مقدمه

به همان اندازه كه سلولهاي اندام يك موجود زنده به خون نياز دارد اندام جوامع صنعتي نيز محتاج جريان الكتريكي مي باشد. زندگي امروز ديگر بدون شبكه وسيع انرژي الكتريكي كه با انشعابات زياد مجتمعهاي بزرگ و كوچك صنعتي و مسكوني را تغذيه مي نمايند قابل تصور نيست. انرژي الكتريكي در مقايسه با  ساير انرژي‌ ها از محاسن ويژه اي برخوردار است. به عنوان نمونه مي توان خصوصيات زير را نام برد:

1- هيچ گونه محدوديتي از نظر مقدار در انتقال و توزيع اين انرژي‌ وجود ندارد.

2- عمل انتقال اين انرژي‌ براي فواصل زياد به سهولت امكان پذير است.

3- تلفات اين انرژي‌ در طول خطوط انتقال و توزيع كم و داراي راندمان نسبتاً بالايي است.

4- كنترل و تبديل و تغيير اين انرژي‌ به ساير اين انرژي‌ ها به آساني انجام پذير است.

به طور كلي هر سيستم انرژي‌ الكتريكي داراي سه قسمت اصلي مي باشد:

1- مركز توليد نيروگاه    2- خطوط انتقال نيرو       3- شبكه هاي توزيع نيرو

معمولاً نيروگاهها با توجه به جوانب ايمني و اقتصادي و به خصوص با توجه به نوعشان (آبي، بخاري و گازي). درمسافتي دور از مصرف كنندگان ساخته مي شود. وظيفه خطوط انتقال نيرو با تجهيزات مختلف مربوطه، اين است كه انرژي توليد شده را به شبكه هاي  توزيع منتقل نمايند.

عمل انتقال نيروهاي برق با فشار الكتريكي كم امكان پذير نيست بلكه جهت انتقال از فشار الكتريكي زياد استفاده مي شود، كه بعداً در محل نزديكي مصرف به فشار الكتريكي كم تبديل شده و توزيع خواهد شد. اگرچه جهت مصرف كنندگان عمده نيز امكان تغذيه با فشار كم وجود دارد ولي در اين گونه موارد بهتر است كه مستقيماً انشعاب فشار قوي داد.

خلاصه اينكه در هر مجتمع بزرگ صنعتي و يا در هر شهري حداقل يك شبكه فشار قوي بايستي وجود داشته باشد تا در نقاط مختلف شبكه هاي فشار ضعيف را تقويت كنند و انتخاب اين فشار تابع بزرگي محل و بار شبكه خواهد بود. براي اين كه  بتوان سيستم هاي مختلف انتقال و توزيع نيروي برق را به يكديگر مرتبط نمود از فشارهاي استاندارد شده زير استفاده مي شود:

در ايران جهت استفاده تغذيه مصرف كنندگان عموماً از جريان متناوب فشار ضعيف (v220/v380) استفاده مي شود. همچنين جهت استفاد تغذيه پستهاي فشار ضعيف (380) ولتي و فشار متوسط kv20 جهت تغذيه پستهاي فشار متوسط از فشار قوي 63 كيلو ولت استفاده مي شود.

نقش شبكه توزيع (فشار ضعيف و فشار متوسط) يك شهر را چه از نظر حجم و چه از نظر وسعت و چه از نظر ارزش و اهميت مي توان به مويرگهاي بدن تشبيه نمود كه به مزين و مهتدين فطينو يعني تغذيه مصرف كنندگان را عهده دار مي باشند.

حال براي درك بهتر از مطلب سيستم توزيع نيروي برق و تقسيمات آن به شرح سيستم برق مي پردازيم.

تشريح سيستم برق

با وجود اين كه سيستم قدرت الكتريكي استاندارد وجود ندارد نموداري شامل اجزاء متعدد كه معمولاً در ساختار چنين سيستمي يافت مي شود در شكل (1) نشان داده شده است.

بايد به اجزاء آن توجهي ويژه داشت زيرا اجزاء مزبور سيستم توزيع را خواهند ساخت. در حالي كه به وضوح جهت جريان انرژي از نيروگاه به طرف مصرف كننده است براي رسيدن به مقصود اگر جهت نگرش خود را تغير دهيم و وقايع را از پشت مصرف كننده به سمت نيروگاه ملاحظه نماييم مي تواند آگاهي دهنده باشد.

انرژي‌ بوسيله مصرف كننده در ولتاژ نامي كار، بهره برداري مي شود كه به طور كلي (در آمريكا) در محدوده 110 تا 125 ولت و 220 تا 250 ولت مي باشد. انرژي‌ از يك دستگاه اندازه گيري عبور نموده و ميزان مصرف و صورت حساب مشترك مشخص مي‌گردد، ولي ممكن است در بدست آوردن اطلاعات براي برنامه ريزي، طراحي و بهره برداري بعدي نيز كمك نمايد. معمولاً دستگاه اندازه گيري شامل وسيله‌اي است كه مصرف كننده را از شبكه ورودي جدا مي كند كه اين به هر دليلي كه باشد ضرورت خواهد داشت.

انرژي‌ از هادي ها به دستگاه اندازه گيري در مدار فشار ضعيف جاري مي شود. اين هادي ها به عنوان سرويس دهنده مصرف كننده يا انشعاب مشتركين مي باشند. مشتركين زيادي از شبكه فشار ضعيف انشعاب مي گيرند. شبكه هاي فشار ضعيف به اين صورت است كه برق را به مشتركين تحويل مي دهد و خود از ترانسفورماتورهاي  توزيع تغذيه مي شود. در ترانس ولتاژ انرژي تحويلي از م قدار فشار متوسط به مقادير فشار ضعيف مصرفي كه قبلاً ذكر شده كاهش پيدا مي كند. ترانس ها در مقابل اضافه بارها و اتصال كوتاهها به وسيله فيوزها با رابط هاي حفاظتي كه طرف فشار قوي قرار مي گيرند حف اظت مي شوند و در طرف فشار ضعيف ترانس هم كليد قدرت (دژنكتور) قرار مي گيرد.

فيوزها و رابطهاي حفاظتي در مواقع عيب داخلي خود ترانس نيز عمل مي‌كند. كليدهاي قدرت طرف فشار ضعيف يا ثانويه ترانس فقط در مواقع اتصالي يا اضافه بار ايجاد شده در طرف فشار ضعيف و انشعابات مصرف كننده عمل مي كند. همچنين در خطوط هوايي ترانس توسط برق گير در مقابل رعد و برق يا ولتاژهاي موجي خط محافظت مي شود و قبل از صدمه زدن به ترانس به زمين تخليه مي شود. ترانسي كه به مدار فشار متوسط وصل مي شود ممكن است داراي انشعابات فرعي باشد كه به يك فاز از سه فاز معمولي اصلي متصل شود. اين انشعاب معمولاً از طريق فيوز خط يا فيوز جدا كننده صورت مي گيرد و در موقع وقوع اتصالي يا اضافه بار در مدار فرعي آن را از مدار داخلي جدا مي نمايد.