تتكون عملية إمداد الطاقة الكهربائية من ثلاث مراحل رئيسية: التوليد، النقل، والتوزيع. يجب على كل مهندس كهربائي فهم هذه المراحل بشكل عام، وسنقدم هنا نظرة شاملة على كل مرحلة كما يلي:
مرحلة التوليد (Generation Stage):
توليد الكهرباء هو عملية تحويل الطاقة من أشكالها المختلفة إلى طاقة كهربائية. تبدأ هذه العملية في محطات توليد الطاقة، حيث يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية باستخدام المولدات الكهربائية (Generators).
كيفية عمل محطات التوليد:
- المولد الكهربائي: هو آلة تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. لكي يعمل المولد، يجب أن يدور بواسطة مصدر طاقة ميكانيكي.
- مصادر الطاقة الميكانيكية: قد تكون عجلة مائية في سدود الطاقة الكهرومائية، أو محركات ديزل كبيرة، أو توربينات غازية. ولكن في معظم الحالات، يتم تدوير المولد باستخدام توربينات بخارية (Steam Turbines).
- إنتاج البخار: يتم إنتاج البخار عن طريق حرق الفحم، النفط، الغاز الطبيعي، أو من خلال الانشطار النووي في محطات الطاقة النووية. كما يمكن استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
التوليد المدمج (Embedded Generation):
في بعض الأحيان، يتم توفير مراحل إضافية لتوليد الطاقة ضمن مراحل النقل والتوزيع لتلبية متطلبات الطاقة الإضافية في بعض المناطق.
مرحلة النقل (Transmission Stage):
نقل الطاقة الكهربائية هو عملية نقل الطاقة بكميات كبيرة من محطات التوليد إلى محطات التحويل (Substations) القريبة من المراكز السكانية.
كيفية عمل مرحلة النقل:
- محطة التحويل (Transmission Substation): تخرج الطاقة الكهربائية من المولد بجهد آلاف الفولتات، ثم يتم رفع الجهد إلى مستويات عالية جدًا (من 155,000 إلى 765,000 فولت) في محطة التحويل لتقليل الفقد في الخطوط أثناء النقل لمسافات طويلة.
- النقل الثانوي (Sub-Transmission): في بعض الأحيان، يتم استخدام مراحل نقل ثانوية لتوفير مستويات جهد متوسطة، مما يسهل الانتقال بين أنظمة النقل والتوزيع بشكل عملي واقتصادي.
مرحلة التوزيع (Distribution Stage):
توزيع الكهرباء هو المرحلة الأخيرة في عملية إمداد الطاقة الكهربائية إلى المستهلكين النهائيين. تحمل شبكة التوزيع الكهرباء من نظام النقل وتوصلها إلى المستهلكين.
كيفية عمل مرحلة التوزيع:
- محطة توزيع الطاقة (Distribution Substation): يتم تخفيض الجهد العالي القادم من شبكة النقل إلى مستويات مناسبة للتوزيع في محطات توزيع الطاقة.
- نظام التوزيع الأولي (Primary Distribution System):
- يغطي هذا الجزء من الشبكة المنطقة بين محطات النقل الثانوي ونظام التوزيع الثانوي.
- يعمل بجهود تتراوح بين 33 كيلو فولت و6.6 كيلو فولت.
- قد يتم استخدام توليد مدمج في هذه المرحلة.
- نظام التوزيع الثانوي (Secondary Distribution System):
- يغطي هذا الجزء من الشبكة المنطقة بين المغذيات الأولية ومعدات الاستخدام.
- يعمل بجهود منخفضة تتراوح بين 480 فولت و120 فولت.
- يتم استخدام الطاقة أحادية الطور (Single-Phase) في المنازل، بينما تستخدم الطاقة ثلاثية الطور (Three-Phase) في المنشآت التجارية والصناعية.
مثال على نظام كامل للشبكة الكهربائية:
- التوليد: ينتج المولد طاقة بجهد 20,000 فولت.
- النقل: يتم رفع الجهد إلى 138,000 فولت لنقل الطاقة لمسافات طويلة.
- محطات التحويل: يتم تخفيض الجهد إلى 34,500 فولت لنقل كميات أصغر إلى المحطات الفرعية.
- التوزيع: يتم تخفيض الجهد إلى 13,800 فولت لتوزيعه مباشرة إلى المناطق المحلية.
- الاستخدام النهائي: يتم تخفيض الجهد إلى المستويات المناسبة للاستخدام في المنازل والمنشآت التجارية والصناعية.
تتكون عملية إمداد الطاقة الكهربائية من ثلاث مراحل رئيسية:
- التوليد: تحويل الطاقة من أشكالها المختلفة إلى طاقة كهربائية.
- النقل: نقل الطاقة بجهود عالية لمسافات طويلة لتقليل الفقد.
- التوزيع: توصيل الطاقة إلى المستهلكين النهائيين بجهود منخفضة.
في الموضوع القادم، سنشرح بعض التعريفات والمصطلحات الكهربائية الأساسية والمهمة.
الذهاب للموضوع التالي من هنا
العودة للصفحة الرئيسية للكورس من هنا
