انرژی وانتقال آن

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 141

انرژی وانتقال آن

مقدمه

فرآیند جابجایی توان الکتریکی را انتقال انرژی الکتریکی گویند. این فرآیند معمولاً شامل انتقال انرژی الکتریکی از مولد یا تولید کننده به پستu206fهای توزیع نزدیک شهرها یا مراکز تجمع صنایع است و از این پس یعنی تحویل انرژی الکتریکی به مصرف کنندهها در محدوده توزیع انرژی الکتریکی است. انتقال انرژی الکتریکی به ما اجازه میu206fدهد تا به راحتی و بدون متحمل شدن هزینه حمل سوختu206fها و همچنین جدای از آلودگی تولید شده از سوختن سوختu206fها در نیروگاه, از انرژی الکتریکی استفاده کنیم. حال آنکه در بسیاری موارد موارد انتقال منابع انرژی مانند باد یا آب سدها غیر ممکن است و تنها راه ممکن انتقال انرژی الکتریکی است.

به علت زیاد بودن میزان توان مورد بحث, ترانسفورماتورها معمولاً در ولتاژهای بالایی کار میu206fکنند(۱۱۰ کیلوولت یا بیشتر). انرژی الکتریکی معمولاً در فواصل طولانی به وسیله خطوط هوایی اتقال میu206fیابد. از خطوط زیر زمینی فقط در مناطق پر جمعیت شهری استفاده میu206fشود و این به دلیل هزینه بالای راهu206fاندازی و نگهu206fداری و همچنین تولید توان راکتیو اضافی در این گونه خطوط است.

امروزه خطوط انتقال ولتاژ, بیشتر شامل خطوطی با ولتاژ بلاتر از ۱۱۰ کیلوولت میشوند. ولتاژهای کمتر, نظیر ۳۳ یا ۶۶ کیلوولت به ندرت و برای تغذیه بارهای روشنایی در مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار میگیرند. ولتاژهای کمتر از ۳۳ کیلوولت معمولاً برای توزیع انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرند. از ولتاژهای بیشتر از ۲۳۰ کیلوولت با نام "ولتاژهای بسیار بالا" (extra high voltage) یاد میشود چراکه بیشتر تجهیزات مورد نیاز در این ولتاژها با تجهیزات ولتاژ پایین کاملاً متفاوتند

.

یک خط انتقال در نزدیکی هلسیکی در فنلاند

سالها پیش یعنی در سالهای آغازین استفاده از انرژی الکتریکی, انتقال توان با همان ولتاژمصرف کنندهها انجام میگرفت و این به دلیل استفاده از توان الکتریکی به صورت DC بود, چراکه در آن زمان هیچ راهی برای افزایش ولتاژ DC وجود نداشت و از آنجا که انواع مختلف مصرف کنندهu206cها مثل لامپu206cها یا موتورها نیازمند ولتاژهای مختلفی بودند برای هر یک باید از ژنراتوری جداگانه استفاده میu206cشد که این خود امکان استفاده از یک شبکه بزرگ برای تغذیه کلیه مصرف کنندهها را از بین میبرد.

در جلسه گروه AIEE در ۱۶ می ۱۸۸۸ نیکولا تسلا مقالهu206cای را با نام "سیستم جدید موتورها و ترانسفورماتورهای متناوب" ارایه کرد و به بیان مزایای استفاده از این سیستم پرداخت. مدتی بعد شرکت "وستینگ هوس" پیشنهاد ساخت اولین سیستم جریان متناوب را داد.

