هر آنچه باید در مورد «مرکز برق» بدانید!

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، مرکز برق جایی مهم به منظور انتقال برق به سراسر کشور است. مرکز برق مانند یک واسطه عمل می کند و برق را از نیروگاه ها و شبکه های دیگر گرفته و سپس آن را به نقاط دوردست منتقل می‌کند. به واسط شبکه برق است که افرادی مانند من و شما در حالی که هزاران کیلومتر دورتر از نیروگاه های برق نشسته‌ایم، برق را در خانه هایشان دریافت می‌کنیم.

شبکه برق چیست؟

شبکه برق نقطه‌ای است که تجهیزات الکتریکی مختلف برای کنترل توان الکتریکی و تامین برق در آن وجود دارد. این شبکه شامل ترانسفورماتورها، کابل‌ها، سیستم‌های کنترل و بسیاری از انواع دیگر تجهیزات است.

وظیفه اصلی یک ایستگاه شبکه، انتقال برق به فواصل بسیار دور و رساندن آن به کاربران نهایی است. آنها همچنین تمام نیروگاه‌های یک کشور را به هم متصل می‌کنند تا اگر یک نیروگاه از کار بیفتد، کاربر همچنان برق را بدون وقفه دریافت کند.

انواع ایستگاه‌های شبکه

به طور عمده سه نوع شبکه برق وجود دارد.

ایستگاه میکروگرید: ریزشبکه ای است که یک منطقه کوچک یا جامعه محلی را پوشش می‌دهد. این ایستگاه برق را از شبکه اصلی می‌گیرد اما در صورت قطع برق به حالت جزیره ای می‌رود. در این حالت، می‌تواند با برق تولید شده از منابع محلی مانند خورشید یا باد کار کند.

ایستگاه شبکه ملی: شبکه ملی مناطق بزرگی را در سراسر یک کشور پوشش می‌دهد. این نوع ایستگاه‌های شبکه، ریزشبکه‌ها را به شبکه‌های ملی یا شبکه‌های روی یک قاره متصل می‌کند.  بنابراین، ظرفیت حمل قدرت آنها بسیار زیاد است. در اروپا، یک شبکه ملی 660 گیگا وات برق را انتقال می‌دهد. انتقال برق بر روی جریان متناوب ولتاژ بالا (HVAC)  در بین شبکه‌های سراسری در فواصل طولانی تر انجام می‌شود. این شبکه‌ها دارای ولتاژ معمولی 500 هزار ولت یا بیشتر هستند.  این را با ولتاژ خانگی خود که 110/220 ولت است مقایسه کنید!

ایستگاه سوپر گرید: یک ایستگاه اَبَر شبکه به عنوان ایستگاه شبکه بزرگ (مگا) نیز شناخته می‌شود. برخلاف شبکه‌های منطقه ای، اَبَرشبکه‌ها توان را در «جریان مستقیم ولتاژ بالا» (HVDC)  انتقال می‌دهند. به همین دلیل مقدار بسیار کمی از توان در مسافت‌های طولانی از دست می‌رود. آسیای مرکزی آسیای جنوبی (CASA-1000) نوعی شبکه بزرگ است که دو بلوک آسیایی را به هم متصل می‌کند.

ایستگاه شبکه برق چگونه کار می‌کند؟

ایستگاه‌های شبکه برای انتقال نیروی الکتریکی با ولتاژهای بسیار بالا کار می‌کنند. دلیل افزایش سطح ولتاژ، کاهش تلفات برق در انتقال برق به فواصل زیاد است. تلفات برق عمدتا به دلیل مقدار جریان الکتریکی است. با افزایش سطح ولتاژ، می‌توانیم مقدار جریان مورد نیاز برای انتقال همان مقدار توان را کاهش دهیم. سطح ولتاژ در ایستگاه شبکه با استفاده از ترانسفورماتورها به ولتاژهای 66، 132، 220 و 500 کیلو افزایش می‌یابد (1 کیلو = 1000).

وقتی قرار است برق به کاربرانی مانند من و شما رسانده شود، سطح ولتاژ به حدود 11 هزار ولت (11 کیلو ولت) کاهش می‌یابد که از طریق کابل‌ها یا تیرهای زیرزمینی به خیابان‌های ما می‌رسد. برای کاهش ولتاژ از 11 هزار ولت به 110/220 ولت از ترانسفورماتورهای محلی استفاده می‌شود که ولتاژ را کاهش می‌دهند.  اکنون می‌توانیم با اتصال خطوط برق خانه خود به کابل‌های 110/220 ولت از آن برق استفاده کنیم.

تاریخچه ایستگاه‌های شبکه برق

ایستگاه‌های شبکه برای اولین بار در دهه 1880 توسعه یافتند. شهر نیویورک دارای یک ریزشبکه بود که برق را به صورت جریان مستقیم تامین می‌کرد. اما وقتی برق به فواصل طولانی منتقل می‌‌شد، تلفات انرژی زیادی داشت.

پس از اختراع جریان متناوب توسط «نیکولا تسلا»، انتقال نیرو در فواصل طولانی با تلفات کمتری صورت می‌گرفت زیرا جریان متناوب در افزایش و کاهش سطوح ولتاژ با استفاده از ترانسفورماتور آسان است.

«چارلز مِرز» مهندس برق انگلیسی سال 1901 یک شبکه برق مرکزی ساخت. این شبکه در شهر نیوکسل انگلیس تاسیس شد و اسم آن را «نیروگاه برق نپتون بانک» گذاشتند.

اولین شبکه ملی در سال 1938 توسط هیات مرکزی برق انگلیس توسعه یافت؛ این شبکه، برق را با ولتاژ 132 کیلو ولت و فرکانس 50 هرتز منتقل می‌کرد.

پس از انگلیس، آمریکا و فرانسه، برق را با استفاده از ایستگاه‌های شبکه در دهه 1920 تولید کرده و انتقال دادند. از آن زمان پیشرفت زیادی در نوسازی شبکه‌های برق با حداقل تلفات و فرآیندهای سازگار با محیط زیست انجام شده است.