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.
بمعنى آخر، تُعدّ شبكة الكهرباء نظامًا معقدًا ينقل الكهرباء من مصدرها إلى المستهلكين الذين يستخدمونها بانتظام. وقد 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
محطات توليد الطاقة، التي تستخدم مولدًا لتحويل الطاقة الميكانيكية من التوربين إلى طاقة كهربائية ، هي المكان الذي يتم فيه 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.
يشير هذا إلى أنه مع ازدياد الجهد ، يتناقص التيار الكهربائي تناسبياً (أي كمية الإلكترونات المتدفقة في الثانية). ويُمكن المحول الكهربائي من رفع الجهد . ويبلغ الحد الأقصى للمسافة التي يمكن أن تقطعها الكهرباء عادةً 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 أيضاً: ما هو معدل التصريف؟
التوزيع
تُستخدم محطات التوزيع الفرعية التي تستخدم محولات خفض الجهد ، والتي تعمل عكس محولات رفع الجهد، في المراحل الأولى لتوزيع الكهرباء. تعمل هذه المحولات على خفض الجهد إلى مستويات آمنة للاستخدام البشري، لأن جهد النقل لمسافات طويلة يكون مرتفعًا 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.
