شبكات النقل الكهربائي والتي يتم من خلالها نقل الطاقة المنتجة في محطات التوليد لنقلها إلى المحطات الفرعية ووضعها في خطوط التوزيع لتصل للمستهلك وعادةما تحمل هذه الشبكات كهرباء عالية الجهد.
ما هي شبكات النقل الكهربائي؟
النقل الكهربائي هو عملية توصيل الكهرباء المولدة عادة عبر مسافات طويلة لشبكة التوزيع الواقعة في المناطق المأهولة. جزء مهم من هذه العملية يتضمن المحولات التي تستخدم لزيادة مستويات الجهد لجعل النقل لمسافات طويلة ممكنًا.
يتم دمج نظام شبكات النقل الكهربائي مع محطات الطاقة وأنظمة التوزيع والمحطات الفرعية لتشكيل ما يعرف بالشبكة الكهربائية. تلبي الشبكة احتياجات المجتمع من الكهرباء وهي ما ينقل الطاقة الكهربائية من توليدها إلى استخدامها النهائي. نظرًا لأن محطات الطاقة تقع غالبًا خارج المناطق المكتظة بالسكان يجب أن يكون نظام النقل كبيرًا إلى حد ما.
| ◄ إقرأ أيضاً: ما هي مصادر التيار الكهربائي وكيف تصل الكهرباء إلى بيوتنا؟ |
كيف تعمل شبكات النقل الكهربائي ؟
يتم نقل الكهرباء من خلال خطوط النقل بجهد كهربائي عالي والتي تشكل مع المحطات الفرعية الكهربائية شبكة النقل. من أجل نقل الكهرباء بأقل خسائر طاقة ممكنة من الضروري رفع مستوى جهدها.
تتكون خطوط النقل أو خطوط الجهد العالي من عنصر موصل (نحاسي أو ألمنيوم) وعناصر داعمة (أبراج عالية الجهد). بمجرد تقليل جهدها إلى شبكة التوزيع تقوم بتوصيل التيار الكهربائي عبر مسافات طويلة.
شبكة النقل متداخلة مما يعني أن جميع النقاط مترابطة وأنه في حالة وقوع حادث في مكان ما فإن الإمداد مضمون لأن الكهرباء يمكن أن تأتي من خط آخر. بالإضافة إلى ذلك يتم التحكم في شبكات النقل الكهربائي عن بعد أي يمكن اكتشاف الأعطال وعزلها عن مركز التحكم.
كيف يتم نقل الكهرباء في شبكات النقل الكهربائي؟
عندما تنتقل الكهرباء عبر شبكات النقل الكهربائي أو خطوط النقل تفقد الطاقة بسبب المقاومة التي يوفرها الموصل الكهربائي والتي تتحول إلى حرارة تزيد من درجة حرارة الكابل.
تعتمد المقاومة التي يقدمها الموصل المذكور على عوامل مختلفة يجب مراعاتها عند تصميم وبناء خط كهرباء:
- قطر أو مساحة المقطع العرضي حيث تقل الموصلية عند انخفاض سمكها
- المواد التي صنعت بها
- الطول لأن مقاومة الكابل تزداد كلما زاد طوله
- درجة الحرارة لأن المقاومة تزداد مع زيادة درجة الحرارة
أفضل طريقة للتغلب على هذه المقاومة وتقليل الفاقد وزيادة كفاءة نظام شبكات النقل الكهربائي هي زيادة الجهد أو التوتر الذي تدور فيه الكهرباء واستخدام مواد عالية التوصيل.
تتكون الكابلات الموصلة لخطوط الجهد العالي من قلب فولاذي وهو ما يعطي المقاومة الميكانيكية. مغطاة من الخارج بالألمنيوم وهي مادة موصلة جيدة للكهرباء.
| ◄ إقرأ أيضاً: الكهرباء – المصادر | الإنتاج | الاستخدامات | مصادر الكهرباء الطبيعية |
ما العناصر المكونة لشبكات النقل الكهربائي؟
يحتوي المسار الذي تتبعه الطاقة للوصول إلى شركاتنا ومنازلنا على سلسلة من العناصر والعمليات وسنعرف اليوم المزيد عن شبكات النقل الكهربائي.
