آشنایی با شبکه های توزیع (قسمت اول)

لزوم توجه و آشنایی با توزیع انرژی الکتریکی

با هر قدمی که در زندگی برداشته می شود، وابستگی جوامع بشری به منابع انرژی الکتریکی بیشتر احساس می شود ؛ در این میان، ارتباط بین منبع تغذیه و مصرف کنندگان، به نام سیستم توزیع انرژی نقش حیاتی را ایفا می کند. این سیستم نه تنها از نظر کمیت توزیع انرژی الکتریکی اهمیت دارد، بلکه از نظر ارائه و استمرار تامین برق نیز با استانداردهای معتبر در کیفیت مطلوب مورد توجه قرار گرفته است.

انرژی الکتریکی، در نیروگاههای حرارتی توسط سوخت های فسیلی، یا پس از صرف هزینه های سنگین، با استفاده از پتانسیل آب سدها در توربین های آبی تولید شده از طریق خطوط انتقال انرژی، به مراکز مصرف انتقال می یابند. در این مراکز، ایستگاه های تبدیل، سطح ولتاژ را کاهش می دهند. این ولتاژ متوسط به وسیله شبکه های توزیع به محل مصرف کننده خواهد رسید. در محل مصرفی نیز، به کمک ایستگاه های ترانسفورماتوری توزیع، ولتاژ به حد قابل استفاده برای مصارف خانگی، صنعتی، تجاری، عمومی، کشاورزی و... تبدیل شده و به مصرف می رسد.

سیستم های قدرت، وظیفه تامین انرژی الکتریکی را از مرحله تولید تا مصرف به عهده دارند. این سیستم ها به چهار بخش عمده تولید، انتقال، توزیع و سرویس به مشترکین تقسیم می شود. امروزه، باتوجه به گستردگی فعالیت های چرخه تامین برق در انواع مراحل «تولید، انتقال، توزیع برق و خدمات بعداز فروش به مشترکین »، لزوم توجه بیشتر و اختصاصی تر به هر کدام از این شاخه های صنعت برق را جدی تر کرده است.
ضرورت آموزش و استفاده از تخصص نیروی انسانی در هر یک از این بخش ها، باعث شد تا براساس نوع فعالیت آن ها، وزارت نیرو به شرکت ها و سازمان های وابسته تقسیم گردد. که البته به دلیلی تفاوت زیاد این فعالیت ها معمولاً هر یک توسط تشکیلات جداگانه ای اداره می شوند.

در اوایل توسعه استفاده از انرژی برق، سیستم های توزیع اغلب جزو نیروگاه ها بودند، که با گسترش بهره گیری از انرژی الکتریکی، تقاضا از سیستم های توزیع نیرو بیشتر و بسیار پیچیده تر شد. این سیستم ها نه تنها مجبور بودند که تعداد زیادی از مصرف کنندگان را سرویس بدهند، بلکه باید بارهای انفرادی بزرگ را نیز تغذیه می کردند که امروزه، نیاز به نظارت دقیق تر و طراحی جامع تری را از لحاظ رعایت افت ولتاژ و کیفیت برق با قابلیت اطمینان بالا در سرویس دهی می طلبد. بنابراین «مهندسی توزیع نیرو» به طور پیوسته، با پهنه گسترده ای از مسائل مواجه است که خود از نظر اقتصادی، طراحی، مباحث علمی برای ساخت، تعمیر و بهره برداری بهینه، به صورت یک شاخه علمی در زمینه مهندسی برق تبدیل شده است. با گسترش بهره برداری از برق، تقاضاهای مصرف کنندگان ازسیستم های توزیع نیرو نیز بیشتر و بسیار متنوع تر شد. این سیستم ها نه تنها مجبورند که تعداد زیادی از مصرف کنندگان شهری را سرویس بدهند بلکه باید بارهای انفرادی از جمله صنایع و کارگاه های تولیدی، چاه های آب کشاورزی، مناطق دوردست روستایی را نیز تحت پوشش نیرورسانی قرار دهند که در این حالت، نیاز به نظارت و رسیدگی دقیق تر به سطح تغییرات ولتاژ در انشعابات مشترکین وجود خواهد داشت. از سوی دیگر امروزه مصرف کنندگان، چنان قابلیت اطمینانی از سرویس دهی خواستارند که در آن، دفعات قطع برق کمتر و مدت خاموشی در زمان های کوتاه تر باشد. بنابراین، توجه به امر طراحی، احداث، تعمیر و نگهداری سیستم های توزیع، خود یک مبحث علمی روز شده و برای رعایت اصول فنی و اقتصادی در این شاخه از صنعت برق نیاز روزافزونی به چشم می خورد.

