برق در نیروگاه تولید شده و از طریق یک سیستم پیچیده (شامل پستها، ترانسفورماتورها و خطوط برق) که شبکه نامیده میشود، تولیدکنندگان و مصرف کنندگان برق را به یکدیگر متصل میکند. اکثر شبکههای محلی برای اهداف تجاری به یکدیگر متصل میشوند و شبکههای بزرگتر و قابل اعتمادتری را تشکیل داده و کار هماهنگی و برنامهریزی تامین برق را انجام میدهند. در سطح کشور، شبکههای برق شامل صدها هزار کیلومتر خطوط فشار قوی و میلیونها متر خطوط برق فشار ضعیف با ترانسفرماتورهای توزیع است که هزاران نیروگاه را به صدها میلیون مشتری برق در سراسر مناطق متصل مینماید.
قبل از پرداختن به چگونگی ایجاد الکتریسیته، اجازه دهید از یک سخنرانی برق شروع کنیم. الکتریسیته جریانی است که الکترونهای آزاد را از یک مکان به مکان دیگر منتقل میکند. به هر حال الکترونها ذرات ریز اتمی با بار منفی هستند. اگر یکی از این الکترونها از اتم خود رها و مجبور به حرکت به مکان دیگری شود، الکتریسیته تولید میگردد. اکنون بیرونیترین الکترونها یا الکترونهای ظرفیتی، به حداقل مقدار نیرو نیاز دارند تا از اتم خود آزاد شوند. وقتی الکترونهای آزاد اتمهای جدیدی را پیدا میکنند تا به آن بچسبند، تنها یک الکترون موجود را بیرون رانده و این فرآیند دوباره و دوباره شروع میشود. به این ترتیب جریان الکتریکی تولیدشده و ما میتوانیم آن را در تک تک کارهای روزمره خود شاهد باشیم. تقریباً تمام چیزهایی که در طول روز با آنها سروکار داریم، از انرژی تغذیه میکنند.
نیروگاهها برق تولید میکنند و آن را از طریق خطوط انتقال و توزیع به مشتریان تحویل میدهند. خطوط انتقال ولتاژ بالا، کابلهای عظیمی هستند که بین برجهای فلزی بلند آویزان بوده و برق را در فواصل مکانی طولانی برای رفع نیازهای مشتری منتقل میکنند. برق ولتاژ بالاتر برای انتقال برق از راه دور کارآمدتر و کم هزینهتر است. برق با ولتاژ پایین برای استفاده در خانهها و مشاغل ایمنتر بهکار میرود. ترانسفورماتورها در بخشهای مختلف ولتاژ را افزایش یا کاهش میدهند تا با طیکردن مسافتی طولانی از نیروگاهها بتوانند ولتاژی مناسب را به خانهها تحویل دهند.
نیروگاههای برق انرژی تولیدی خود را از مسیر پستهای نیروگاهی مستقر دریافت و آن را به کابلهای خط انتقال ارسال میکنند. سپس این انرژی به شبکههای توزیع فرستاده میشود تا به خانههای مردم یا سازمانهای صنعتی برسد. سطح ولتاژ معمولی که در کابلهای انتقال انرژی سراسری در جریان است، 400 و 230 کیلو ولت نشانداده میشود. انتقال انرژی کمتر 132، 63 و 66 ولت میباشد. درست است که انتقال انرژی برق پیچیدگیهای خود را دارد؛ اما یکی از پر اهمیتترین انرژیها در سیستم روزمرگی مردم و جوامع انسانی بهشمار میرود. سیستمهای گوناگون دیگری نیز در سراسر کشور وجود دارند که برای ادامه حیات خود به انرژی برق نیازمند هستند. بنابراین انرژی الکتریکی باید کاملاً پایدار و قابل اعتماد تولید و توزیع گردد.
زمانی که برق در شرکتهای مختلف تولید میشود، به مولدهای مختلف نزدیک شهرها یا مراکز متعدد صنعتی انتقال مییابد. سپس این انرژی به اجزای کوچکتر تقسیم شده و به درب خانهها فرستاده میشود. این جابهجایی جریان برق را انرژی الکتریکی میگویند.
