چگونگی انتقال برق از نیروگاه به منازل سوال خیلی از مردم میتواند باشد. برق یکی از حیاتی ترین بخشهای زندگی مدرن است و تقریباً همه فعالیتهای روزمره ما به وجود آن وابسته است. اما بیشتر افراد نمیدانند انرژی الکتریکی از لحظه تولید در نیروگاه چگونه وارد خانهها میشود و چه مسیری را طی میکند تا ما بتوانیم با فشار دادن یک کلید پریز، روشنایی، گرمایش، سرمایش و کارکرد دستگاههای مختلف را در اختیار داشته باشیم. فرآیند انتقال برق از نیروگاه به منازل یکی از پیچیدهترین و دقیقترین سیستمهای مهندسی جهان است که شامل تولید، افزایش ولتاژ، انتقال، کاهش ولتاژ، توزیع و ورود به واحدهای مسکونی میشود. لازم است بدانید در این مسیر سیم و کابل اصلیترین عضو سیستم هستند. در این مقاله با زبانی ساده و قابل درک، این مسیر را مرحله به مرحله بررسی میکنیم.
آننچه در ادامه میخوانیم:
- برق چگونه در نیروگاه تولید میشود؟
- چرا ولتاژ برق قبل از انتقال افزایش مییابد؟
- خط انتقال برق فشار قوی چیست و چه وظیفهای دارد؟
- چگونه ولتاز برق پیش از ورود به شهر کاهش مییابد؟
- برق چگونه وارد محلات و ساختمانها میشود؟
- تجهیزات حفاظتی برای ایمنی انتقال برق
- آینده انتقال برق و تکنولوژیهای نوین
- انواع پست سیستم توزیع برق
- جمع بندی
برق چگونه در نیروگاه تولید میشود؟
تولید برق اولین گام در زنجیره تأمین انرژی الکتریکی است. نیروگاهها به روشهای مختلف برق تولید میکنند اما هدف همه آنها یکسان است: تبدیل نوعی انرژی (مکانیکی، حرارتی، شیمیایی یا تجدید پذیر) به انرژی الکتریکی.
انواع نیروگاههای تولید برق
نیروگاهها بسته به منبع انرژی به چند دسته تقسیم میشوند:
- نیروگاههای حرارتی که با سوزاندن سوختهایی مانند گاز و گازوئیل بخار تولید و ژنراتور را به حرکت در میآورند.
- نیروگاههای بادی و خورشیدی که انرژیهای تجدیدپذیر را مستقیماً به برق تبدیل میکنند.
- نیروگاههای برق آبی که انرژی حرکت آب را به برق تبدیل میکنند.
- نیروگاههای هستهای که با شکافت هسته اتم گرما و سپس برق تولید میکنند.
در تمام نیروگاهها، انرژی مکانیکی حاصل از منبع انرژی به وسیله ژنراتور تبدیل به انرژی الکتریکی میشود. اما این برق در لحظه تولید قابل ارسال مستقیم به خانهها نیست و نیاز به پردازش و انتقال دارد.
چرا ولتاژ برق قبل از انتقال افزایش مییابد؟
برق تولید شده در نیروگاهها معمولاً دارای ولتاژ پایینتر از آن مقداری است که برای انتقال به مسافتهای طولانی نیاز داریم. انتقال برق با ولتاژ پایین موجب اتلاف بسیار زیاد انرژی میشود. به همین دلیل، برق قبل از انتقال وارد پست برق اولیه (primary substation) میشود و به کمک ترانسفورماتور قدرت ولتاژ آن افزایش پیدا میکند.
نقش ترانسفورماتور قدرت
ترانسفورماتورهای قدرت ولتاژ را افزایش میدهند و تا جریان کاهش یابد و در نتیجه برق با تلفات بسیار کمتر از خطوط انتقال عبور کند. این کار باعث میشود انرژی طی صدها کیلومتر اتقال از بین نرود. به همین دلیل خطوط انتقال برق فشار قوی را معمولاً با برجهای بلند و سیمهای ضخیم میبینیم که مسئول حمل انرژی با ولتاژ بسیار بالا هستند.
خط انتقال برق فشار قوی چیست و چه وظیفهای دارد؟
پس از افزایش ولتاژ، برق از طریق شبکه خطوط فشار قوی منتقل میشود. این شبکه اغلب با برجهای فلزی بزرگ و دکل برق که در سراسر زمین، بیابان، دشت و مناطق غیر مسکونی دیده میشوند، شناخته میشوند.
ویژگیهای خط انتقال برق
خطوط انتقال برق باید:
- توان بالا را بدون افت چشمگیر منتقل کنند.
- در برابر ظرایط آب و هوایی مقاوم باشند.
- از مناطق مسکونی دور باشند تا ایمنی حفظ شود.
ولتاژ در این خطوط معمولاً بین ۱۳۲ تا ۴۰۰ کیلوولت است. هدف این مرحله، رساندن انرژی برق به مراکز مصرف مثل شهرها و مناطق صنعتی با کمترین تلفات انرژی است.
انواع خطوط انتقال برق
- خطوط AC (جریان متناوب): مخصوص انتقال برق در فواصل طولانی
- خطوط DC (جریان مستقیم): مخصوص انتقال برق در فواصل بسیار طولانی یا بین قارهای با تلفات کمتر در طول مسیر
بیشتر بخوانید: راه های تولید برق آسان و پاک ترین روش ها
چگونه ولتاژ برق پیش از ورود به شهر کاهش مییابد؟
وقتی برق به حاشیه شهرها میرسد، نیاز به کاهش ولتاژ دارد. برای این کار برق وارد پست انتقال و توزیع میشود. در این ایستگاهها ترانسفورماتورهای بزرگ ولتاژ خیلی بالا را به ولتاژ متوسط تبدیل میکنند.
