الشبكة الكهربائية هي بنية تحتية شاملة لتوزيع الكهرباء، تغطي عادةً مساحة واسعة. وتتكون الشبكة الكهربائية من شبكة من منتجي ومستهلكي الطاقة المتزامنين، متصلة بخطوط النقل والتوزيع، ويديرها مركز تحكم واحد أو أكثر. ويشير معظم الناس إلى نظام نقل الكهرباء عند الحديث عن شبكة الطاقة.
وبعبارة أخرى، الشبكة الكهربائية هي نظام معقد ينقل الكهرباء من مصدرها إلى العملاء الذين يستخدمونها بانتظام. تطورت هذه الشبكات من تصاميم إقليمية متواضعة إلى شبكات تمتد اليوم لآلاف الكيلومترات وتربط ملايين المنازل والشركات.
ما هي مكونات الشبكة الكهربائية؟
تتكون الشبكة من عدد لا يحصى من الترابطات المعقدة، ولكنها مقسمة بشكل أساسي إلى ثلاثة أجزاء:
إنتاج الطاقة
مرافق الطاقة، التي تستخدم مولدًا كهربائيًا تحويل الطاقة الميكانيكية من التوربين إلى طاقة كهربائية، حيث يتم إنتاج الكهرباء لأول مرة.
لتحقيق ذلك، تحتاج محطات الطاقة إلى الطاقة من أنواع الوقود كالفحم والغاز الطبيعي، أو من مصادر الطاقة الأولية كالرياح وأشعة الشمس. الطريقة التالية (النقل) تُعالج هذه المشكلة، لأن هذه المحطات تُنتج كميات كبيرة من الكهرباء، وغالبًا ما تقع بعيدًا عن أماكن الحاجة إليها.
ناقل السرعة
يتم نقل الكهرباء باستخدام خطوط الكهرباء. تمر الكهرباء الخارجة من محطة الطاقة عبر محطة نقل حيث يتم رفع مستوى الكهرباء.
وهذا يشير إلى أنه كما الجهد االكهربى عندما تزداد الطاقة، ينخفض التيار الكهربائي بشكل متناسب (كمية الإلكترونات التي تتدفق في الثانية). المحول يجعل هذا الارتفاع في الجهد ممكنًاالمسافة القصوى المعتادة التي يمكن أن تقطعها هذه الكهرباء هي 500 كيلومتر.
يتم استخدام المحولات الرافعية لأن الكهرباء ستفقد الطاقة بلا شك بسبب المقاومة عند انتقالها لمسافات طويلة عبر سلك موصل.
باستخدام خطوط الكهرباء عالية الجهد، تُحل هذه المشكلة (ليس تمامًا، ولكن إلى مستوى مقبول). إذا انخفض التيار بمقدار ضعفين، سينخفض فقدان الطاقة المقابل في الخطوط بمقدار أربعة أضعاف، لأن فقدان الطاقة في الخطوط يتناقص بمقدار مربع التيار.
اقرأ أيضا: ما هو معدل التفريغ؟
التوزيع
محطات التوزيع التي تستخدم محولات خفض الجهد، والتي تقوم بعكس ما يقوم به المحول الرافع، حيث يتم توزيع الكهرباء أولاً. هذه تعمل المحولات المخفّضة للجهد على خفض الجهد إلى مستويات آمنة للبشر للتعامل معها لأن جهد النقل لمسافات طويلة مرتفع للغاية.
ثم تُربط هذه المحطات الفرعية عبر نظام التوزيع بمختلف أنواع المستهلكين للكهرباء، من المنشآت الصناعية الضخمة إلى المنازل الصغيرة. ويُخفَّض الجهد الكهربائي بشكل أكبر، وتُوزَّع الطاقة بين الوحدات الفرعية بمساعدة محطات فرعية إضافية ومحولات أصغر.
