هل خطوط طاقة توتر عالية AC أو DC؟ هذا سؤال يمتلكه الكثير من الناس ، وخاصة أولئك المهتمين بفهم العمود الفقري لشبكتنا الكهربائية. في هذه المدونة ، سنستكشف الاختلافات بين خطوط التوتر العالية AC و DC ، وكفاءتها ، ولماذا يتم استخدام كل نوع. سواء كنت طالبًا أو مهندسًا أو فضوليًا فقط ، انضم إلينا ونحن نكتشف العالم الرائع لخطوط توتر عالية التوتر وكيف يبقيون أضواءنا.
خطوط توتر عالية (HT) تتحرك كميات كبيرة من الكهرباء في المناطق. إنهم يتعاملون مع الفولتية فوق 1 كيلو فولت (KV) ، عادة ما بين 11 كيلو فولت و 400 كيلو فولت ، مما يجعلها ضرورية لحركة الطاقة في الشبكات الحديثة.
خطوط الطاقة HT عبارة عن كابلات كهربائية مصممة لحمل الكهرباء عالية الجهد. أنها تمتد عبر مسافات طويلة بين محطات الطاقة ، المحطات الفرعية ، والمناطق الصناعية. باستخدام الجهد العالي ، تقلل هذه الخطوط من التيار وتُفقد الطاقة المنخفضة كحرارة.
تنتقل الكهرباء من محطات الطاقة إلى المدن باستخدام خطوط HT. يجب أن تتحرك بسرعة وكفاءة ، عبور الحقول والأنهار والطرق السريعة. الجهد العالي يتيح لها السفر أميالا مع فقدان الطاقة أقل. نعتمد على خطوط HT للحفاظ على تدفق الطاقة إلى المناطق التي تحتاج إلى أكثر من غيرها.
تشكل خطوط الطاقة HT العمود الفقري للشبكة الكهربائية. يربطون مواقع التوليد بالمحطات الفرعية ، حيث تقلل المحولات الجهد للتوزيع المحلي الآمن. بدون خطوط HT ، ستكافح السلطة للوصول إلى المدن والمصانع ومحطات الشحن بعيدة.
ميزة |
تفاصيل |
نطاق الجهد |
11 كيلو فولت - 400 كيلو فولت |
الغرض الرئيسي |
نقل الطاقة لمسافات طويلة |
كفاءة الطاقة |
خسارة منخفضة على المسافات |
دور الشبكة |
العمود الفقري للتسليم بالجملة |
خطوط HT تتحرك الطاقة بسرعة على مسافات طويلة. أنها تقلل من الخسائر باستخدام الجهد العالي. تشكل هذه الخطوط جزءًا رئيسيًا من بنية الشبكة.
يتناوب التيار ، أو AC ، هو نوع الكهرباء التي تستخدمها معظم المنازل والشركات. يغير الاتجاه عدة مرات كل ثانية. في الولايات المتحدة ، يغير الاتجاه 60 مرة في الثانية (60 هرتز). في العديد من البلدان الأخرى ، يتم تبديل 50 مرة في الثانية (50 هرتز). تولد محطات الطاقة AC لأنه من السهل إرسال الأسلاك الطويلة. من السهل أيضًا تغيير جهده باستخدام المحولات قبل دخول المنازل.
يتدفق التيار المباشر ، أو العاصمة ، في اتجاه واحد فقط. تستخدم البطاريات والألواح الشمسية والأجهزة الإلكترونية مثل الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة طاقة التيار المستمر. يحافظ على نفس الجهد مع مرور الوقت دون تغيير الاتجاه. تستخدم بعض أنظمة الطاقة العاصمة لتلبية الاحتياجات المحددة ، مثل محطات الشحن السريعة أو كابلات البحر الطويلة. نستخدم العاصمة في العديد من الأجهزة لأنها مستقرة وسهلة التخزين في البطاريات.
