چه چیزی سیستم‌های انتقال برق هستند

چه چیزی سیستم‌های انتقال برق هستند؟

تعریف سیستم‌های انتقال برق

سیستم‌های انتقال برق انرژی الکتریکی را از ایستگاه‌های تولید به مراکز بار که در آنجا مصرف می‌شود، منتقل می‌کنند.

 سیستم‌های انتقال برق به معنای انتقال قدرت از منبع تولید به مراکز مختلف بار (یعنی جایی که قدرت مورد استفاده قرار می‌گیرد) است. ایستگاه‌های تولید برق الکتریکی تولید می‌کنند. این ایستگاه‌های تولید لزوماً در محلی که بیشتر قدرت مصرف می‌شود (یعنی مرکز بار) واقع نیستند.

 فاصله تنها عامل انتخاب محل ایستگاه تولید نیست. اغلب ایستگاه‌های تولید دور از محل استفاده از قدرت قرار دارند. زمین‌های دور از مناطق پرجمعیت کم‌هزینه‌تر هستند و بهتر است ایستگاه‌های بلندپرواز یا آلوده‌کننده از مناطق مسکونی دور باشند. این دلیلی است که سیستم‌های انتقال برق ضروری هستند.

 سیستم‌های تأمین برق قدرت را از منابع تولید مانند ایستگاه‌های توان حرارتی به مصرف‌کنندگان منتقل می‌کنند. سیستم‌های انتقال برق که شامل خطوط انتقال کوتاه، متوسط و طولانی هستند، قدرت را در سیستم توزیع حرکت می‌دهند. این سیستم‌ها سپس برق را به خانه‌ها و کسب و کارها تامین می‌کنند.

 انتقال AC در مقابل DC

به طور بنیادی دو سیستم برای انتقال انرژی الکتریکی وجود دارد:

• سیستم انتقال الکتریکی DC با ولتاژ بالا.

• سیستم انتقال الکتریکی AC با ولتاژ بالا.

مزایای سیستم‌های انتقال DC

 فقط دو هادی برای سیستم انتقال DC نیاز است. اگر زمین به عنوان مسیر بازگشت سیستم استفاده شود، می‌توان فقط یک هادی را استفاده کرد.

تنش الکتریکی روی عایق‌های سیستم انتقال DC حدود ۷۰٪ ولتاژ معادل سیستم AC است. بنابراین، هزینه عایق‌های سیستم‌های انتقال DC کمتر است.

الکتانس، ظرفیت، اختلاف فاز و مشکلات نوسانی در سیستم DC حذف می‌شوند.

 معایب سیستم‌های انتقال AC

• حجم هادی مورد نیاز در سیستم‌های AC بسیار بیشتر از سیستم‌های DC است.

• ردکتانس خط تأثیر بر تنظیم ولتاژ سیستم انتقال برق دارد.

• مشکلات اثر پوست و اثر نزدیکی فقط در سیستم‌های AC یافت می‌شوند.

• سیستم‌های انتقال AC بیشتر از دیسچارژ کرونایی تأثیر می‌پذیرند نسبت به سیستم‌های انتقال DC.

• ساخت سیستم شبکه انتقال برق AC پیچیده‌تر از سیستم‌های DC است.

• قبل از اتصال دو یا چند خط انتقال به هم، همسان‌سازی صحیح لازم است که در سیستم انتقال DC کاملاً حذف می‌شود.

مزایای سیستم‌های انتقال AC

• ولتاژ‌های متناوب را به راحتی می‌توان بالا یا پایین برد که در سیستم انتقال DC امکان‌پذیر نیست.

• نگهداری زیراستانیون AC نسبت به DC آسان‌تر و اقتصادی‌تر است.

• تبدیل قدرت در زیراستانیون برق AC بسیار آسان‌تر از مجموعه‌های موتور-ژنراتور در یک سیستم DC است.

معایب سیستم انتقال AC

• حجم هادی مورد نیاز در سیستم‌های AC بسیار بیشتر از سیستم‌های DC است.

• ردکتانس خط تأثیر بر تنظیم ولتاژ سیستم انتقال برق دارد.

• مشکلات اثر پوست و اثر نزدیکی فقط در سیستم‌های AC یافت می‌شوند.

• سیستم‌های انتقال AC بیشتر از دیسچارژ کرونایی تأثیر می‌پذیرند نسبت به سیستم‌های انتقال DC.

