولدات الأصغر هي أكثر عملية. لا يمكننا نقل هذه الطاقة المنخفضة الفولت إلى مراكز الحمل.

يسبب النقل بفولت منخفض المزيد من خسائر النحاس وتقلبات الفولت السيئة وكثرة تكاليف تركيب النظام الناقل. لتجنب هذه الصعوبات الثلاث، يجب علينا رفع الفولت إلى مستوى معين عالي.

رفع مستوى النظام فوق نقطة معينة غير عملي لأنه يزيد بشكل كبير من تكاليف العزل والتكاليف المرتبطة بدعم الهياكل بسبب الحاجة إلى مسافة الأرض المطلوبة.

يعتمد فولت النقل على كمية الطاقة المراد نقلها. يعتبر التحميل الاندفاعي للمقاومة أحد المعلمات التي تحدد مستوى الفولت لنظام النقل لنقل كمية معينة من الطاقة.

لرفع مستوى الفولت للنظام، نستخدم محولات رفع الفولت ومعاوناتها من الحماية والترتيبات التشغيلية في محطة التوليد. نسمي هذا محطة توليد فرعية. في نهاية خط النقل، يجب علينا خفض فولت النقل إلى مستوى أقل لأغراض النقل الثانوي أو التوزيع.

هنا نستخدم محولات خفض الفولت ومعاوناتها من الحماية والترتيبات التشغيلية. هذا هو محطة نقل فرعية. بعد النقل الرئيسي، تمر الطاقة الكهربائية عبر النقل الثانوي أو التوزيع الأولي. بعد النقل الثانوي أو التوزيع الأولي، نخفض الفولت مرة أخرى إلى مستوى منخفض مرغوب لتوزيعه في أماكن المستهلكين.

كان هذا هيكل نظام الطاقة الكهربائي الأساسي. رغم أننا لم نذكر تفاصيل كل جزء من المعدات المستخدمة في نظام الطاقة الكهربائي. بالإضافة إلى ثلاثة مكونات رئيسية هي المولد والمحول وخط النقل، هناك عدد من المعدات المرتبطة.

بعض هذه المعدات هي قاطع الدائرة ومثبت البرق والعازل والمتحول الحالي والمتحول الجهد والمتحول الجهد ذو المكثف، وفخ الأمواج، ومجموعة المكثفات، ونظام التحويل، وترتيبات التحكم، وترتيبات الأرض للخط ومعدات المحطة الفرعية، وغيرها.

تنظيم الجهد

إدارة مستويات الجهد عبر المحولات أمر حاسم لتقليل فقدان الطاقة وضمان تسليم الطاقة بأمان وفعالية.

أهمية النقل

يعد النقل بجهد عال ضروريًا لتقليل فقدان الطاقة وتقليل تكاليف البنية التحتية على المسافات الطويلة.

المكونات الأساسية

تشمل الأجزاء الرئيسية لنظام الطاقة المولدات والمحولات ومجموعة متنوعة من المعدات الواقية والتشغيلية.

البراغماتية الاقتصادية

تعتبر أنظمة الطاقة أساسية لتسليم الكهرباء من مواقع التوليد الغنية بالموارد إلى المناطق الاستهلاكية البعيدة، مما يضمن الوصول الاقتصادي والموثوق به للطاقة.