قطاع الطاقة الكهربائية
1-تعريفات
صناعة الطاقة الكهربائية Power Electricity Industry
هو كل ما يدور حول استخدام الطاقة الكهربائية تجاريا بداية من توليد الطاقة الكهربائية ثم نقلها ثم توزيعها على المستهلكين وبيعها.
الكهرباء
هو سيل من الشحنات السالبة تنتقل بين الجزيئات بسبب اثارة خارجية .
هناك ثلاث أمور عناصر تحدث في الدائرة الكهربائية:
1- الجهد : هو الفرق بين نقطة واخرة يمشي عليها التيار ووحدة قياسه الفولت
2- التيار: هو سيل من الشحنات السالبة ووحدة قياسه امبير
3- المقاومة: هي مقاومة الوسط الذي يمشي عليه التيار و وحدة قياسه اوم
يمكن تشبيه العناصر الثلاثة بالشلال:
ارتفاع الشلال هو الجهد والتيار هو الماء الجاري ومقاومة الأحجار لسريان الماء هو المقاومة.
وتنقسم الكهرباء القابلة للاستخدام من حولنا الى
1- AC
2- DC
DC: التيار المستمر ليس له تردد له قطبين ثابتين موجب وسالب (البطارية) له مميزات عن AC اغلب استخداماته من حولنا في الأجهزة الالكترونية والأجهزة التي تحتاج بطاريات.
ِAC : تيار متردد قطبين متغيرين في الزمن في الزمن نوع الكهرباء الموصلة لمنزلنا هو AC وتردده 60 او 50 هرتز. ويمكن توصيله بعدد طرق سنذكر منها 1 فيز و3 فيز.
- 1 فيز : هو نظام توصيل لل AC يمثل بكيبل وأرضي هو نفس الكهرباء المنزلية واغلب الاستخدامات من حولنا.
- 3 فيز : نظام توصيل للAC يمثل بثلاثة كيبل وارضي بشكل اخر هو عبارة عن اندماج ثلاثي لل 1 فيز ولكن بفرق زمني بين الثلاثة. ويستخدم عادة في المصانع وفي المولدات وفي النقل.
المولد (Generator): هي الة تستخدم لإنتاج الكهرباء عن طريق تحويل الطاقات تبتدئ بالطاقة الحركية وتنتهي بالطاقة الكهربائية.
أهم عنصرين في المولد هما ال(Rotor) العنصر المتحرك وال (Stator) وهو الجزء الثابت.
العنصر المتحرك هو عبارة عن عمود يتم تحريكه (بألة أخرى خارجية) داخل الجزء الثابت وهو عبارة عن كيبل متصلة بطريقة معينة نحصل على الكهرباء من الجزء الثابت.
المحرك (Motor) : هي الة تستخدم لعمل حركة دائرية عن طريق تحويل الطاقات تبتدئ بالطاقة الكهربائية وتنتهي بالطاقة الحركية .
يحتوي على نفس مكونات المولد ال(Rotor) العنصر المتحرك وال (Stator) وهو الجزء الثابت.
ولكن هنا نقوم بإعطاء الجزء الثابت كهرباء وذلك يقوم باستثارة العنصر المتحرك مغناطيسيا ويؤدي الى دورانه.
3- مقدمة
هناك ثلاثة مراحل أساسية تمر بها الطاقة الكهربائية بالترتيب لكي تصل الى منزلك. وتختلف كل مرحلة عن الأخرى بقيمة الجهد و العملية التي تحدث:
1- توليد الطاقة الكهربائية
2- نقل الطاقة الكهربائية
3- توزيع وبيع الطاقة الكهربائية
١- توليد الطاقة الكهربائية
التوليد أول مرحلة لاستخراج الطاقة الكهربائية , وبشكل أساسي محطات التوليد تدعى Power Station او Power Plant.
هناك عمليتين تحدث في محطات التوليد :
- هناك عمليتين تحدث في محطات التوليد :
- توليد الكهرباء ,
- تحويل الفولتية.
1- توليد الكهرباء
- في هذه المحطات يتم تحويل الطاقة من شكل الى اخر بغرض الحصول الطاقة الكهربائية.
- واغلب هذه المحطات تحوي مولدات Generator .
- في أغلب المحطات يتم ربط المولدات بالتوربينات بهدف تحويل الطاقة من حركية الى كهربائية.
- الآن مع تطور الصناعة يتم توليد الكهرباء بطرق أخرى بدون مولدات وذلك عن طريق الطاقة المتجددة و الطاقة النووية.
- تقاس هذه المحطات عادة بالقوة الكهربائية الخارجة من المحطة وتحسب فوة المحطات بالواط.
