سیستم تامین برق

تعریف سیستم تامین برق

سیستم تامین برق به شبکه‌ای اطلاق می‌شود که انرژی الکتریکی را از ایستگاه‌های تولیدی به مصرف‌کنندگان، شامل انتقال و توزیع، می‌رساند.

در گذشته، تقاضای انرژی الکتریکی پایین بود و یک واحد تولیدی کوچک می‌توانست نیازهای محلی را برآورده کند. اما با روند زندگی مدرن، تقاضا به شدت افزایش یافته است. برای برآوردن این تقاضای رو به رشد، به تعداد زیادی از نیروگاه‌های بزرگ نیاز داریم.

 با این حال، ساخت نیروگاه‌ها در نزدیکی مراکز بار (جایی که تعداد زیادی مصرف‌کننده وجود دارد) همیشه اقتصادی نیست. ساخت آن‌ها در نزدیکی منابع انرژی طبیعی مانند زغال سنگ، گاز و آب ارزان‌تر است. این بدین معناست که نیروگاه‌ها اغلب دور از جایی که برق بیشتر مورد نیاز است، قرار دارند.

 بنابراین ما باید سیستم‌های شبکه برق را برای انتقال انرژی الکتریکی تولید شده از ایستگاه‌های تولیدی به مصرف‌کنندگان ایجاد کنیم. برق تولید شده در ایستگاه‌های تولیدی از طریق سیستم‌هایی که می‌توان آن‌ها را به دو بخش اصلی انتقال و توزیع تقسیم کرد، به مصرف‌کنندگان می‌رسد.

 شبکه‌ای که از طریق آن مصرف‌کنندگان برق را از منبع دریافت می‌کنند، را سیستم تامین برق می‌نامند. یک سیستم تامین برق سه مؤلفه اصلی دارد: ایستگاه‌های تولید، خطوط انتقال و سیستم‌های توزیع. ایستگاه‌های تولید برق را در سطح ولتاژ کمتری تولید می‌کنند. تولید برق در سطح ولتاژ کمتر از نظر اقتصادی در بسیاری جنبه‌ها مطلوب است.

 تقویت‌کننده‌های ولتاژ که در ابتدای خطوط انتقال متصل می‌شوند، سطح ولتاژ انرژی را افزایش می‌دهند. سپس سیستم‌های انتقال الکتریکی این انرژی با ولتاژ بالاتر را به ناحیه بار نزدیک‌تر منتقل می‌کنند. انتقال انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا در بسیاری جنبه‌ها مزیت دارد. خطوط انتقال ولتاژ بالا شامل هادی‌های هوایی یا/و زیرزمینی هستند. تقویت‌کننده‌های ولتاژ که در انتهای خطوط انتقال متصل می‌شوند، ولتاژ برق را به مقادیر کمتر مورد نیاز برای توزیع کاهش می‌دهند. سپس سیستم‌های توزیع برق را به مصرف‌کنندگان مختلف با توجه به سطح ولتاژ مورد نیاز آن‌ها توزیع می‌کنند.

 معمولاً از سیستم‌های AC برای تولید، انتقال و توزیع استفاده می‌کنیم. برای انتقال ولتاژ بسیار بالا، از سیستم‌های DC استفاده می‌شود. هر دو شبکه انتقال و توزیع می‌توانند هوایی یا زیرزمینی باشند. سیستم‌های هوایی ارزان‌تر هستند، بنابراین هر زمان که امکان داشته باشد، ترجیح داده می‌شوند. ما از سیستم سه فاز-سه سیم برای انتقال AC و سیستم سه فاز-چهار سیم برای توزیع AC استفاده می‌کنیم.

 سیستم‌های انتقال و توزیع می‌توانند به مراحل اصلی و ثانویه تقسیم شوند: انتقال اصلی، انتقال ثانویه، توزیع اصلی و توزیع ثانویه. نه همه سیستم‌ها این چهار مرحله را دارند، اما این یک دید کلی از یک شبکه الکتریکی است.