يتدفق التيار المتردد في نمط يشبه الموجة ، ويتحرك ذهابًا وإيابًا على طول السلك. تتيح هذه الحركة استخدام المحولات لخطو الجهد لأعلى أو لأسفل لاستخدامات مختلفة. يتدفق DC في مسار ثابت في اتجاه واحد من مصدر الطاقة إلى الجهاز. إنه يحافظ على تدفق مستمر ، مما يجعله مفيدًا لشحن الأنظمة الإلكترونية الدقيقة.
وجه |
تيار بالتناوب (AC) |
التيار المباشر (DC) |
اتجاه |
يتغير ذهابًا وإيابًا |
يتدفق في اتجاه واحد |
الاستخدام |
المنازل والشركات وقوة الشبكة |
البطاريات ، الالكترونيات ، الطاقة الشمسية |
الانتقال |
مسافات طويلة مع المحولات |
توصيل محدد وفعال |
معالجة الجهد |
من السهل تصعيد/لأسفل |
ثابت ما لم يتم تحويله |
يقيس الجهد مدى قوة القوة الكهربائية. يمكن أن تزيد أنظمة التيار المتردد بسهولة أو تقلل من الجهد باستخدام المحولات. يساعد في تحريك الطاقة عبر مسافات طويلة مع فقدان الطاقة أقل. يخبرنا التردد عدد المرات التي يغير فيها AC الاتجاه كل ثانية. يساعد في الحفاظ على استقرار النظام والأجهزة تعمل بشكل صحيح.
للتحويل ، نستخدم المقومات لتغيير التيار المتردد إلى العاصمة لمحطات الشحن والإلكترونيات. في بعض الحالات ، نستخدم المحولات لتغيير DC مرة أخرى إلى التيار المتردد للاستخدام في المنازل أو الشبكات. يتغير التيار المتردد. DC يتدفق في اتجاه واحد. يستخدم AC التردد ، DC لا. نستخدم AC للشبكة و DC للأجهزة.
تستخدم معظم خطوط توتر عالية (HT) في جميع أنحاء العالم AC ، أو التيار المتناوب. إنه المعيار لنقل الكهرباء على مسافات طويلة لأنه يمكن أن يغير مستويات الجهد بسهولة. محطات الطاقة توليد AC. يمكننا بعد ذلك خطوة الجهد لأعلى أو لأسفل باستخدام المحولات ، مما يجعلها عملية لنقل الطاقة من النباتات إلى المدن.
أنظمة التيار المتردد ، دعنا نغير الجهد لتناسب مراحل مختلفة من الإرسال. نحن نرتفع الجهد للسفر لمسافات طويلة. إنها تحافظ على انخفاض الحالي ، لذلك يتم فقدان الطاقة كحرارة. بالقرب من المدن ، نخطو الجهد للتسليم الآمن للمنازل والشركات. إنها تحافظ على الشبكة مستقرة وموثوقة.
في حين أن AC شائع ، يتم استخدام أنظمة HVDC (التيار المباشر الجهد العالي) لتلبية الاحتياجات الخاصة. تحمل خطوط HVDC طاقة DC على مسافات طويلة أو تحت المحيطات. أنها تعمل بشكل جيد عند توصيل الشبكات في مناطق مختلفة. HVDC يقلل من فقدان الطاقة ويساعد على التحكم في كيفية تحرك الطاقة بين البلدان.
ميزة |
AC في خطوط HT |
DC في خطوط HT (HVDC) |
الاستخدام |
معظم انتقال عالمي |
تعاطي محدد ، لمسافات طويلة |
تغيير الجهد |
سهل مع المحولات |
يحتاج المحولات |
خسائر |
منخفضة على مسافات معتدلة |
أقل على مسافات طويلة جدا |
التطبيقات النموذجية |
محطات الطاقة للمدن |
كابلات تحت البحر ، inter-region |
تستخدم معظم خطوط HT AC لتحكم الجهد السهل. يتم استخدام HVDC في حالات مختارة للتسليم الفعال والمسيطر. AC يبقي الطاقة تتدفق عبر المناطق كل يوم.