- في هذه المرحلة يتم تحديد نوع الكهرباء ويكون تيار متردد او AC ويكون التردد أما ٦٠ او ٥٠ حسب نظام الدولة.
2- تحويل الفولتية
- يثم تحويل الجهد الى فولتية أعلى عن طريق محولات-رفع جهد (Transformars) بغرض تخفيض التيار وذلك لاستخدام كيابل نقل مساحة مقطعها صغير عن طريق محطة التحويل لغرض نقلها.
2- نقل الطاقة الكهربائية
- بعد عملية التوليد والتي تكون بالعادة خارج المدن ويكون خروج الكهرباء عن طريق كيابل الضغط العالي الى مرحلة النقل.
- هناك عملية تحدث اثناء النقل:
1- نقل الطاقة الكهربائية
2- تحويل الفولتية.
1- نقل الطاقة الكهربائية
في هذه العملية يتم نقل كيابل التي تحمل الكهرباء من محطات التوليد التي تكون عادة خارج المدن الى داخل المدن
- تكون في هذه العملية كيابل الضغط العالي محملة في أبراج تسمى خطوط النقل او (Trasmission line) هي نفس التي نراها خارج المدن.
- تكون الكيابل ذات مواصفات خاصة بحيث تحتوي على عوازل وتكون بمساحة مقطع مناسبة.
- تكون هناك ثلاث مجموعات من الكبابل كل مجموعة تمثل 1 فيز .
2- تحويل الفولتية.
- تستقبل كيابل الضغط العالي على مشارف المدن محطات التحويل .
- تحتوي هذه المحطات على محولات (Transformers) لخفض الجهد (عكس الموجودة في مرحلة التوليد.)
- أيضا وظيفة هذه المحطات ربط الشبكة الكهربائية مع المحطات الأخرى عن قواطع كبيرة (Circuit Breaker) بالإضافة الى حمايتها .
- أيضا يتم التحكم ومراقبة وحماية هذه المحطات عن طريق ال (Switchgrear) وهي موجودة أيضا داخل المحطات.
- تتواجد هذه المحطات داخل الأحياء بالإضافة الى مشارف المدن.
- وتكون فولتية الكهرباء في قبل هذه المرحلة عالية وبعد التحويل تصبح متوسطة.
- وتتفرع من هذه المحطات كيابل لمرحلة التوزيع تكون أسفل الأرض أو معلقة.
٣- توزيع وبيع الطاقة الكهربائية
وتبدا هذه المرحلة بداية من دخول الكهرباء الى داخل المدينة ويتم
1- تحويل الجهد.
2- التوزيع على المشتركين.
1- تحويل الجهد
- تستقبل هذه المحولات الكيابل من محطات التحويل في مرحلة النقل لتوزيعها على المشتركين. وتكون الكيابل عدة أسفل الأرض.
- تحويل الجهد عن طريق عن طريق محولات(Transformer) اصغر تسمى substation تقوم بخفض الجهد من متوسط الى صغير وهو نفس الجهد المستخدم في المنازل وتكون عادة (220/110 v)
- تنتشر هذه المحولات داخل الأحياء بشكل اكبر من محطات التحويل.
- تتفرع من هذه المحولات عدة كيابل وتتوزع على المشتركين.وتكون 1 فيز لكل مشترك.
2- التوزيع على المشتركين
بعد ذلك يتم التوزيع على المشتركين عن طريق كيابل اما كيابل أسفل الأرض أو كيابل معلقة.
تصل الكيابل من المحولات الى المشتركين وتنتهي بعدادات لقياس استهلاك الكهرباء.
عندما تقوم أنت بربط أي جهاز كهربائي بأحد الأفياش يؤدي ذلك إلى سحب تيار كهربائي , ومن ثم يتم احتساب الطاقة المستهلكة من قبل العدادات.
هناك ثلاثة أنواع من المشتركين وتكون التسعيرة والعداد حسب النوع:
١- سكني
٢- تجاري
٣-صناعي
يختلف تسعير العدادات لكل نوع من الأنواع الثلاثة نظرا للاستهلاك العالي للطاقة للمشتركين في المجال التجاري و الصناعي , بالإضافة إلى ذلك يتم ربط المستهلك التجاري أو الصناعي بمحول واحد أو أكثر حسب الحمل.
تقوم شركات الكهرباء بتوفير الحماية للشبكة عن طريق أجهره الحماية وحماية العناصر المحيطة و زيادة موثوقية الشركة وذلك عن طريق تنويع مصادر الطاقة الكهربائية وربط الشبكة بحيث لا تتوقف الكهرباء عن المشتركين حتى لو كانت هناك مشكلة في الشبكة