 برخی از شبکه‌ها ممکن است مراحل انتقال یا توزیع ثانویه را نداشته باشند. در برخی از سیستم‌های محلی، ممکن است اصلاً سیستم انتقالی وجود نداشته باشد. به جای آن، ژنراتورها به طور مستقیم برق را به نقاط مختلف مصرف توزیع می‌کنند.

بیایید یک مثال عملی از سیستم تامین برق را بررسی کنیم. در اینجا ایستگاه تولیدی برق سه فاز را در سطح ۱۱ کیلوولت تولید می‌کند. سپس یک تقویت‌کننده ولتاژ ۱۱/۱۳۲ کیلوولت مرتبط با ایستگاه تولیدی این برق را به سطح ۱۳۲ کیلوولت افزایش می‌دهد. خط انتقال این برق ۱۳۲ کیلوولت را به زیراستانسیون ۱۳۲/۳۳ کیلوولت که شامل تقویت‌کننده‌های ولتاژ ۱۳۲/۳۳ کیلوولت است، که در حاشیه شهر قرار دارد، منتقل می‌کند. ما بخشی از سیستم تامین برق که از تقویت‌کننده ولتاژ ۱۱/۱۳۲ کیلوولت تا تقویت‌کننده ولتاژ ۱۳۲/۳۳ کیلوولت است را انتقال اصلی می‌نامیم. انتقال اصلی یک سیستم سه فاز-سه سیم است که به این معناست که در هر مدار خط سه هادی برای سه فاز وجود دارد.

 بعد از آن نقطه در سیستم تامین، برق ثانویه ۱۳۲/۳۳ کیلوولت تقویت‌کننده توسط سیستم انتقال سه فاز-سه سیم به زیراستانسیون‌های ۳۳/۱۱ کیلوولت متفاوت که در موقعیت‌های استراتژیک شهر قرار دارند، منتقل می‌شود. ما این بخش از شبکه را انتقال ثانویه می‌نامیم.

 علائم ۱۱ کیلوولت سه فاز-سه سیم که از کنار جاده‌های شهر عبور می‌کنند، برق ثانویه تقویت‌کننده‌های ۳۳/۱۱ کیلوولت زیراستانسیون انتقال ثانویه را منتقل می‌کنند. این علائم ۱۱ کیلوولت تشکیل دهنده توزیع اصلی سیستم تامین برق می‌شوند.

 تقویت‌کننده‌های ۱۱/۰٫۴ کیلوولت در محله‌های مصرف‌کنندگان ولتاژ توزیع اصلی را به ۰٫۴ کیلوولت یا ۴۰۰ ولت کاهش می‌دهند. این تقویت‌کننده‌ها تقویت‌کننده‌های توزیع نامیده می‌شوند و این‌ها تقویت‌کننده‌های ستون‌نشین هستند. از تقویت‌کننده‌های توزیع، برق به مصرف‌کنندگان توسط سیستم سه فاز-چهار سیم می‌رسد. در سیستم سه فاز-چهار سیم، سه هادی برای سه فاز استفاده می‌شود و چهارمین هادی به عنوان سیم خنثی برای اتصالات خنثی استفاده می‌شود.

 یک مصرف‌کننده می‌تواند تأمین برق را یا در سه فاز یا در یک فاز بر اساس نیاز خود دریافت کند. در صورت تأمین سه فاز، مصرف‌کننده ولتاژ ۴۰۰ ولت فاز به فاز (ولتاژ خط) دریافت می‌کند، و در صورت تأمین یک فاز، مصرف‌کننده ولتاژ ۴۰۰ / ریشه ۳ یا ۲۳۱ ولت فاز به خنثی در تأمین اصلی خود دریافت می‌کند. تأمین اصلی نقطه پایانی سیستم تامین برق است. ما بخشی از سیستم که از ثانویه تقویت‌کننده توزیع تا تأمین اصلی است را توزیع ثانویه می‌نامیم. تأمین اصلی ترمینال‌هایی هستند که در محل مصرف‌کننده نصب شده‌اند و مصرف‌کننده از آن‌ها برای استفاده‌های خود اتصال می‌گیرد.