Ufugaji wa Mipango ya Mtandao wa Ugawaji wa Nishati ya Umeme

Mipango ya mtandao wa umeme kwa kawaida hutengenezwa kwenye tatu kifano muhimu: uzalishaji, utaratibu, na uhamiaji. Umeme hutengenezwa katika viwanda vya umeme, ambavyo mara nyingi hupatikana mbali na maeneo yenye mizigo. Kama vilevile, mitundu ya utaratibu huchukua umeme kwa umbali mrefu.

Kutokufanya upungufu wa umeme wakati wa utaratibu, umeme wa kiwango cha juu hutumika katika mitundu ya utaratibu, na kiwango cha umeme huchukua chini kwenye kituo cha mizigo. Mipango ya uhamiaji zinatoa umeme huo kwa watumiaji wa mwisho.

Aina za Mipango ya Uhamiaji wa Umeme

Mipango ya uhamiaji inaweza kutathmini kwa kutumia vipimo kadhaa:

• Jinsi ya Utambuzi:

• Mipango ya Uhamiaji wa AC: Wengi wa watumiaji wanahitaji umeme wa AC, ambayo ni msingi wa uzalishaji, utaratibu, na uhamiaji. Kiwango cha umeme cha AC kinaweza kubadilishwa rahisi kutumia transforma, kutengeneza ushirikiano mzuri wa kuongeza na kupunguza.

• Mipango ya Uhamiaji wa DC: Yanayotumiwa kidogo lakini yanayotumiwa kwenye matumizi maalum.

• Aina ya Muunganisho:

• Mfumo wa Radial

• Mfumo wa Ring

• Mfumo wa Interconnected

• Aina ya Jenga:

• Mfumo wa Upande

• Mfumo wa Chini ya Ardhi

Tathmini kwa Kutumia Jinsi ya Utambuzi

Umeme una wito mbili: AC na DC. Mipango ya uhamiaji inaelekea kwa aina hizo. Mipango ya uhamiaji wa AC ina gawanyika kwa kiwango cha umeme:

• Mipango ya Uhamiaji wa Kwanza: Inafanya kazi kwa kiwango cha juu (kama vile 3.3 kV, 6.6 kV, 11 kV) kutumia mfumo wa tatu phase na mistari tatu. Inatoa kwa watumiaji mkubwa kama vitengo au majengo ya biashara, na transforma za kupunguza umeme zipo karibu na mahali pamoja na kutoa kiwango chenye ubunifu.

• Mipango ya Uhamiaji wa Pili: Hutumia umeme kwa kiwango cha chini, chenye ubunifu wa watumiaji.

Umbizo la mipango ya uhamiaji wa kwanza linachapishwa chini, linatonyesha roli yake katika kutumia umeme wa kiwango cha juu kabla ya malipo ya mwisho ya umeme.

Mipango ya uhamiaji wa pili hutumia umeme kwa kiwango cha kutumia. Hii inatafsiriwa kama ambapo mipango ya uhamiaji wa kwanza yakimaliza—marani kwenye transforma iliyoongeza 11 kV hadi 415 V kwa uhamiaji wa moja kwa moja kwa watumiaji madogo.

Wengi wa transforma katika hatua hii wana primary winding yenye delta connection na secondary winding yenye star connection, ambayo huonyesha terminal ya neutral yenye kuhusu ardhi. Mfumo huu unaweza kutumia setup ya tatu phase na mistari nne.

• Utambuzi wa Phase Moja: Unapowekwa kwa kutumia phase moja na terminal ya neutral, kunatoa 230 V au 120 V (kulingana na viwango vya taifa). Hii inatumika sana kwa nyumba za watu na duka madogo.

• Utambuzi wa Tatu Phase: Hunatumika kwa vitengo vidogo, nguvu za unga, na watumiaji wengine, ambao humpataki R, Y, B phase terminals na neutral (N) kwa umeme wa tatu phase.

Umbizo la mfumo wa uhamiaji wa pili linachapishwa chini, linatonyesha jinsi umeme unabadilishwa kwa matumizi ya watumiaji wa mwisho.

Mipango ya Uhamiaji wa DC

Hata hivyo, wengi wa mizigo ya mifumo ya umeme ni AC-based, baada ya matumizi maalum yanahitaji umeme wa DC, ambayo yanahitaji kutumia mipango ya uhamiaji wa DC. Katika masomo haya, umeme wa AC uliotengenezwa hutumika kwa DC kupitia rectifiers au rotary converters. Matumizi muhimu ya umeme wa DC ni kama vile mifumo ya traction, motors za DC, charging za batteries, na electroplating.

Mipango ya uhamiaji wa DC inateganishwa kwa mfumo wake wa wiring:

Mipango ya Uhamiaji wa DC wa Mistari Mbili

Mfumo huu hutumia mistari mbili: moja ina potential positive (live wire) na nyingine ina negative au zero potential. Mzigo (kama vile lamps au motors) hupangwa parallel kati ya mistari miwili, inapatikana kwa vifaa vilivyopanga kwa vitu viwili. Umbizo la setup hii linachapishwa chini.