پیشرفت سیستم های توزیع

به موازات توسعه شبکه های توزیع برق، نوآوری در وسایل الکتریکی، اختراع مواد بسیار مناسب، تکامل تجهیزات و ابزارآلات پیشرفته، روز به روز جایگزین و به کار گرفته شد به شکلی که تکنیک های جدید و بسیار کارآمدی را برای تعمیر، بهره برداری و احداث شبکه های توزیع، برای برپاداشتن یک سیستم توزیع اقتصادی، انتخاب صحیح اندازه های هادی ها، عایق ها، ترانسفورماتورها و دیگر اجزا، موجب شد تا برای یک سیستم با قابلیت اطمینان بالا به بهره برداری های اضطراری ناشی از بارهای اضافه نیاز کمتری داشته و به طور کلی، تأسیسات برای تقاضای بیشتر آینده جوابگو باشد. در چنین سیستمی تلفات کاهش خواهد یافت. از طرف دیگر، مباحث جدیدی در زمینه سیستم های توزیع از جمله مدیریت مصرف و بار، مکانیزاسیون، دیسپاچینگ توزیع و دستگاه های کنترل از راه دور، سیستم های دیجیتالی و الکترونیکی در اندازه گیری و کنترل معرفی و ساخته شده است. همه موارد گفته شده ارتباط مهندسی شدن شبکه های توزیع را با بهبود کیفیت سرویس دهی الکتریکی و همچنین کاهش تلفات و بهره برداری بهینه و خودکار از سیستم توزیع را نوید می دهد.
عوامل دیگری نیز وجود دارد که بر طراحی، احداث و بهره برداری از سیستم های توزیع تأثیر گذاشته در حالی که بسیاری از آن ها طبیعت فنی ندارند، از این جمله اند مسائل اقتصاد – مهندسی که مهمترین نقش را در این زمینه ایفا می کنند، مسائلی همچون نرخ برگشت سرمایه، ارزش آتی سرمایه گذاری های فعلی، همچنین ارزش فعلی هزینه ها در آینده، نرخ تورم، مسائل تامین مالی، بودجه و مالیات هستند. ازدیگر مشکلات می توان به حریم های خطوط برقدار، حفظ و نگهداری اراضی، قطع درختان و مسائل محیط زیست اشاره کرد. الگوی رشد درآینده، آیین نامه های تعرفه های برق و افزایش توقع مصرف کنندگان، تلاش برای جلب رضایت مشترکین، تامین و آموزش نیروی انسانی ماهر و متخصص را طلب می کند.

از آنجایی که مهندسین توزیع، با سیستم های موجود کار می کنند، بنابراین تحلیل وضعیت تأسیسات فعلی، عملیات اصلاح و بهینه سازی روی آن ها و همچنین تشریح بعضی از تغییرات و تحولات، امری مطلوب خواهد بود. درحال حاضر، بیشتر سیستم های توزیع، به صورت هوایی می باشند و صرف نظر از افزایش شبکه های کابل زمینی، سیستم های توزیع هوایی برای مدتی به همین گستردگی ادامه خواهد داشت .
استفاده از خطوط هوایی، امکان استفاده از انرژی برق به دورترین نقاط کشور را نیز فراهم آورده است. امروزه ،علم مهندسی توزیع، به عواملی محیطی احاطه داشته وبیش از پیش، درپی ابتکارونوآوری برای حل این مشکل می باشند. درطرح های جدید شبکه های هوایی، علاوه بر رعایت کردن استانداردهای موجود، عوامل زیست محیطی را نیز در طراحی آن مد نظر قرارمی دهند تا سازه های خطوط توزیع، کمترین مزاحمت راایجاد نمایند. در این زمینه حتی در کشورهای پیشرفته نیز یکسان کردن پایه های خطوط توزیع برق، شبکه های مخابراتی و شبکه روشنایی معابرو اجرا یآن روی پایه هایی با ارتفاع های توافق شده برای انواع هادی ها، به مورد اجرا گذاشته شده است.

مهندسین توزیع برق صرف نظر از برخی دیدگاه های متداول، باید به جنبه های دیگر مثل معماری و شهرسازی، همخوانی سازه ها با محیط اطراف همچنین شهر وعوامل دیگر محیطی نیز توجه داشته باشند. البته این حقیقت رانمی توان از نظر دور داشت که رعایت حریم خطوط فشار متوسط برقدار از یک طرف، و منظره ردیف پایه های خطوط توزیع هوایی از طرف دیگر، فقط برای مهندسین توزیع زیبا به نظر می رسد. احداث فقط یک خط هوایی، به ظاهر محیط اطراف لطمه وارد کرده همه ساله، باعث قطع درختان ومرگ پرندگان دربرخورد باجمپرها واتصالات آن ها می شود. پیشرفت های جدید دمورد انواع کنسول ها، مقره های اتکایی به عنوان عایق و کنسول به طور یک جا و حتی شکل، اندازه ورنگ پایه ها، طوری طراحی شده اند که تنوع و زیبایی محیط را کمتر به هم زده از ایجاد مناظر و اتفاقات بد جلوگیری کنند.

پایان قسمت اول

لینک سایر قسمت ها

• آشنایی با شبکه های توزیع (قسمت اول)
• آشنایی با شبکه های توزیع (قسمت دوم)
• آشنایی با شبکه های توزیع (قسمت سوم)
• آشنایی با شبکه های توزیع (قسمت چهارم)
• آشنایی با شبکه های توزیع (قسمت آخر)