چگونگی انتقال برق از نیروگاه ها به مصرف کنندگان
یکی از مزایای انرژی الکتریکی ، سهولت در نقل و انتقال و پخش این انرژی بسیار ارزشمند در مسافت های طولانی است که آن را در مقایسه با سایر بخش های انرژی، سهل الوصول تر جلوه می دهد و احتمالا به پرمصرف ترین شکل انرژی تبدیل می نماید.
انتقال انرژی الکتریکی یا (انتقال با توانایی ولتاژ بالا) یک انتقال وسیع و گسترده انرژی الکتریکی است که از نیروگاه تولید برق تا پست هایی که در نزدیکی مراکز پخش و مصرفی است. این موضوع از سیم کشی بین ایستگاه های ولتاژ بالا و مصرف کننده ها ،که شبکه توزیع نامیده می شود ،جداست.
انرژی تولیدی در نیروگاه ها از طریق پست های نیروگاهی تحویل به خطوط انتقال و توزیع میشود و به شبکه های توزیع منتقل و از طریق شبكه های توزیع تحویل مصرف کنندگان خانگی و صنعتی می گردد . در حال حاضر سطح های متداول ولتاژ خطوط انتقال نیرو در سیستم برق رسانی ۴۰۰ و ۲۳۰ کیلو ولت و برای فوق توزیع ۱۳۲ ، ۶۳ و ۶۶ کیلو ولت می باشد . انتقال انرژی الکتریکی و استفاده از تاسیسات مربوط به آن علاوه بر پیچیدگی مخصوص به خود ، از دیدگاه مطالعات سیستم نیز حائز اهمیت است . مطالعات سیستم بعنوان ضرورتی برای تعیین استراتژی بهره برداری مطمئن و پایدار، چیدمان بهینه واحدهای تولیدی ، برنامه ریزی تعمیرات تجهیزات با توجه به گستره حالات مختلف و محتمل بهره برداری و در دسترس بودن و آمادگی تجهیزاتی همچون ترانس ها و تجهیزات جانبی ، تستها و تنظیم های سیستم های حفاظتی، بهره برداری بهینه از ظرفیت تولید و بهره مندی هر چه بیشتر مصرف کنندگان از برقی مطمئن و با کیفیت مناسب مطرح می باشد .
عملیات جابجایی توان الکتریکی را انتقال انرژی الکتریکی گویند. این عملیات معمولا شامل انتقال انرژی الکتریکی از مولد یا تولیدکننده به پست های پخش کننده نزدیک شهرها یا مراکز تجمع صنایع است و این یعنی تحویل انرژی الکتریکی به مصرف‌کننده در محلی نزدیک توزیع انرژی الکتریکی است. انتقال انرژی الکتریکی به ما این اجازه میدهد تا در عین سادگی و بدون پذیرفتن هزینه حمل سوخت ها و همینط.ور بدون در نظر گرفتن آلودگی تولید شده از سوختن سوختها در نیروگاه، از انرژی الکتریکی بهره ببریم. در حالی که در بیشتری از موارد انتقال منابع انرژی مثل باد یا آب سدها غیرممکن است و تنها راه ممکن انتقال انرژی الکتریکی است.
به علت زیاد بودن میزان توان مورد بحث، ترانسفورماتورها کمابیش در ولتاژهای بالایی کار میکنند (۱۱۰ کیلوولت یا بیشتر). انرژی الکتریکی معمولاً در فواصل دراز به وسیله خطوط هوایی انتقال می یابد. از خطوط زیر زمینی فقط در مناطق پرجمعیت شهری استفاده میشود و این به دلیل هزینه بالای راه اندازی و نگهداری و همچنین تولید توان راکتیو اضافی در این‌گونه خطوط است.
امروزه خطوط انتقال ولتاژ، بیشتر شامل خطوطی با ولتاژ بالاتر از ۱۱۰ کیلوولت می‌شوند. ولتاژهای کمتر، نظیر ۳۳ یا ۶۶ کیلوولت به ندرت و برای تغذیه بارهای روشنایی در مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. ولتاژهای کمتر از ۳۳ کیلوولت معمولاً برای توزیع انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. از ولتاژهای بیشتر از ۲۳۰ کیلوولت با نام ولتاژهای بسیار بالا یاد میشود چراکه بیشتر تجهیزات مورد نیاز در این ولتاژها با تجهیزات ولتاژ پایین کاملاً متفاوتند.
