نقل الكهرباء من محطة التوليد إلى المستهلك

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

من مصادر التوليد المباشرة إلى المستهلك ، تمر الطاقة الكهربائية عبر العديد من النقاط التكنولوجية. في الوقت نفسه ، تعتبر ناقلاتها نفسها في شكل خطوط مع الموصلات ضرورية في هذه البنية التحتية. من نواح كثيرة ، فإنها تشكل نظامًا متعدد المستويات ومعقدًا لنقل الكهرباء ، حيث يكون المستهلك هو الرابط النهائي.

من أين تأتي الكهرباء؟

في المرحلة الأولى من العملية الشاملة لإمدادات الطاقة ، يحدث التوليد ، أي إنتاج الكهرباء. لهذا ، يتم استخدام محطات خاصة تنتج الطاقة من مصادرها الأخرى. يمكن استخدام الحرارة والماء وضوء الشمس والرياح وحتى الأرض على أنها الأخيرة. في كل حالة ، يتم استخدام محطات المولدات التي تحول الطاقة الطبيعية أو المولدة صناعياً إلى كهرباء. يمكن أن تكون هذه محطات طاقة نووية أو حرارية تقليدية ، وطواحين تعمل بالطاقة الشمسيةالبطاريات. لنقل الكهرباء إلى معظم المستهلكين ، يتم استخدام ثلاثة أنواع فقط من المحطات: محطات الطاقة النووية ومحطات الطاقة الحرارية ومحطات الطاقة الكهرومائية. تبعا لذلك ، المنشآت النووية والحرارية والهيدرولوجية. تولد حوالي 75-85 ٪ من الطاقة في جميع أنحاء العالم ، على الرغم من أنه بسبب العوامل الاقتصادية وخاصة البيئية ، هناك اتجاه متزايد نحو خفض هذا المؤشر. بطريقة أو بأخرى ، محطات الطاقة الرئيسية هذه هي التي تنتج الطاقة لمزيد من نقلها إلى المستهلك.

شبكات نقل الطاقة الكهربائية

يتم نقل الطاقة المتولدة من خلال البنية التحتية للشبكة ، وهي مزيج من التركيبات الكهربائية المختلفة. يشمل الهيكل الأساسي لنقل الكهرباء للمستهلكين المحولات والمحولات والمحطات الفرعية. لكن المكانة الرائدة فيه تحتلها خطوط الكهرباء التي تربط مباشرة بين محطات الطاقة والمنشآت الوسيطة والمستهلكين. في الوقت نفسه ، قد تختلف الشبكات عن بعضها البعض - على وجه الخصوص ، حسب الغرض:

• الشبكات العامة. توريد المرافق المنزلية والصناعية والزراعية والنقل
• اتصالات الشبكة لإمداد الطاقة المستقل. توفير الطاقة للأجسام المستقلة والمتحركة ، والتي تشمل الطائرات والسفن والمحطات غير المتطايرة وما إلى ذلك.
• شبكات إمداد الطاقة للمنشآت التي تقوم بعمليات تكنولوجية فردية. في نفس منشأة الإنتاج ، بالإضافة إلى الإمداد الرئيسي للكهرباء ، قد يتم توفير خط للحفاظ على قابلية تشغيل جهاز معينمعدات ، ناقل ، مصنع هندسي ، إلخ.
• اتصل بخطوط إمداد الطاقة. شبكات مصممة لتوصيل الكهرباء مباشرة للمركبات المتحركة. ينطبق هذا على الترام والقاطرات وحافلات الترولي ، إلخ.

تصنيف شبكات النقل حسب الحجم

أكبرها هي الشبكات الأساسية التي تربط مصادر توليد الطاقة بمراكز الاستهلاك عبر البلدان والمناطق. تتميز هذه الاتصالات بطاقة عالية (بكمية جيجاوات) والجهد. في المستوى التالي ، هناك شبكات إقليمية ، وهي عبارة عن فروع من الخطوط الرئيسية ، وفي المقابل لها فروع أصغر هي نفسها. من خلال هذه القنوات ، يتم نقل الكهرباء وتوزيعها على المدن والمناطق ومراكز النقل الكبيرة والحقول النائية. على الرغم من أن الشبكات من هذا العيار يمكن أن تفتخر بأداء عالي الطاقة ، إلا أن ميزتها الرئيسية لا تكمن في حجم الإمداد بمصادر الطاقة ، ولكن في مسافة النقل.

في المستوى التالي توجد شبكات إقليمية وداخلية. بالنسبة للجزء الأكبر ، يقومون أيضًا بوظائف توزيع الطاقة بين مستهلكين محددين. يتم تغذية قنوات المنطقة مباشرة من القنوات الإقليمية ، وتخدم مناطق التجمعات الحضرية وشبكات القرى. أما بالنسبة للشبكات الداخلية فهي توزع الطاقة داخل الحي والقرية والمصنع والأشياء الأصغر.

المحطات الفرعية في شبكات الإمداد بالطاقة

بين الأجزاء المنفصلة لخطوط نقل الكهرباء ، يتم تثبيت المحولات على شكل محطات فرعية. مهمتهم الرئيسية هي زيادة الجهد على خلفية انخفاض التيار. وهناك أيضًا إعدادات تنحي تعمل على تقليل مؤشر جهد الخرج في ظروف زيادة قوة التيار. يتم تحديد الحاجة إلى مثل هذا التنظيم لمعلمات الكهرباء في الطريق إلى المستهلك من خلال الحاجة إلى تعويض الخسائر في المقاومة النشطة. الحقيقة هي أن نقل الكهرباء يتم من خلال أسلاك ذات مساحة مقطع عرضي مثالية ، والتي يتم تحديدها فقط من خلال عدم وجود تفريغ إكليلي وقوة التيار. تؤدي استحالة التحكم في المعلمات الأخرى إلى الحاجة إلى معدات تحكم إضافية في شكل نفس المحول. ولكن هناك سبب آخر لزيادة الجهد على حساب المحطة الفرعية. كلما ارتفع هذا المؤشر ، زادت ، ربما ، مسافة نقل الطاقة مع الحفاظ على إمكانات طاقة عالية.