بهطور معمول انرژی که از سازمانهای تولید برق منتقل میشود، جریان بسیار بالایی مانند 110 کیلو وات یا بیشتر دارد. جریان برق در اکثر کشورها بهوسیله کابلهای هوایی به خانهها یا کارخانههای صنعتی منتقل میشود. کابلهای زیر زمینی تنها در صورتی مورد استفاده قرار میگیرند که شهرها جمعیت بسیار بالایی داشتهباشند. همچنین این مسیر به دلیل آنکه به هزینه بسیار بالایی برای تاسیس و نگهداری نیاز دارد، کمتر مورد استفاده قرار میگیرد. از دیگر معایب آن این است که باعث ایجاد رادیواکتیو اضافی میشوند که ضررهای زیادی را به موسسات تحمیل میکند.
امروزه کابلهایی که سازمانها برای انتقال انرژی در نظر میگیرند، بیشتر از 110 کیلو ولت است. ولتاژهای کوتاهتر مانند 33 و 66 کیلو ولت بسیار کمتر مورد بهرهبرداری قرار میگیرند و معمولاً از آنها برای مسیرهای طولانی استفاده میکنند. زمانی که بخواهند انرژی برق را به خانهها توزیع نمایند، از ولتاژهای کمتر از 33 کیلو ولت استفاده میکنند. ولتاژهای بیشتر از 230 ولت برای کارهای بسیار متفاوت در نظر گرفته میشود.
کابلهای برق هوایی یک خط انتقال نیرو است که توسط برجها یا تیرهای معلق انجام میگیرد. از آنجایی که بیشتر عایقها از طریق هوا تامین میشوند، خطوط برق هوایی معمولاً کم هزینهترین روش انتقال برای مقادیر زیاد نیرو هستند. برجها برای حمایت از کابلها از چوب چند لایه، فولاد (اعم از ساختارهای مشبک یا قطبهای لولهای)، بتن، آلومینیوم و گاهی اوقات پلاستیکهای تقویتشده ساخته شدهاند. هادیهای سیم میلهای روی خط عموماً از آلومینیوم (ساده یا تقویتشده با فولاد یا گاهی اوقات مواد مرکب) تولید شدهاند. همچنین از سیمهای مسی در توزیع ولتاژ متوسط و اتصالات ولتاژ پایین به مناطق مختلف استفاده میشود.
در گذشته اختراع عایق کرنش عاملی حیاتی برای استفاده از ولتاژهای بالاتر بود. در پایان قرن نوزدهم، قدرت الکتریکی محدود عایقهای پین به سبک تلگراف، ولتاژ را به بیش از 69000 ولت محدود کرد. امروزه خطوط هوایی به طور معمول در ولتاژهای بیش از 765000 ولت بین هادیها کار میکنند و در برخی موارد از ولتاژهای بالاتر استفاده میشود.
علاوهبر کابلهای هوایی، خطوط زیر زمینی در بیشتر شهرها نصب میشوند که از یک یا چند هادی تشکیل شدهاند. این خطوط را با عایقهای اطمینان بخشی پوشش میدهند تا کمتر مورد آسیب قرار بگیرند. کابلهای زیر زمینی از قسمتهای مختلفی مانند هسته، هادی، عایق، غلاف فلزی، بستر، زره پوش، سرویس دهی و… تشکیل شدهاند. تنوع مختلفی از این خطوط را میتوانید در بازار پیدا کنید. زمانی که قصد داشتهباشید تا کابل زیر زمینی ایده آل خود را بیابید، باید ولتاژ مناسب و نیازهایی که از آن ساختار در ذهن دارید را در نظر بگیرید. بسته به منطقه جغرافیایی، شرایط محیطی، خدمات مورد نیاز و هزینه، میتوانید انتخاب مناسبی بین کابلهای سربار و زیرزمینی داشته باشید. درک درست از انواع خطوط انتقال براساس ولتاژ، وظایف انتخاب کابل، نصب، نگهداری و تعمیر را آسان تر میسازد.
