سیستم تأمین برق

تعریف سیستم تأمین برق

سیستم تأمین برق به شبکه‌ای اطلاق می‌شود که انرژی الکتریکی را از ایستگاه‌های تولید به مصرف‌کنندگان منتقل می‌کند و شامل انتقال و توزیع است.

در گذشته، تقاضای انرژی الکتریکی پایین بود و یک واحد تولید کوچک می‌توانست نیازهای محلی را برآورده کند. حالا با سبک زندگی مدرن، تقاضا به طرز قابل توجهی افزایش یافته است. برای برآورده کردن این تقاضای رو به رشد، نیاز به تعداد زیادی از نیروگاه‌های بزرگ داریم.

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

 بنابراین ما باید سیستم‌های شبکه الکتریکی را برقرار کنیم تا انرژی الکتریکی تولید شده را از ایستگاه تولید به نقاط مصرف‌کننده منتقل کنیم. برق تولید شده در ایستگاه تولید 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 تأمین برق می‌نامیم. یک سیستم تأمین برق سه مؤلفه اصلی دارد: ایستگاه‌های تولید، خطوط انتقال و سیستم‌های توزیع. ایستگاه‌های تولید برق در ولتاژ کمتر تولید می‌کنند. تولید برق در ولتاژ کمتر از نظر اقتصادی در بسیاری جنبه‌ها مطلوب است.

 ترانسفورماتورهای بالا بردار که در ابتدای خطوط انتقال متصل می‌شوند، ولتاژ قدرت را افزایش می‌دهند. سپس سیستم‌های انتقال الکتریکی این قدرت با ولتاژ بالاتر را به ناحیه نزدیک‌ترین مراکز بار منتقل می‌کنند. انتقال قدرت الکتریکی با ولتاژ بالا در بسیاری جنبه‌ها مزیت دارد. خطوط انتقال ولتاژ بالا شامل هادی‌های هوایی یا/و زیرزمینی هستند. ترانسفورماتورهای پایین بردار که در انتهای خطوط انتقال متصل می‌شوند ولتاژ برق را به مقادیر پایین مورد نیاز برای توزیع کاهش می‌دهند. سپس سیستم‌های توزیع برق را بر اساس ولتاژ مورد نیاز مصرف‌کنندگان مختلف توزیع می‌کنند.

 معمولاً از سیستم‌های AC برای تولید، انتقال و توزیع استفاده می‌کنیم. برای انتقال ولتاژ فوق العاده بالا، از سیستم‌های DC استفاده می‌شود. هر دو شبکه انتقال و توزیع می‌توانند هوایی یا زیرزمینی باشند. سیستم‌های هوایی ارزان‌تر هستند، بنابراین وقتی امکان دارد ترجیح داده می‌شوند. برای انتقال AC از سیستم سه فاز و سه سیم و برای توزیع AC از سیستم سه فاز و چهار سیم استفاده می‌کنیم.

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

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

بیایید یک مثال عملی از سیستم تأمین برق را بررسی کنیم. در اینجا ایستگاه تولید قدرت سه فاز را با ولتاژ ۱۱ کیلوولت تولید می‌کند. سپس یک ترانسفورماتور بالا بردار ۱۱/۱۳۲ کیلوولت مرتبط با ایستگاه تولید این قدرت را به سطح ۱۳۲ کیلوولت بالا می‌برد. خط انتقال این قدرت ۱۳۲ کیلوولت را به زیراستانسیون ۱۳۲/۳۳ کیلوولت که شامل ترانسفورماتورهای پایین بردار ۱۳۲/۳۳ کیلوولت در حاشیه شهر است منتقل می‌کند. بخشی از سیستم تأمین برق که از ترانسفورماتور بالا بردار ۱۱/۱۳۲ کیلوولت تا ترانسفورماتور پایین بردار ۱۳۲/۳۳ کیلوولت است را انتقال اصلی می‌نامیم. انتقال اصلی یک سیستم سه فاز و 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 تأمین، قدرت ثانویه ۱۳۲/۳۳ کیلوولت ترانسفورماتور توسط سیستم انتقال سه فاز و سه سیم به زیراستانسیون‌های ۳۳/۱۱ کیلوولت متفاوت واقع در موقعیت‌های استراتژیک شهر منتقل می‌شود. این بخش از شبکه را انتقال ثانویه می‌نامیم.

 سوئیچ‌های ۱۱ کیلوولت سه فاز و سه سیم که از کناره‌های شهر عبور می‌کنند، قدرت ثانویه ترانسفورماتورهای ۳۳/۱۱ کیلوولت زیراستانسیون انتقال ثانویه را حمل می‌کنند. این سوئیچ‌های ۱۱ کیلوولت تشکیل دهنده توزیع اصلی سیستم تأمین برق می‌شوند.

 ترانسفورماتورهای ۱۱/۰٫۴ کیلوولت در محله‌های مصرف‌کنندگان قدرت توزیع اصلی را به ۰٫۴ کیلوولت یا ۴۰۰ ولت کاهش می‌دهند. این ترانسفورماتورها ترانسفورماتور توزیع نامیده می‌شوند و ترانسفورماتورهای ستون‌نشین هستند. از ترانسفورماتورهای توزیع، قدرت به مصرف‌کنندگان از طریق سیستم سه فاز و چهار سیم می‌رسد. در سیستم سه فاز و چهار سیم، سه هادی برای سه فاز استفاده می‌شود و چهارمین هادی به عنوان سیم خنثی برای اتصالات خنثی استفاده می‌شود.

 مصرف‌کننده می‌تواند تأمین 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 / رادیکال ۳ یا ۲۳۱ ولت فاز به خنثی در تغذیه اصلی خود دریافت می‌کند. تغذیه اصلی نقطه پایانی سیستم تأمین برق است. بخشی از سیستم که از ثانویه ترانسفورماتور توزیع تا تغذیه اصلی است را توزیع ثانویه می‌نامیم. تغذیه‌های اصلی انتهای‌هایی هستند که در محل مصرف‌کننده نصب شده‌اند و از آن‌ها مصرف‌کننده برای استفاده‌های خود اتصال می‌گیرد.