Un sistema elettrico di potenza è definito come una rete di componenti elettrici utilizzati per fornire, trasferire e consumare energia elettrica. La fornitura avviene attraverso qualche forma di generazione (ad esempio, una centrale elettrica), il trasferimento avviene attraverso un sistema di trasmissione (mediante una linea di trasmissione) e distribuzione, e il consumo può avvenire tramite applicazioni residenziali come l'illuminazione o la climatizzazione in casa, o tramite applicazioni industriali come l'operatività di grandi motori.
Un esempio di sistema elettrico di potenza è la rete elettrica che fornisce energia alle case e all'industria in un'area estesa. La rete elettrica può essere ampiamente divisa nei generatori che forniscono l'energia, il sistema di trasmissione che trasporta l'energia dai centri di generazione ai centri di carico, e il sistema di distribuzione che alimenta l'energia alle case e alle industrie nelle vicinanze.
Sistemi elettrici di potenza più piccoli si trovano anche nell'industria, negli ospedali, negli edifici commerciali e nelle abitazioni. La maggior parte di questi sistemi si basa sull'energia elettrica trifase - lo standard per la trasmissione e la distribuzione su larga scala nel mondo moderno.
Sistemi elettrici specializzati che non si basano sempre sull'energia elettrica trifase si trovano negli aerei, nei sistemi ferroviari elettrici, nelle navi da crociera, nei sottomarini e nelle automobili.
Le centrali elettriche producono energia elettrica a un livello di tensione basso. Manteniamo la tensione di generazione a un livello basso perché presenta alcuni vantaggi specifici. La generazione a bassa tensione crea meno stress sull'armatura dell'alternatore. Pertanto, con la generazione a bassa tensione, possiamo costruire un alternatore più piccolo con isolamento più sottile e leggero.
Dal punto di vista ingegneristico e di progettazione, gli alternatori più piccoli sono più pratici. Non possiamo trasmettere questa energia a bassa tensione ai centri di carico.
La trasmissione a bassa tensione causa maggiore perdita di rame, cattiva regolazione della tensione e costi di installazione del sistema di trasmissione più elevati. Per evitare queste tre difficoltà, dobbiamo aumentare la tensione a un livello specifico più alto.
Non possiamo aumentare la tensione del sistema oltre un certo livello perché oltre un limite di tensione, i costi di isolamento aumentano enormemente e anche le spese per le strutture di supporto della linea aumentano bruscamente per mantenere un adeguato schermo di terra.
La tensione di trasmissione dipende dalla quantità di potenza da trasmettere. Il carico di impedenza di surriscaldamento è un altro parametro che determina il livello di tensione del sistema per la trasmissione di un'ammontare di energia.
Per aumentare la tensione del sistema, utilizziamo trasformatori elevatori e le loro protezioni e disposizioni operative associate alla centrale elettrica. Chiamiamo questo una sottostazione di generazione. Alla fine della linea di trasmissione, dobbiamo ridurre la tensione di trasmissione a un livello inferiore per la trasmissione secondaria e/o scopi di distribuzione.
Qui utilizziamo trasformatori abbassatori e le loro protezioni e disposizioni operative associate. Questo è una sottostazione di trasmissione. Dopo la trasmissione primaria, l'energia elettrica passa attraverso la trasmissione secondaria o la distribuzione primaria. Dopo la trasmissione secondaria o la distribuzione primaria, riduciamo nuovamente la tensione a un livello desiderato più basso per distribuirlo presso i consumatori.
Questa era la struttura di base di un sistema elettrico di potenza. Anche se non abbiamo menzionato i dettagli di ogni pezzo di attrezzatura utilizzato in un sistema elettrico di potenza. Oltre ai tre componenti principali, alternatore, trasformatore e linea di trasmissione, ci sono numerosi altri dispositivi associati.
Alcuni di questi dispositivi sono interruttori, parafulmini, isolatori, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione, trasformatori di tensione a condensatore, trappole d'onda, banchi di condensatori, sistemi di relè, disposizioni di controllo, disposizioni di messa a terra della linea e delle attrezzature della sottostazione, ecc.
Da un punto di vista economico, costruiamo sempre una centrale elettrica dove le risorse sono facilmente disponibili. I consumatori consumano energia elettrica, ma possono trovarsi in luoghi dove le risorse per produrre elettricità non sono disponibili.
Non solo, a volte ci sono molte altre limitazioni a causa delle quali non possiamo costruire una centrale elettrica vicino alle zone densamente popolate o ai centri di carico.
Quindi, invece, utilizziamo una fonte di generazione esterna e quindi trasmettiamo questa energia generata ai centri di carico attraverso una lunga linea di trasmissione e un sistema di distribuzione.
Chiamiamo l'intera disposizione dalle centrali elettriche agli utenti finali per la fornitura efficiente e affidabile di elettricità il sistema elettrico di potenza.
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