زمانی از اچ وی دی سی استفاده میشود که جریان برق مستقیم و در مقیاسهای بسیار بزرگ صورت پذیرد. همچنین انتقال انرژی مستقیم الکتریکی HVDC در مسیرهای طولانی یا برای متصل شدن دو سیستم شبکهای ناهماهنگ AC مورد بهره برداری قرار میگیرد. انتقال ای سی به دلیل اینکه نیاز به ولتاژهای بسیار بالا برای طی کردن مسیرهای طولانی دارد، معمولاً خطرات بیشتری را برای تولیدکنندگان به وجود میآورد. در حالی که ولتاژ DC متفاوت با آن عمل میکند. این انرژی نیز برای مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار میگیرد؛ اما تنها تفاوت آن این است که تلفات اقتصادی کمتری را با خود به همراه دارد. این انتقال جریان انرژی به علت کاهش تلفات و هزینههای مربوط به انتقال و نگهداری، تمامی هزینههای خود مبنی بر سیستم تبدیل انرژی از AC به DC را جبران میکند.
جریان برق AC میتواند مشکلات دیگری را نیز به همراه داشته باشد. برای مثال اگر دو جریان ای سی در دو منطقه با یکدیگر متفاوت باشند، در صورتی که به هم برخورد کنند، خساراتی را به وجود میآورند. این موضوع در جریان HVDC به علت ساختار حرفهای کاملاً بر طرف میشود. در دو منطقه با جریان متفاوت، انرژی AC تبدیل به DC میگردد تا انتقال آسان تر باشد و انرژی بتواند مجدداً به جریان اولیه خود یعنی ای سی بازگردد.
تولید جریان الکتریکی فرآیندی است که از یک منبع انرژی تولید و در سیستمی مصرف میشود. اصول اولیه الکتریسیته در ابتدا توسط دانشمندی به نام مایکل فارادی کشف شد. او اهل کشور انگلستان بود که در دهه 1820 تا 1830 میلادی روی این پروژه کار میکرد. روشی که او اختراع کرد، هنوز هم به عنوان یک منبع معتبر مورد استفاده قرار میگیرد. نظریه او این چنین بود که «برق زمانی تولید میشود که جریان انرژی دور یک سیم یا استوانه مسی که بین قطبهای یک آهنرباست بگردد».
شرکتهای بسیاری در سراسر کشور مشغول تولید، نحوه جریان و انتقال انرژی به دست مشتریان و مصرف کنندگان هستند. جریان برق در ابتدا در نیروگاههای تولیدی توسط ژنراتورها به وجود میآید. ژنراتورها برای آن که جریان انرژی سراسری را تولید کنند، نیاز به یک محرک مکانیکی مانند توربین یا موتورهای دیزل دارند. در واقع توربینها در مناطق بادخیز قرار دادهمیشوند تا انرژی باد آنها را به حرکت در بیاورد. این فرآیند جریانی را در مولدها ایجاد و در نهایت به کمک سیستم، برق تولید میکند. به مکانی که ژنراتورها و تجهیزات مرتبط با آن را نصب میکنند، نیروگاه میگویند. نیروگاهها جریان الکتریسیته را به دو صورت جریان متناوب AC یا جریان انرژی مستقیم DC تولید کرده و سپس به داخل خانهها یا صنایع تجاری منتقل خواهند شد.
نیروگاههای متفاوتی در سراسر کشور وجود دارند که هر کدام جریان و ساختار مخصوص به خود را دارند. این منابع انرژی به شرح زیر هستند:
الکتریسیته سفر خود را از نیروگاهها آغاز میکند. جایی که از طریق سوختهای فسیلی یا منابع تجدیدپذیر از زغالسنگ و گاز طبیعی گرفته تا نیروگاههای برق آبی و بادی به وجود میآید. در بیشتر موارد این منابع برای نیرودادن به توربینها از طریق نیروهای گاز، بخار، باد، آب، خورشید، زیست توده، زمین گرمایی و حتی شکافت هستهای به وجود میآیند. جریان الکتریکی تولیدی در نیروگاهها از طریق خطوط برق به منازل تحویلداده میشود.
©1402 کلیه حقوق این سایت متعلق به شرکت اسوه سازان نیک میباشد/طراحی شده توسط ایده پردازان وب شهر