خط انتقال هوایی
خط انتقال هوایی نوعی از خط انتقال است که در آن از دکل‌ها و تیرها برای نگه داشتن کابل‌ها بالای سطح زمین استفاده میشود. از آنجایی که در این‌گونه خطوط از هوا به عنوان عایق کابل‌ها استفاده میشود این روش انتقال یکی از کم هزینه‌ترین و رایج‌ترین روش‌های انتقال است. دکل‌ها و تیرهایی که برای نگهداشتن کابل‌ها استفاده میشود می‌توانند از جنس چوب، فولاد، بتون، آلومینیوم و در برخی موارد پلاستیک مسلح باشند. به‌طور کلی کابل‌ها مورد استفاده در خطوط هوایی از جنس آلومینیوم هستند (که البته با نواری از فولاد در داخل مسلح شده‌اند). از کابل‌های مسی در برخی خطوط انتقال ولتاژ متوسط و ولتاژ پایین و محل اتصال به مصرف‌کننده استفاده میشود.
خطوط انتقال زمینی
اولین خطوط انتقال برق؛ خطوط زمینی بودند، اما کم کم جای خود را به خطوط هوایی دادند. راه اندازی خطوط زمینی انتقال برق به علت هزینه های فراوان حفاری و ایجاد کانال های زمینی و زیر زمینی بسیار گران تر از راه اندازی خطوط هوایی است و گرفتن انشعاب از این خطوط مستلزم وجود ایستگاه های توزیع، جعبه های انشعاب و تابلو های برق می باشد. نیز عیب یابی این خطوط به علت در دسترس نبودن احتیاج به وسائل مخصوص و گران قیمتی دارد که هزینه های آن را افزایش می دهد. در عوض در خطوط زمینی به ندرت اشکالی به وجود می آید و خاموشی آن به مراتب از خطوط هوایی کمتر است.
HVDC
انتقال با جریان مستقیم یا اچ‌وی‌دی‌سی برای انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس‌های بسیار بزرگ و در طول مسیرهای طولانی یا برای اتصال دو شبکه ناهماهنگ AC مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که انتقال انرژی الکتریکی باید در مسیرهای طولانی صورت گیرد، انتقال به صورت DC به علت کمتر بودن تلفات اقتصادی‌تر است. در این حالت کاهش تلفات و هزینه‌های مربوط به آن می‌تواند هزینه تبدیل انرژی الکتریکی از AC به DC را جبران کند.
از دیگر مزایای استفاده از با ثبات کردن دو شبکه اتصال AC متفاوت است. در صورتی که دو شبکه AC متفاوت برای مثال متعلق به دو کشور متفاوت به هم اتصال پیدا میکنند به علت ناهماهنگی شبکه‌ها ممکن است این اتصال با مشکلاتی نظیر ایجاد بی ثباتی در شبکه همراه باشد اما با استفاده از سیستم اچ‌وی‌دی‌سی این مشکل بر طرف خواهد شد، بدین ترتیب که در کشور فروشنده انرژی، انرژی الکتریکی به صورت DC درآمده و پس از طی مسیر انتقال در کشور مصرف کننده دوباره به صورت AC بازمی‌گردد.
تولید الکتریسیته
فرایندی است که طی آن از یک منبع انرژی استفاده می شود تا انرژی الکتریکی تولید شود. اصول پایه برای تولید الکتریسیته توسط دانشمند انگلیسی مایکل فارادی در دهۀ ۱۸۲۰ تا اوایل دهه ۱۸۳۰ میلادی کشف شد. روش پایۀ او هنوز هم برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد:
الکتریسیته با حرکت یک دور سیم یا یک استوانۀ مسی بین قطب های یک آهنربا (ژنراتور) تولید می شود.
برای شرکت هایی که در زمینۀ الکتریسیته فعال هستند تولید الکتریسیته اولین مرحله در رساندن الکتریسیته به دست شما است و در مراحل بعدی انتقال و توزیع قرار دارند. الکتریسیته معمولاً در نیروگاه توسط ژنراتور ها تولید می شود. ژنراتور ها برای تولید الکتریسیته نیاز به یک محرک مکانیکی نیاز دارند این محرک می تواند یک توربین یا یک موتور دیزل باشد. محل نصب ژنراتور و تجهیزات مربوط به آن را نیروگاه مي نامند. نیروگاه های برق در دو نوع جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) می باشند.
طبقه‌بندی نیروگاه‌ها براساس نوع مصرفی و عامل محرک به صورت زیر است:
- نیروگاه حرارتی
- نیروگاه هسته‌ای
- نیروگاه با سوخت زغال سنگ
- نیروگاه با سوخت زغال نفت
- نیروگاه با گاز طبیعی
- منابع انرژی تجدیدپذیر
- نیروگاه برق‌آبی
- نیروگاه خورشیدی
- نیروگاه بادی
- انرژی دریایی
- زیست‌سوخت
- توان اسمزی
منابع: