به طوری که می دانیم تولید انرژی الکتریکی امروزه در نیروگاههای بزرگ با راندمان بالا انجام می شود. به دلایل اقتصادی و فنی ولتاژ ژنراتورها به حداکثر ۳۰ کیلو ولت محدود است. به منظور کاهش دادن تلفات در انتقال انرژی به نقاط دور ولتاز برق را با استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده افزایش می دهند و از طریق شبکه به هم پیوسته به نقاط دور منتقل می کنند. (حداکثر ولتاژ شبکه برق ایران ۴۰۰ کیلو ولت است). در نزدیکی شهرها ولتاژ را به کمک ترانسفورماتورهای کاهنده به ۱۳۲کیلو ولت یا در بعضی نقاط به ۶۳ کیلو ولت کاهش می دهند و این خطوط به صورت حلقه ای شهرها را دور می زنند. در نزدیکی مراکز بار ولتاژرا به ۲۰ کیلو ولت یا ندرتا ۱۱ کیلو ولت کاهش می دهند که در پستهای توزیع به ولتاژ مصرفی ۳۸۰ ولت تبدیل می شود. با اینکه اغلب در برق رسانی از ولتاژ ۳۸۰ ولت استفاده می شود بسیاری از مصرف کنندگان بزرگ، برق را در ولتاژ ۲۰ کیلو ولت خریداری می کنند و در پستهای خصوصی خود ولتاژ آن را کاهش می دهند. در طرح یک شبکه توزیع به نکات زیر باید توجه شود:
- ۱- شبکه حداکثر درجه اطمینان مصرف را دارا باشد. حتی در موقع خرابی یک قسمت از شبکه.
- ۲- شبکه دارای درجه اطمینان حفاظتی خوب باشد.
- ۳- عیب یابی شبکه سریع باشد.
- ۴- ضریب بهره شبکه بالا باشد.
- در طرح نیرو رسانی توزیع از شبکه های باز (شعاعی) به ویژه و به ندرت از شبکه از دو سو تغذیه استفاده می شود که هر کدام مزایا و معایبی نسبت به یکدیگر دارند.
- شبکه باز (شعاعی)
- این شبکه از یک سمت تغذیه می شود. مهمترین کاربرد شبکه شعاعی توزیع انرژی الکتریکی نواحی مختلف شهرها و روستاها می باشد. در چنین حالتی اگر خط توزیع فشار متوسط هوایی باشد، بایستی در سر هر تیری که انشعاب از آن گرفته می شود ،کات اوت فیوزها را نصب نمود.
- شبکه های از دو سو تغذیه
- در محلهایی که قطع اتفاقی جریان برق مجاز نمی باشد ، جهت بالا بردن ضریب اطمینان کار شبکه بهتر است که شبکه ها از دو پست تغذیه شوند . در این صورت با از کار افتادن یکی از دو خط انرژی مصرف کننده ها می تواند از سمت دیگر تامین گردد. هرچند این شبکه ها ضریب اطمینان بالاتری نسبت به شبکه های شعاعی دارند اما حفاظت آنها به مراتب دشوار تر است.
محاسن و معایب هر کدام از دو سیستم شبکه های توزیع هوایی و زمینی؛
- ۱- شبکه های هوایی ارزانتر از شبکه های زمینی است.
- ۲- هر چه ولتاژ بالاتر رود قیمت کابل نسبت به سیستم هوایی افزایش می یابد.
- ۳- اگر چه خطوط هوایی در مقابل اتصال کوتاه و یا پارگی ناگهانی خط قابل اطمینان نیستند، اما از نظر تعمیرات به مراتب آسانتر از شبکه های زمینی هستند و در مدت زمان کوتاهتری نسبت به خطوط زمینی عیب یابی می گردند.
- ۴- از لحاظ ساختمان عایقی، کابلهای خطوط زمینی بالاتر از ۶۳ کیلو ولت مشکلاتی داشته و حمل و نقل آنها نیز مشکل می باشد، در حالیکه خطوط هوایی چنین مشکلاتی را ندارند.
- ۵- به دلیل پنهان بودن شبکه زمینی خسارتهایی مثل طوفان، رعد و برق، بمباران و… روی آن تأثیر نخواهد داشت و می توان در برابر آنها پیش بینی های لازم را به عمل آورد. لذا قابلیت اطمینان این شبکه نسبت به شبکه هوایی بیشتر است.
موارد استفاده از شبکه های زمینی و هوایی
- از شبکه های زمینی در صورت عدم وجود شبکه هوایی و یا غیر قابل دسترس بودن آن استفاده میشود.
- طول مسیر انتقال یکی از عوامل مهمی است که در انتخاب نوع شبکه –هوایی یا زمینی- دخالت می کند. اگر فاصله از پست تا محل مصرف کم باشد کابلهای زمینی به سیم کشی هوایی ارجحیت دارد، مخصوصا در مواردی که این طول کم باشد و پیچ و خم آن بالا باشد. ولی اگر فاصله زیاد باشد و مخصوصا فشار الکتریکی شبکه هم قوی باشد، از سیم کشی هوایی استفاده می شود.
- نوع مسیر نیز می تواند عامل مهم در استفاده از شبکه های هوایی یا زمینی باشد. در بعضی از نقاط اجبارا از شبکه های زمینی استفاده می شود؛ مانند حریم باند فرودگاه. در بعضی نقاط دیگر اجبارا از شبکه های هوایی استفاده می شود؛ مانند حریم عرض راه آهن.
- برای حفظ زیبایی شهرها، ساختمانها، پارکها و… و مواردی که تراکم جمعیت زیاد می باشد از شبکه های زمینی استفاده می شود.
سطوح ولتاژ در ایران
- شبکه فشار ضعیف (تا ۱۰۰۰ ولت)
- شبکه فشار متوسط (۱۰۰۰ تا ۳۶۰۰۰ ولت)
- شبکه فشار قوی (بالاتر از ۳۶۰۰۰ ولت)