• ساخت سیستم شبکه انتقال برق AC پیچیده‌تر از سیستم‌های DC است.

• قبل از اتصال دو یا چند خط انتقال به هم، همسان‌سازی صحیح لازم است که در سیستم انتقال DC کاملاً حذف می‌شود.

ساخت ایستگاه تولید

در طی برنامه‌ریزی ساخت ایستگاه تولید، عوامل زیر باید برای تولید اقتصادی برق در نظر گرفته شوند.

• دسترسی آسان به آب برای ایستگاه تولید توان حرارتی.

• دسترسی آسان به زمین برای ساخت ایستگاه توان شامل شهرک کارکنان.

• برای یک ایستگاه توان هیدرو، باید سدی روی رودخانه وجود داشته باشد. بنابراین محل مناسبی روی رودخانه باید انتخاب شود به طوری که ساخت سد به بهترین شکل انجام شود.

• برای یک ایستگاه توان حرارتی، دسترسی آسان به سوخت یکی از مهم‌ترین عوامل است.

• ارتباطات بهتر برای کالاها و کارکنان ایستگاه توان نیز باید در نظر گرفته شود.

• برای حمل قطعات جایگزین بزرگ توربین‌ها، آلترناتورها و غیره، باید راه‌های عریض، ارتباطات ریلی و رودخانه عمیق و عریض نزدیک ایستگاه توان باشد.

• برای یک نیروگاه هسته‌ای، باید در فاصله‌ای از مکان‌های عمومی قرار گیرد تا اثرات واکنش هسته‌ای بر سلامتی مردم تأثیر نگذارد.

عوامل دیگری نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شود، اما آن‌ها خارج از محدوده بحث ما هستند. تمام عوامل فوق در مراکز بار آسان نیستند. ایستگاه توان یا ایستگاه تولید باید در محلی قرار گیرد که تمام تسهیلات به راحتی در دسترس باشند. این محل لزوماً در مراکز بار نیست. قدرت تولید شده در ایستگاه تولید سپس با استفاده از سیستم انتقال برق الکتریکی به مرکز بار منتقل می‌شود، همان‌طور که قبلاً گفتیم.

قدرت تولید شده در یک ایستگاه تولید در سطح ولتاژ پایین است، زیرا تولید برق با ولتاژ پایین ارزش اقتصادی دارد. تولید برق با ولتاژ پایین اقتصادی‌تر (یعنی با هزینه کمتر) از تولید برق با ولتاژ بالا است. در سطح ولتاژ پایین، وزن و عایق‌بندی در آلترناتور کمتر است؛ این به طور مستقیم هزینه و اندازه آلترناتور را کاهش می‌دهد. اما این قدرت با ولتاژ پایین نمی‌تواند مستقیماً به مصرف‌کننده منتقل شود زیرا انتقال برق با ولتاژ پایین اقتصادی نیست. بنابراین، اگرچه تولید برق با ولتاژ پایین اقتصادی است، اما انتقال برق الکتریکی با ولتاژ پایین اقتصادی نیست.

قدرت الکتریکی مستقیماً متناسب با حاصلضرب جریان الکتریکی و ولتاژ سیستم است. بنابراین برای انتقال قدرت الکتریکی معینی از یک مکان به مکان دیگر، اگر ولتاژ قدرت افزایش یابد، جریان مرتبط با این قدرت کاهش می‌یابد. کاهش جریان به معنای کاهش زیان I²R در سیستم، کاهش مساحت مقطع هادی به معنای کاهش سرمایه‌گذاری و کاهش جریان باعث بهبود تنظیم ولتاژ سیستم انتقال برق می‌شود و بهبود تنظیم ولتاژ نشان‌دهنده کیفیت برق است. به دلیل این سه دلیل، قدرت الکتریکی عمدتاً در سطح ولتاژ بالا منتقل می‌شود.

دوباره در سمت توزیع، برای توزیع موثر قدرت منتقل شده، به سطح ولتاژ پایین مورد نظر پایین‌برده می‌شود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که ابتدا قدرت الکتریکی در سطح ولتاژ پایین تولید می‌شود، سپس برای انتقال موثر انرژی الکتریکی به سطح ولتاژ بالا بالا‌برده می‌شود. در نهایت، برای توزیع انرژی یا قدرت به مصرف‌کنندگان مختلف، به سطح ولتاژ پایین مورد نظر پایین‌برده می‌شود.