AC يجعل من السهل تغيير الجهد. يمكن للمحولات تكثيف الجهد لإرسال المسافات الطويلة وتدليه للاستخدام المحلي. تساعد هذه المرونة على خطوط الطاقة التيار المتردد على توصيل الكهرباء بكفاءة.
AC يدعم شبكة مستقرة. يسمح لمحطات الطاقة بمزامنة الطاقة وتبادلها. وهذا يعني إمدادات ثابتة من الكهرباء ، حتى لو كان لدى مصنع واحد مشاكل. تظل الشبكة متوازنة وموثوقة.
للمسافات أقل من 600 كم ، AC أرخص. يحتاج إلى عدد أقل من الموصلات والمعدات الأكثر بساطة. هذا يجعل التيار المتردد هو الاختيار من أجل معظم خطوط الطاقة ، مما يجعل التكاليف منخفضة مع توفير الطاقة بفعالية.
يوضح فهم هذه النقاط لماذا AC هو اختيار معظم خطوط توتر عالية.
انتقال التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) هو وسيلة خاصة لإرسال الكهرباء. ويستخدم التيار المباشر بدلاً من بالتناوب التيار. HVDC رائع لمسافات طويلة جدًا ، مثل 600 كم أو أكثر. كما أنه يستخدم للكابلات تحت الماء وربط الشبكات التي لا تتزامن جيدًا. هذا يجعل HVDC مثالية لتحديات فريدة.
HVDC لديه بعض الفوائد الرائعة. يفقد قوة أقل على مسافات طويلة. على عكس AC ، ليس لديها خسائر في الطاقة التفاعلية. هذا يعني أن المزيد من الكهرباء تصل إلى وجهتها. يعطي HVDC أيضًا تحكمًا أفضل في تدفقات الطاقة بين المناطق المختلفة. إنه مثل الطريق السريع للسلطة فائقة الكفاءة.
يتم استخدام خطوط HVDC في العديد من المشاريع الرائعة. يربط Pacific DC Intertie في الولايات المتحدة شبكات الطاقة على مسافات طويلة. الصين لديها خطوط HVDC Ultra التي تنقل الطاقة المتجددة من الأماكن البعيدة. تستخدم كابلات البحر ، مثل رابط بحر الشمال في المملكة المتحدة ، HVDC لربط البلدان. توضح هذه الخطوط كيف يمكن لـ HVDC حل تحديات الطاقة الكبيرة. يساعدنا فهم HVDC على معرفة سبب استخدامه في الحالات الخاصة.
يفقد كل من خطوط الطاقة AC و DC الطاقة كحرارة بسبب المقاومة. وهذا ما يسمى I⊃2 ؛ r خسارة. في خطوط التيار المتردد ، تعتمد الخسارة على التيار والمقاومة. تحتوي خطوط DC أيضًا على خسارة I⊃2 ؛ ولكن غالبًا ما يكون لها تيار أقل لنفس الطاقة ، مما يؤدي إلى فقدان حرارة أقل. هذا يجعل العاصمة أكثر كفاءة على مسافات طويلة.
تتعامل خطوط AC مع القوة التفاعلية. هذه قوة لا تقوم بعمل مفيد ولكن هناك حاجة للحفاظ على الجهد. يمكن أن تسبب القوة التفاعلية أوجه القصور وزيادة الخسائر. لا تملك خطوط DC هذه المشكلة ، مما يجعلها أكثر بساطة وأكثر كفاءة في انتقال المسافات الطويلة.
تحتاج خطوط DC إلى محطات محول خاصة لتغيير التيار المتردد إلى العاصمة والعودة. هذه المحطات باهظة الثمن ولكنها تساعد في تقليل الخسائر على مسافات طويلة. إنها تجعل العاصمة خيارًا جيدًا لخطوط طويلة جدًا ، على الرغم من أن التكلفة الأولية مرتفعة.
بينما نستخدم المزيد من الطاقة المتجددة ، ستلعب كل من خطوط AC و DC دورًا. لا تزال خطوط AC رائعة للمسافات الأقصر والشبكات المحلية. ستكون خطوط DC مهمة لنقل الطاقة المتجددة لمسافات طويلة ، مثل الطاقة الشمسية من الصحارى أو الرياح من المناطق النائية. سيساعدنا كلا النوعين على بناء مستقبل طاقة أنظف.