با استفاده از ترانسفورماتور امکان اتصال مولدها به خطوط انتقال ولتاژ بالا و همچنین امکان اتصال خطوط ولتاژ بالا به شبکهu206cهای محلی توزیع فراهم شد. با انتخاب فرکانسی مناسب امکان تغذیه انواع بارها از جمله روشناییu206cها و موتورها ایجاد میu206cشد. مبدلهای گردان و بعدها لامپu206cهای قوس جیوه و دیگر یکسو کنندهu206cهای جریان امکان اتصال مصرف کنندهu206cهای DC را با استفاده از یک نوع یکسو ساز به شبکه مهیا میساختند. حتی مصرف کنندهu206cهای با فرکانسu206cهای متفاوت هم میu206cتوانستند با استفاده از مبدلهای گردان به شبکه متصل شوند. با استفاده از نیروگاهu206cهای متمرکز برای تولید برق همچنین امکان صرفهu206cجویی به وسیله تولید انبوه فراهم شد و ضریب بار در هر نیروگاه امکان تولید با راندمان بالاتر را نیز ایجاد کرد به طوریکه امکان استفاده از برق با قیمت کمتری برای مصرف کنندهu206cها فراهم شد. بدین ترتیب امکان به وجود آمدن یک شبکه بزرگ برای تغذیه انواع مختلفی از مصرف کنندهها پدید آمد.

با استفاده از نیروگاهu206cهای چند برابر بزرگتر که به منطقه بزرگی اتصال داده شده بودند, قیمت تمام شده تولید برق کاهش یافت و امکان استفاده از نیروگاهu206cهای با راندمان بالاتر فراهم شد که میu206cتوانستند بارهای مختلف را تغذیه کنند. همچنین بدین ترتیب ثبات تولید برق افزایش پیدا کرد و هزینه سرمایه گذاری در این بخش کاهش یافت و در نهایت امکان استفاده از منابع انرژی دور افتاده مثل نیروگاهu206cهای هیدروالکتریک و یا زغال سنگ معادن دور دست, بدون نیاز به پرداخت هزینه حمل و نقل سوختu206cها فراهم شد.

در خطوط انتقال ابتدایی از مقرههای "pin-and-sleeve" استفاده میشد. این مقرهها شبیه مقرههایی هستند که امروزه برای خطوط تلفن هوایی مورد استفاده قرار میگیرد. استفاده از این مقرهها دارای محدودیت بود چراکه تا ولتاژ ۴۰ کیلوولت قابل استفاده بودند. در سال ۱۹۰۷ ابداع مقرههای بشقابی به وسیله هارولد باک (Harold W. Buck) از شرکت "Niagara Falls Power" امکان استفاده از مقرهها در ولتاژهای بالاتر را هم فراهم آورد به طوری که اولین خط انتقال برای مقادیر بالای انرژی الکتریکی در ایالات متحده بین نیروگاه هیدروالکتریک آبشار نیاگارا و "بافالو" در نیویورک به وجود آمد. هم اکنون تندیس نیکولا تسلا برای قدردانی از همکاری او در راه انتقال انرژی الکتریکی در کنار آبشار نیاگارا قرار دارد.

در طول قرن بیستم ولتاژ انتقال رفته رفته افزایش یافت. در سال ۱۹۱۴ پنجاه پنج خط انتقال با ولتاژ بیش از ۷۰ کیلوولت درحال استفاده بودند که در این میان بیشترین ولتاژ انتقال ۱۵۰ کیلوولت بود. اولین خط انتقال سه فاز نیز با ولتاژ ۱۱۰ کیلو در آلمان بین لاچهامر و ریزا در سال ۱۹۱۲ راهاندازی شد. در هفدهم آوریل ۱۹۲۹ اولین خط انتقال ۲۲۰ کیلوولت در آلمان به بهرهبرداری رسید که در مسیرش از نزدیکی چهار شهر عبور میکرد. در این خط دکلها برای افزایش ولتاژ احتمالی تا ۳۸۰ کیلو ولت ساخته شده بودند. اولین خط انتقال 380 کیلوولت در سال ۱۹۵۷ ساخته شد, ده سال بعد یعنی در سال ۱۹۶۷ اولین خط انتقال با ولتاژ بسیار بالای ۷۳۵ کیلوولت ساخته شد. در نهایت در سال ۱۹۸۲ در اتحاد جماهیر شوروی خط انتقالی با ولتاژ ۱۲۰۰ کیلوولت ساخته شد؛ این ولتاژ بیشترین ولتاژ مورد استفاده قرار گرفته در خطوط انتقال در جهان است. علت استفاده از چنین ولتاژ