ميزات المحولات الرقمية

نوع حديث من المحطات الفرعية ، يسمح بالتحكم الرقمي. لذلك ، يوفر المحول القياسي من هذا النوع تضمين المكونات التالية:

• غرفة التحكم التشغيلية. يتحكم موظفو التشغيل ، من خلال محطة خاصة متصلة عبر اتصال عن بُعد (لاسلكي في بعض الأحيان) ، في تشغيل المحطة في الأوضاع الثقيلة والعادية. قد تنطبقالأجهزة المساعدة للتشغيل الآلي ، وتختلف سرعة إرسال الأوامر من عدة دقائق إلى ساعات.
• وحدة تحكم ضد الطوارئ. يتم تنشيط هذه الوحدة في حالة حدوث اضطرابات شديدة على الخط. على سبيل المثال ، إذا كان نقل الكهرباء من محطة توليد الطاقة إلى المستهلك يتم في ظل ظروف العمليات الكهروميكانيكية العابرة (مع الإغلاق المفاجئ للطاقة الخاصة بها ، أو المولد ، أو انخفاض كبير في الحمل ، وما إلى ذلك).
• حماية التتابع. كقاعدة عامة ، وحدة تلقائية مزودة بمصدر طاقة مستقل ، تتضمن قائمة مهامها التحكم المحلي في نظام الطاقة عن طريق الكشف السريع عن الأجزاء المعيبة من الشبكة وعزلها.

التركيبات الكهربائية المساعدة على خطوط الطاقة

توفر المحطة الفرعية ، بالإضافة إلى كتلة المحولات ، وجود فواصل وفواصل وقياس وأجهزة تكميلية أخرى. لا ترتبط مباشرة بمجمع التحكم وتعمل بشكل افتراضي. تم تصميم كل من هذه التثبيتات لأداء مهام محددة:

• القاطع يفتح / يغلق دائرة الطاقة إذا لم يكن هناك حمل على أسلاك الطاقة.
• يقوم الفاصل تلقائيًا بفصل المحول عن الشبكة للوقت المطلوب للتشغيل الطارئ للمحطة الفرعية. على عكس وحدة التحكم ، في هذه الحالة ، يتم الانتقال إلى مرحلة الطوارئ من التشغيل ميكانيكيًا.
• تحدد أجهزة القياس نواقل الجهد والتيار التي تنتقل الكهرباء من المصدر إلى المستهلك فيهانقطة زمنية محددة. هذه أيضًا أدوات آلية تدعم محاسبة الأخطاء المترولوجية.

مشاكل في نقل الطاقة الكهربائية

عند تنظيم وتشغيل شبكات الإمداد بالطاقة ، هناك العديد من الصعوبات ذات الطابع الفني والاقتصادي. على سبيل المثال ، تعتبر خسائر الطاقة الحالية المذكورة بالفعل بسبب المقاومة في الموصلات أهم مشكلة من هذا النوع. يتم تعويض هذا العامل بمعدات المحولات ، ولكنها بدورها تحتاج إلى صيانة. الصيانة الفنية للبنية التحتية للشبكة ، والتي يتم من خلالها نقل الكهرباء عبر مسافة ، مكلفة من حيث المبدأ. يتطلب كلاً من تكاليف الموارد المادية والتنظيمية ، مما يؤثر في النهاية على زيادة التعريفات لمستهلكي الطاقة. من ناحية أخرى ، لا تزال أحدث المعدات والمواد الخاصة بالموصلات وتحسين عمليات التحكم تسمح بتقليل جزء من تكاليف التشغيل.

من هو مستهلك الكهرباء

إلى حد كبير ، يتم تحديد متطلبات إمدادات الطاقة من قبل المستهلك. وبهذه الصفة ، يمكن لمؤسسات التصنيع ، والمرافق العامة ، وشركات النقل ، وأصحاب المنازل الريفية ، والمقيمين في مباني المدن متعددة الشقق ، وما إلى ذلك ، أن يتصرفوا.يمكن تسمية الاختلاف الرئيسي بين مجموعات مختلفة من المستهلكين بقوة خط الإمداد الخاص بها. وفقًا لهذا المعيار ، يمكن أن تكون جميع قنوات نقل الكهرباء للمستهلكين من مجموعات مختلفةمقسمة إلى ثلاثة أنواع:

• ما يصل إلى 5 ميغاواط.
• من 5 إلى 75 ميغاواط.
• من 75 إلى 1000 ميغاواط

الخلاصة

بالطبع ، ستكون البنية التحتية لإمدادات الطاقة المذكورة أعلاه غير مكتملة بدون منظم مباشر لعمليات توزيع موارد الطاقة. يعمل المشاركون في سوق الطاقة بالجملة الذين لديهم ترخيص مزود مناسب كشركة توريد. يتم إبرام اتفاقية لخدمات نقل الكهرباء مع إحدى مؤسسات مبيعات الطاقة أو أي مورد آخر يضمن التوريد خلال فترة الفاتورة المحددة. في الوقت نفسه ، قد تكون مهام صيانة وتشغيل البنية التحتية للشبكة ، والتي توفر كائنًا معينًا للمستهلك بموجب العقد ، في قسم مؤسسة طرف ثالث مختلفة تمامًا. الأمر نفسه ينطبق على مصدر توليد الطاقة.