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 tramite una linea di trasmissione (mediante una linea di trasmissione) e un sistema di distribuzione, e il consumo può avvenire attraverso applicazioni residenziali come l'illuminazione o la climatizzazione in casa, o tramite applicazioni industriali come l'operazione di grandi motori.
Un esempio di sistema 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 vicine.
Sistemi 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 di potenza 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 negli automobili.
Le centrali di generazione producono energia elettrica a un livello di tensione bassa. Manteniamo la tensione di generazione a un livello basso perché ha 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 maggiori perdite di rame, povera regolazione della tensione e costi di installazione più elevati del sistema di trasmissione. 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 per mantenere un adeguato spazio libero dal terreno, le spese per le strutture di sostegno delle linee aumentano bruscamente.
La tensione di trasmissione dipende dalla quantità di potenza da trasmettere. Il carico di impedenza di surga è un altro parametro che determina il livello di tensione del sistema per la trasmissione di una certa quantità di energia.
Per aumentare la tensione del sistema, utilizziamo trasformatori di elevazione e le loro protezioni e disposizioni operative associate nella stazione di generazione. Chiamiamo questo una sottostazione di generazione. Alla fine della linea di trasmissione, dobbiamo abbassare la tensione di trasmissione a un livello inferiore per la trasmissione secondaria e/o scopi di distribuzione.
Qui utilizziamo trasformatori di riduzione 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, ancora una volta, riduciamo la tensione a un livello desiderato di bassa tensione per distribuirla presso i locali dei consumatori.
Questa era la struttura di base di un sistema elettrico di potenza. Anche se non abbiamo menzionato i dettagli di ogni pezzo di equipaggiamento utilizzato in un sistema elettrico di potenza. Oltre ai tre componenti principali, alternatore, trasformatore e linea di trasmissione, ci sono numerosi altri equipaggiamenti associati.
Alcuni di questi pezzi di equipaggiamento sono interrottori di circuito, arrestatori di fulmine, isolatori, trasformatori di corrente, trasformatori di tensione, trasformatori di tensione a condensatore, trappole d'onda, banche di condensatori, sistemi di relè, dispositivi di controllo, disposizioni di terra della linea e equipaggiamento di sottostazione, ecc.
Da un punto di vista economico, costruiamo sempre una centrale di generazione 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 per cui non possiamo costruire una centrale di generazione vicino alle aree 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 linea di trasmissione lunga e un sistema di distribuzione.
Chiamiamo l'intero impianto dalle centrali di generazione agli utenti finali per la fornitura di elettricità in modo efficiente e affidabile come il sistema elettrico di potenza.
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