أنظمة توزيع الكهرباء
تعريف نظام توزيع الكهرباء
يُعرف نظام توزيع الكهرباء بأنه شبكة تقوم بتوصيل الطاقة إلى منشآت المستهلكين بمستوى فولتي أقل.
يوفر نظام توزيع الكهرباء الطاقة لمنشآت المستهلكين. يتم نقل الكهرباء إلى المستهلكين المختلفين عبر مستويات فولتية أقل بكثير مقارنة بنقل الطاقة على مسافات طويلة (أي عبر خطوط نقل طويلة).
يتم توزيع الكهرباء عبر شبكات التوزيع. تتكون شبكات التوزيع من الأجزاء التالية:
محطة التوزيع الفرعية
خط التغذية الرئيسي للتوزيع
محول التوزيع
موزعو الكهرباء
خطوط الخدمة الرئيسية
يتم خفض مستوى الكهرباء المنقولة في محطات التوزيع الفرعية، بشكل أساسي لأغراض التوزيع.
يتم تغذية هذه الكهرباء المخفضة إلى محول التوزيع عبر خطوط التغذية الرئيسية للتوزيع. يتم دعم خطوط التغذية الرئيسية للتوزيع الجوية بشكل أساسي بواسطة أعمدة حديدية (يفضل أن تكون أعمدة سكة حديد).
تكون الموصلات من الألمنيوم متعدد الأسلاك وتثبت على ذراعي القطب بواسطة عوازل دبوس. في بعض الأماكن المزدحمة، قد يتم استخدام الكابلات تحت الأرض لأغراض التوزيع الأولية.
غالبًا ما تكون المحولات التوزيعية من النوع ثلاثي الأطوار ومتصلة بالقطب. يتم توصيل الثانوي للمحول بموزعي الكهرباء. يتم تغذية المستهلكين المختلفين بالكهرباء عبر خطوط الخدمة الرئيسية.
تُستخرج هذه الخطوط الرئيسية للخدمة من نقاط مختلفة لموزعي الكهرباء. يمكن إعادة تصنيف الموزعين إلى موزعين وفروع موزعين. يتم توصيل الموزعون مباشرة بمحولات التوزيع الثانوية بينما يتم استخراج فروع الموزعين من الموزعين.
قد يتم توصيل خطوط الخدمة الرئيسية للمستهلكين إما بالموزعين أو فروع الموزعين اعتمادًا على موقع المستهلكين واتفاقهم.
في توزيع الكهرباء، يحمل كل من خطوط التغذية والموزعين الأحمال الكهربائية، ولكن خطوط التغذية تحمل الطاقة دون نقاط استخراج وسيطة، بينما تحتوي الموزعين على نقاط استخراج متعددة لخدمة المستهلكين.
يقوم خط التغذية بتغذية الطاقة من نقطة إلى أخرى دون الاستخراج من أي نقطة وسيطة. بما أنه لا توجد نقاط استخراج (أي نقطة يمكن فيها خفض أو رفع الفولتية والتيار) بينهما، فإن التيار في طرف الإرسال يساوي ذلك في طرف الاستقبال للموصل.
يتم استخراج الموزعين في نقاط مختلفة لتغذية المستهلكين المختلفين، وبالتالي يتغير التيار على طول طولهم بأكمله.
مكونات شبكات التوزيع
تتألف شبكات التوزيع من محطات التوزيع الفرعية، وخطوط التغذية الرئيسية للتوزيع، ومحولات التوزيع، وموزعي الكهرباء، وخطوط الخدمة الرئيسية.
نظام توزيع الكهرباء الشعاعي
يحتوي هذا النظام على خطوط تغذية تنبعث من محطة فرعية ولكن يمكن أن يتسبب في انقطاع الطاقة إذا فشل أحد خطوط التغذية.
في الأيام الأولى لنظام توزيع الكهرباء، كانت خطوط التغذية المختلفة تنبعث شعاعيًا من محطة التوزيع الفرعية وتتصل بمحول التوزيع الرئيسي.
لكن نظام توزيع الكهرباء الشعاعي له عيب كبير وهو أنه في حالة فشل أي خط تغذية، لن يحصل المستهلكون المرتبطون به على أي طاقة لأن لم يكن هناك مسار بديل لتغذية المحول.
في حالة فشل المحول، يتم قطع التيار الكهربائي. بمعنى آخر، سيكون المستهلك في نظام توزيع الكهرباء الشعاعي في الظلام حتى يتم تصحيح خط التغذية أو المحول.
نظام توزيع الكهرباء الحلقي الرئيسي
يستخدم نظام التوزيع الحلقي الرئيسي شبكة حلقة من موزعي الكهرباء التي يتم تغذيتها بواسطة عدة خطوط تغذية، مما يوفر تزويدًا مستمرًا بالطاقة حتى لو فشل أحد خطوط التغذية.
مزولات العزل القسمية
هذه الأجهزة في الأنظمة الحلقة الرئيسية تقوم بعزل أجزاء من الشبكة لأغراض الصيانة أو الأعطال، مع الحفاظ على تزويد الطاقة للأجزاء الأخرى.