Mipango ya Uhamiaji wa DC wa Mistari Tatu

Mipango ya Uhamiaji wa DC wa Mistari Tatu

Mfumo huu hutumia mistari tatu: mistari miwili live na moja neutral, anaweza kutumia viwango vya umeme viwili. Ikiwa mistari miwili live ni +V na -V, na neutral ni zero potential. Kutumia mizigo kati ya live wire na neutral kunatoa V volts, na kutumia kati ya live wires zote kunatoa 2V volts.

Mfumo huu unaweza kutumia loads za kiwango cha juu kati ya live wires na loads za kiwango cha chini kati ya live wire na neutral. Umbizo la diagram ya connection ya mipango ya uhamiaji wa DC wa mistari tatu linachapishwa chini.

Tathmini ya Mipango ya Uhamiaji kwa Kutumia Njia ya Muunganisho

Mipango ya uhamiaji inateganishwa kwa tatu aina kulingana na njia ya muunganisho:

• Mfumo wa Radial

• Mfumo wa Ring Main

• Mfumo wa Interconnected Distribution System

Mfumo wa Radial

Katika mfumo wa radial, feeders tofauti hutumia umeme kutoka kwa substation hadi kila eneo, na umeme unafika moja kwa moja kutoka feeder hadi distributor. Mfumo huu ni rahisi na rahisi kutengeneza, unahitaji gharama ya mwanzo chache zaidi kuliko mfumo mwingine.

Hata hivyo, uhakika yake ni sana: hitilafu katika feeder moja inaweza kusababisha system yote yenye kuhudhuria. Regulation ya voltage pia ina shida kwa watumiaji wanaofariki mbali kutoka feeder, kwa sababu ya mabadiliko ya mizigo kunasababisha mabadiliko ya voltage zaidi. Kwa sababu hizi, mipango ya radial zinatumika tu kwa uhamiaji wa umbali fupi kwa mizigo yanayoko karibu na feeder. Umbizo la single-line diagram ya mfumo wa radial linachapishwa chini.

Mfumo wa Ring Main

Katika mfumo wa ring main, transformers za distribution zimeunganishwa kwa mfumo wa loop, zinazopatikana kutoka kwa substation moja peke yake. Mfumo huu hutengeneza kila transformer ana njia mbili tofauti kutoka kwa substation, kuongeza redundancy na uhakika. Umbizo la single-line diagram ya mfumo wa ring main linachapishwa chini.

Mfumo huu unaweza kulinganishwa na feeders miwili zilizounganishwa. Kwa mfano, ikiwa hitilafu inatokea kati ya B na C, sekta kati ya B na C itasabuliwa kutoka kwa system, na substation itaweza kutoa umeme kwa njia mbili tofauti.

Mfumo huu unaweza kukubo uhakika ya system, kupunguza mabadiliko ya voltage kwenye watumiaji, na kuhakikisha kwamba kila sekta ya loop ina current chache—kwa hivyo hutumia conductor material chache zaidi kuliko mfumo wa radial.

Mfumo wa Interconnected Distribution System

Mfumo wa interconnected distribution unatumia loop inayopatikana kutoka kwa substations tofauti kwenye points tofauti, ambayo inapewa jina "grid distribution system." Umbizo la single-line diagram ya mfumo huu linachapishwa chini.

Kama linavyoonyeshwa kwenye diagram hapo juu, loop ABCDEFGHA unapopatikana kutoka kwa substations tofauti kwenye points A na E. Mfumo huu unaweza kukubo uhakika ya system zaidi kuliko mfumo wa ring main na radial.

Hata hivyo, mfumo wa interconnected una uhakika na efficiency zaidi—na kutokufanya kusababisha reserve power capacity—mfumo wake ni ngumu na unahitaji gharama ya mwanzo chache zaidi kwa sababu ya kutumia substations tofauti.

Tathmini ya Mipango ya Uhamiaji kwa Kutumia Aina ya Jenga
Mfumo wa Uhamiaji wa Chini ya Ardhi

Kama jina linalotafsiriwa, mfumo huu unatumia conductors zinazo weka chini ya mitaa au sidewalks. Ingawa ni salama kuliko mfumo wa upande, huu unahitaji gharama ya mwanzo chache zaidi kwa sababu ya trenching, conduits, manholes, na cables maalum. Cables za chini ya ardhi zinaweza kupata hitilafu chache na kunaweza kuwa na faida ya aesthetic (kutokuonekana), lakini kujitambua na kutengeneza hitilafu ni vigumu. Umri wake unapimwa zaidi ya miaka 50.

Mfumo wa Uhamiaji wa Upande

Conductors zinajulikana kwenye poles za mti, concrete, au steel katika setup hii ya kawaida. Ingawa zinaweza kupata hitilafu zaidi na hatari zaidi kuliko mfumo wa chini ya ardhi, huu unahitaji gharama ya mwanzo chache zaidi na flexibility zaidi kwa expansion ya mizigo. Air inaweza kutumika kama medium ya insulation, kutosha kwa cables maalum na kuwa na current-carrying capacity chache zaidi. Installation, kujitambua na kutengeneza hitilafu ni rahisi, kutengeneza gharama za huduma chache zaidi—ingawa inaweza kuwasiliana na mifumo ya communication. Umri wake unapimwa zaidi ya miaka 25.