تبدیل برق از فشار قوی به ولتاژ متوسط
در این مرحله برق از محدوده صدها کیلوولت به ۲۰ یا ۳۳ کیلوولت کاهش مییابد تا قابل انتقال در داخل شهر و مناطق مسکونی باشد. سپس برق از طریق شبکه کابل کشی و خطوط توزیع هوایی یا زمینی به محلات مختلف شهر ارسال میشود.
برق چگونه وارد محلات و ساختمانها میشود؟
پس از ورود برق به محلات، نیاز است ولتاز دوباره کاهش یابد. بر روی تیرهای برق یا داخل پستهای محلی، ترانسفورماتورهای کاهنده نصب میشوند که ولتاژ متوسط را به سطح قابل اسستفاده در منازل تبدیل میکنند.
تبدیل ولتاز متوسط به ولتاژ نهایی مصرف
در این مرحله ولتاژ ۲۰ کیلوولت به ۲۲۰ ولت تک فاز یا ۳۸۰ ولت سه فاز تبدیل میشود. سپس برق از پست محلی وارد قسمت های زیر میشود:
- کابلهای زمینی و هوایی
- کنتورهای برق ساختمان
- تابلو برق خانگی
در نهایت وارد پریزهای برق و دستگاههای برقی داخل خانه میرسد.
تجهیزات حفاظتی برای ایمنی انتقال برق
در طول مسیر انتقال و توزیع برق از نیروگاه تا خانهها، لایههای مختلف حفاظتی وجود دارد. این تجهیزات شامل سکسیونرها، کلیدهای قدرت، فیوزهای فشار قوی، رلههای حفاظتی و برق گیرها هستند که از شبکه در برابر اتصال کوتاه، رعد و برق و اضافه بار محافظت میکنند.
نقش ایمنی در محل مصرف
ایمنی انتقال برق فقط در سطح نیروگاه و خطوط انتقال اهمیت ندارد. در منازل نیز محافظت ضروری است به همین دلیل تجهیزات زیر نقش مهمی دارند:
- جعبه فیوز داخلی ساختمان
- سیستم ارتینگ
- محافظ برق وسایل خانگی
- کلید محافظ جان
وجود این تجهیزات از بروز خطرات آتش سوزی، برق گرفتگی و آسیب به وسایل جلوگیری میکند.
آینده انتقال برق و تکنولوژیهای نوین
روشهای انتقال برق در حال پیشرفت هستند و سیستمهای جدید با هدف کاهش تلفات انرژی و افزایش پایداری شبکه توسعه پیدا کردهاند.
فناوریهای جدید انتقال برق
از جمله فناوریهای نوین میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- خطوط انتقال HVDC با انتقال مستقیم ولتاژ بالا
- کابلهای هوشمند با قابلیت مانیتورینگ دما و بار
- ادغام منابع تجدیدپذیر در شبکه سراسری
- توسعه پستهای دیجیتال با سیستمهای کنترل هوشمند
این فناوریها کمک میکنند انتقال برق دقیقتر، سریعتر، ایمنتر و کم هزینهتر انجام شود.
انواع پست سیستم توزیع برق
- پستهای تقویتی (Substations): ایستگاه مرکزی در سیستم توزیع برق این پست است. این پست به دو دسته تقویتی فشار متوسط (MV) و فشار پایین (LV) تقسیم میشوند.
- پستهای تقویت میانی (Distribution Substations): این پست در انتقال انرژی از پستهای تقویتی به سطوح پایینتر توزیع نقش مهمی دارد و انرژی را به مناطق مصرفی هدایت می کنند.
- پستهای تقویت فشار پایین (Distribution Transformers): این پست مخصوص کاهش ولتاژ به سطح پایین تر است و در ترانسفورماتورها نصب میشود.
- پستهای توزیع مستقیم (Service Transformers): این پست ولتاژ مستقیم مصرف کننده را فراهم می کند.
- پستهای توزیع خطی (Line Transformers): این پست وظیفه تقویت و تنظیم ولتاژ را برعهده دارد.
- پستهای تبدیل (Conversion Substations): در تبدیل انرژی از یک نوع به دیگری مانند تبدیل انرژی شبکه به انرژی خورشیدی یا باد کاربرد دارد.
جمع بندی
برق مسیر بسیار طولانی و پیچیدهای را از لحظه تولید تا ورود به پریزهای خانه طی میکند. انرژی تولید شده در نیروگاه ابتدا به کمک ترانسفورماتورهای افزاینده، با ولتاژ بسیار بالا وارد خطوط انتقال میشود تا کمترین اتلاف انرژی ایجاد شود. سپس در پستهای انتقال ولتاژ کاهش مییاتبد و از طریق شبکه توزیع شهری به محلات میرسد در نهایت ترانسفورماتورهای محلی ولتاژ را به ۲۲۰ ولت قابل مصرف خانگی تبدیل کرده و از طریق کنتور و سیمکشی وارد منازل میکنند وجود تجهیزات حفاظتی در تمام مراحل باعث میشود که برق ایمن و پایدار به دست مصرف کنندگان برسد. آگاهی از این مسیر به ما کمک میکند ارزش شبکه برق و لزوم حفاظت از آن را بهتر درک کنیم.
در این مقاله تمام مراحل چگونگی انتقال برق از نیروگاه به منازل را توضیح دادیم امیدواریم برایتان مفید بوده باشد. راندنو همواره در تلاش است جواب تمامی سوالات شما را کامل و دقیق بدهد و راهی باشد برای ارتباط با فروشندگان محصولات مورد نیازتان و میتوانید به صورت کاملاً مستقیم با فروشندگان در ارتباط باشید.
