همانطور که در قسمت انتهایی مقاله قبل مطالعه کردید، روش های بسیاری برای تولید برق وجود دارد که امروزه کشور ها در سطح کلان از آن ها استفاده می کنند. برق به هر روشی که تولید می شود، پس از تولید توسط خط انتقال و توزیع به دست مصرف کننده می رسد. بنابر این استاندارد ثابتی برای انتقال و توزیع برق در هر کشوری وجود دارد که آشنایی با آن می تواند کمک بسیاری در طراحی و اجرای نیروگاه های برق خورشیدی به شما بدهد. به منظور آشنایی با خطوط انتقال و سیستم توزیع در شبکه برق ایران در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.
خروجی استاندارد نیروگاه ها
به طور معمول خروجی استاندارد هر نیروگاه برق به صورت جریان متناوب AC و در قالب سه فاز است. منظور از جریان متناوب، تغییر جهت و مقدار ولتاژ خروجی متناسب با زمان است که خود دارای مزایای بسیاری است. همچنین منظور از سه فاز، سه خط برقدار است که هر کدام از خط با نسبت به خط دیگر دارای یک اختلاف پتانسیل مشخص است.
تولید برق به روش سه فاز و متناب AC بهترین گزینه برای خطوط توزیع و همچنین صنایع است که از موتورهای سه فاز به منظور دستیابی به راندمان بیشتر استفاده می کنند.
خطوط انتقال
برق پس از تولید در نیروگاه، توسط تیرهای برق بزرگ، کابل های عظیم مسی و همچنین لوله های زیر زمینی به مناطق مسکونی منتقل می شود. در ابتدای مسیر، به بالا بودن جریان الکتریکی تولید شده، تلفات در سیم های مسی بالاتر است و به همین منطور از قطعه ای به نام ترانسفورماتور استفاده می شود.
ترانسفورماتور های خطوط انتقال
ترانسفورماتور یا به طور ساده ترانس برق، قطعه ای کاربردی است، که برق را در ورودی دریافت کرده و سپس در خروجی، مقادیر ولتاژ و جریان آن را کاهش یا افزایش می دهد. برای مثال در یک ترانس افزاینده، ولتاژ ورودی در خروجی افزایش می یابد اما در مقابل جریان آن کاهش پیدا می کند. گفتنی است توان ورودی و خروجی ترانس تقریبا برابر بوده زیرا در صورت افزایش ولتاژ، جریان کاسته و بلعکس در صورت کاهش ولتاژ، جریان افزایش می یابد.
در ابتدای خطوط انتقال، ترانس افزاینده، ولتاژ برق تولید شده در نیروگاه را افزایش و جریان آن را کاهش می دهد. جریان بالا باعث ایجاد تلفات در سیم ها شده و در نتیجه نیازمند افزایش قطر سیم هستیم اما با افزایش ولتاژ دیگر لازم به افزایش قطر سیم نبوده و انتقال انرژی الکتریکی به صرفه تر انجام می شود.
به طور معمول بالاترین ولتاژ در خطوط انتقال ایران در حدود 400 هزار ولت یا 400 کیلووات است.
تعداد سیم برق در خطوط انتقال
همانطور که گفته شد، خروجی استاندارد برق در نیروگاه های بزرگ، به صورت سه فاز و توسط سه سیم به خط انتقال تحویل داده می شود. این سه خط برقدار نسبت به یکدیگر دارای اختلاف ولتاژ هستند. اگر به دکل های بزرگ برق توجه کنید به طور معمول 3 یا ضرایبی از 3 سیم در بالای آن مشاهده خواهید کرد.
پست های توزیع برق
پس از انتقال برق به مناطق شهر به صورت پله ای سطح ولتاژ برق انتقال داده شده کاهش پیدا می کند. در نزدیک ترین خطوط به شهر و قبل از ترانس های برق شهری و پست های برق با درب زرد رنگ، ولتاژ خط به 20000 ولت یا همان 20 کیلوولت کاهش می یابد.
به طور معمول این خطوط در سال های اخیر به صورت زیر زمینی انتقال و با رنگ قرمز علامت گذاری شده است. حال این ولتاژ باید به ترانس های محلی که در بالای تیر چراغ برق و یا پست های برق محلی با درب زرد رنگ منتقل شود تا پس از تبدیل آن به ولتاژ 220 ولت مرسوم، به خانه ها توزیع شود.
ترانس کاهنده در پست برق محلی
این نوع تراسفورماتور ها به طور معمول بالای دو عدد تیر چراغ برق موازی و یا در اتاق های زرد رنگ قرار می گیرند. سه خط برق با ولتاژ 20 کیلوولت به ورودی ترانس متصل و در خروجی ترانس سه خط برق با اختلاف پتانسیل پایین تر نسبت به یکدیگر در دسترس قرار می گیرند. گفتنی است اختلاف پتانسیل بین خطوط پس از ترانس در حدود 380 ولت است که این ولتاژ را اختلاف پتانسیل بین دو فاز می نامند.
سیم نول
بدون شک نام سیم نول بار ها به گوش تمامی انسان ها رسیده است. برق خانگی از دو سیم فاز و نول تشکیل شده است که نسبت به یکدیگر دارای اختلاف پتانسیل 220 ولت موثر هستند. سیم نول در اصل پس از ترانس به وجود می آید. سر مشترک سیم پیچ های ترانس برق پس اتصال به یکدیگر، نقطه مرکزی را به وجود می آورد که مطابق استاندارد ایران، این سر مرکزی سیم نول نام دارد.
به منظور توزیع بهتر بار، فاز های خروجی ترانس را بین خانه های محل تقسیم و سیم نول در اینجا کاملا مشترک است.
برقدار بودن سیم فاز و خنثی بودن سیم نول
در حالت عادی نه سیم فاز و نه سیم نول، هیچکدام برقدار نیستند و خطری برای کسی که فقط به یکی از این دو سیم دست می زند ندارد. اما به دلیل مسائل امنیتی شبکه و جلوگیری از صدمات به سیستم توزیع برق و همچنین متعادل کردن شبکه، سیم نول در پست برق به صورت مستقیم و توسط مواد کاهنده مقاومت به زمین متصل می شود.
حال در این صورت به دلیل وجود اختلاف پتانسیل بین سیم فاز و زمین، سیم فاز دارای خطر برق گرفتگی است.
خلاصه خطوط برق در ایران
برق در نیروگاه ها به روش های مختلف تولید و توسط خطوط انتقال به دست مصرف کننده می رسد. در ابتدای خطوط انتقال، ولتاژ خط به منظور کاهش تلفات ناشی از جریان و همچنین کاهش ضخامت خطوط انتقال توسط ترانسفورماتور افزاینده، افزایش و سپس در انتهای خط انتقال و در پست های توزیع برق، ولتاژ خط توسط ترانسفورماتور کاهنده، کاهش پیدا می کند.
در خروجی هر ترانسفورماتور توزیع سه خط برق دار و یک خط خنثی به نام نول در دسترس است. اختلاف پتانسیل بین هر فاز در حدود 380 ولت و اختلاف پتانسیل بین هر فاز با نول در حدود 220 ولت است.