خط النقل الكهربائي هو الوسيلة التي يتم من خلالها نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية. العناصر المكونة لها هي كما يلي:
الموصلات
ثلاثة لخط دائرة واحدة وستة لخط دائرة مزدوجة. يجب أن تكون الموصلات بحجم مناسب. هذا يعتمد على قدرتها الحالية. عادة يتم استخدام موصلات الألمنيوم المقوى بالفولاذ.
المحولات
تستخدم محولات الرفع الكهربائي لتصعيد مستوى الجهد وتستخدم محولات الخفض لخفض مستوى الجهد. تسمح المحولات بنقل الطاقة بكفاءة أعلى.
عوازل الخط
لدعم موصلات الخط ميكانيكيًا أثناء عزلها كهربائيًا عن الأبراج الداعمة.
أبراج الدعم
لدعم موصلات الخط المعلقة في الهواء العلوي.
أجهزة الحماية
لحماية نظام النقل ولضمان التشغيل الموثوق. وتشمل هذه الأسلاك الأرضية ، مانعات الصواعق ، قواطع الدائرة ، المرحلات ، إلخ.
منظمات الجهد
للحفاظ على الجهد ضمن الحدود المسموح بها عند الطرف المستقبل يجب اختيار وتشكيل وبناء جميع العناصر البناءة للخط العلوي بطريقة تجعلها تتمتع بسلوك آمن في ظروف الخدمة في ظل الظروف المناخية المتوقعة عادةً في ظل الفولتية المقدرة وتحت التيار المقنن وتحت ضغوط الدارة القصيرة المتوقعة.
اعتمادًا على وظيفتها يمكن تصنيف شبكات النقل الكهربائي إلى:
خطوط النقل
خطوط النقل هي تلك المستخدمة لنقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة وعند مستويات جهد أعلى من 34500 فولت. هذه الأنواع من الخطوط هي على وجه التحديد نقطة التقاء بين محطات توليد الطاقة وشبكات التوزيع.
خطوط التوزيع.
من ناحية أخرى فإن خطوط التوزيع هي تلك التي تنقل الطاقة من المحطات الفرعية إلى الشركات أو المنازل أو الإضاءة العامة في البلديات. مستويات الجهد المستخدمة أقل من 34500 فولت.
| ◄ إقرأ أيضاً: ما هو محول كهربائي رافع للجهد |
ما مقدار الجهد الذي تحمله شبكات النقل الكهربائي؟
اعتمادًا على كمية الطاقة التي سيتم نقلها والمسافة التي يجب قطعها يقوم كل جزء من الشبكة بتوصيل الكهرباء بجهد أو آخر.
يتم رفع جهد الطاقة الكهربائية بمجرد توليدها إلى جهد عالي لتقليل فاقد الطاقة الذي يحدث أثناء النقل وبعد ذلك يتم تحويله إلى جهد متوسط ومنخفض لتقريبه من المستهلك النهائي من خلال شبكات التوزيع. اعتمادًا على جهدهم هناك:
خطوط الجهد العالي
بين 132.000 و 380.000 فولت تُستخدم لنقل كميات كبيرة من الطاقة لمسافات طويلة.
خطوط الجهد المتوسط
بين 1000 و 132000 فولت.
خطوط الجهد المنخفض
التي تجلب الطاقة إلى نقطة الاستهلاك بجهد أقل من 1000 فولت حيث تعمل المعدات المنزلية وبعض المعدات الصناعية بجهد 220 أو 380 فولت.
| ◄ إقرأ أيضاً: ما هو المحول الخافض للجهد كيف يعمل مزاياه وعيوبه؟ |
أنواع أنظمة شبكات النقل الكهربائي
نظام التيار المتردد أحادي الطور
- أحادي الطور ، سلكان
- أحادي الطور ، سلكان مع مؤرض
- ثلاثة أسلاك ، أحادية الطور
نظام التيار المتردد ثنائي الطور
- ثنائي الطور ، ثلاثة أسلاك
- ثنائي الطور ، أربعة أسلاك
نظام التيار المتردد ثلاثي الاطوار
- ثلاثي الاطوار ، ثلاثة أسلاك
- ثلاثي الاطوار ، أربعة أسلاك
نظام التيار المستمر DC
- سلكين DC
- سلكين DC مع نقطة المنتصف مؤرضة
- ثلاثة أسلاك DC
