Un système de puissance électrique est défini comme un réseau de composants électriques utilisés pour fournir, transférer et consommer de l'énergie électrique. La fourniture se fait par une forme de génération (par exemple, une centrale électrique), le transfert se fait par un système de transmission (via une ligne de transmission) et de distribution, et la consommation peut se faire à travers des applications résidentielles telles que l'alimentation des lumières ou de la climatisation dans votre maison, ou via des applications industrielles telles que le fonctionnement de grands moteurs.
Un exemple de système de puissance est le réseau électrique qui fournit de l'électricité aux foyers et à l'industrie sur une vaste zone. Le réseau électrique peut être largement divisé en les générateurs qui fournissent l'énergie, le système de transmission qui transporte l'énergie des centres de production vers les centres de charge, et le système de distribution qui alimente les foyers et les industries proches.
Des systèmes de puissance plus petits sont également trouvés dans l'industrie, les hôpitaux, les bâtiments commerciaux et les foyers. La majorité de ces systèmes reposent sur du courant alternatif triphasé, la norme pour la transmission et la distribution à grande échelle dans le monde moderne.
Des systèmes de puissance spécialisés qui ne s'appuient pas toujours sur le courant alternatif triphasé sont trouvés dans les avions, les systèmes ferroviaires électriques, les paquebots, les sous-marins et les automobiles.
Les centrales de production produisent de l'énergie électrique à un niveau de tension faible. Nous maintenons la tension de production à un niveau bas car cela présente certains avantages spécifiques. La production à basse tension crée moins de contraintes sur l'armature de l'alternateur. Ainsi, à basse tension, nous pouvons construire un alternateur plus petit avec une isolation plus fine et plus légère.
D'un point de vue d'ingénierie et de conception, des alternateurs plus petits sont plus pratiques. Nous ne pouvons pas transmettre cette énergie à basse tension vers les centres de charge.
La transmission à basse tension entraîne plus de pertes de cuivre, une régulation de tension médiocre et des coûts d'installation plus élevés du système de transmission. Pour éviter ces trois difficultés, nous devons augmenter la tension à un niveau spécifique élevé.
Nous ne pouvons pas augmenter la tension du système au-delà d'un certain niveau, car au-delà d'une limite de tension, le coût de l'isolation augmente considérablement et, pour maintenir une distance de sol adéquate, les dépenses pour les structures de support de la ligne augmentent également brusquement.
La tension de transmission dépend de la quantité de puissance à transmettre. La charge d'impédance de surintensité est un autre paramètre qui détermine le niveau de tension du système pour transmettre une quantité d'énergie.
Pour augmenter la tension du système, nous utilisons des transformateurs élévateurs et leurs dispositifs de protection et d'exploitation associés à la centrale de production. Nous appelons cela une sous-station de production. À la fin de la ligne de transmission, nous devons réduire la tension de transmission à un niveau inférieur pour la transmission secondaire et/ou la distribution.
Ici, nous utilisons des transformateurs abaisseurs et leurs dispositifs de protection et d'exploitation associés. C'est une sous-station de transmission. Après la transmission primaire, l'énergie électrique passe par la transmission secondaire ou la distribution primaire. Après la transmission secondaire ou la distribution primaire, nous réduisons à nouveau la tension à un niveau bas souhaité pour distribuer l'électricité chez les consommateurs.
C'était la structure de base d'un système de puissance électrique. Bien que nous n'ayons pas mentionné les détails de chaque équipement utilisé dans un système de puissance électrique. En plus des trois composants principaux, alternateur, transformateur et ligne de transmission, il y a de nombreux équipements associés.
Parmi ces équipements, on trouve le disjoncteur, le parafoudre, l'isolateur, le transformateur de courant, le transformateur de tension, le transformateur de tension à condensateur, le piège d'ondes, la banque de condensateurs, le système de relais, les arrangements de contrôle, le dispositif de mise à la terre de la ligne et des équipements de la sous-station, etc.
Du point de vue économique, nous construisons toujours une centrale de production là où les ressources sont facilement disponibles. Les consommateurs consomment de l'énergie électrique, mais ils peuvent se trouver dans des endroits où les ressources pour produire de l'électricité ne sont pas disponibles.
Non seulement cela, mais parfois, il y a de nombreuses autres contraintes qui empêchent la construction d'une centrale de production près des zones densément peuplées de consommateurs ou des centres de charge.
Ainsi, au lieu de cela, nous utilisons une source de génération située à l'extérieur et transmettons ensuite cette énergie générée aux centres de charge via une longue ligne de transmission et un système de distribution.
Nous appelons l'ensemble de l'arrangement, de la centrale de production jusqu'aux consommateurs, pour livrer l'électricité de manière efficace et fiable, le système de puissance électrique.
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