يساعدنا فهم هذه الاختلافات على معرفة كيف يمكن أن تعمل خطوط AC و DC معًا لتلبية احتياجاتنا من الطاقة.
خطوط التوتر العالية AC و DC لها تصميمات أبراج مختلفة. غالبًا ما تستخدم خطوط التيار المتردد ثلاثة موصلات مرتبة في مثلث. يمكن أن تستخدم خطوط DC موصلين جنبًا إلى جنب. هذا يعني أن أبراج التيار المستمر يمكن أن تكون أبسط وأحيانًا أصغر.
يحتاج كل من خطوط AC و DC إلى عزل للحفاظ على أمان الكهرباء. تحتاج خطوط التيار المتردد إلى خلوص إضافي للطاقة التفاعلية. تحتاج خطوط DC إلى خلوص أقل ، مما يجعلها أكثر إحكاما. هذا يمكن أن يوفر المساحة والمواد.
تحتاج خطوط HVDC إلى محطات المحول. هذه المحطات تغير التيار المتردد إلى العاصمة والعودة. إنها كبيرة ومكلفة ولكنها تساعد في تقليل الخسائر على مسافات طويلة. لا تحتاج خطوط التيار المتردد إلى هذه المحطات ، مما يجعلها أكثر بساطة.
الصيانة لخطوط AC و DC مختلفة. تحتاج خطوط التيار المتردد إلى فحوصات منتظمة على العزل والتخليص. تحتاج خطوط DC إلى مزيد من الاهتمام لمحطات المحول. كلاهما يحتاج إلى رعاية للحفاظ على تشغيله بسلاسة.
ميزة |
خطوط توتر عالية AC |
خطوط التوتر العالية العاصمة |
تصميم البرج |
ثلاثة موصلات في مثلث |
موصلان جنبًا إلى جنب |
العزل |
تصريح إضافي للطاقة التفاعلية |
هناك حاجة إلى خلوص أقل |
محطات المحول |
غير مطلوب |
مطلوب لتحويل التيار المتردد إلى العاصمة |
صيانة |
شيكات منتظمة حول العزل |
ركز على محطات المحول |
يساعدنا فهم هذه الاختلافات التقنية على معرفة كيفية بناء خطوط AC و DC.
تستخدم معظم البلدان التيار المتردد لخطوط التوتر العالية. AC أسهل في التحويل ويعمل بشكل جيد مع البنية التحتية الحالية. تستخدم بعض الأماكن أيضًا HVDC لمسافات طويلة أو مشاريع خاصة.
يتم استخدام AC لأنه من الأسهل تغيير الجهد مع المحولات. كما أنه يعمل بشكل جيد مع نظام الشبكة لدينا. في حين أن العاصمة أكثر كفاءة على مسافات طويلة ، فإن AC أبسط وأرخص لمسافات أقصر.
تتصل خطوط HVDC بشبكة AC باستخدام محطات المحول. هذه المحطات تغير العاصمة إلى AC والعكس صحيح. هذا يسمح لخطوط HVDC بالعمل مع بقية شبكة الطاقة.
يمكن أن يكون العاصمة بنفس خطورة AC في الفولتية العالية. كلاهما يحتاج إلى تدابير السلامة مثل العزل والتخليص. تعتبر بروتوكولات المناولة والسلامة المناسبة حاسمة لكلا النوعين من الخطوط.
يتم نقل الفولتية باستخدام المحولات في المحطات الفرعية. تقلل هذه المحولات من الجهد العالي من خطوط HT إلى مستوى أكثر أمانًا وقابلة للاستخدام للمنازل والشركات.
خطوط الطاقة HT هي الأبطال المجهولين لشبكتنا الكهربائية. أنها تحمل الكهرباء عالية الجهد على مسافات طويلة ، مما يجعلها مثالية لنقل الطاقة من النباتات إلى المدن. تستخدم معظم هذه الخطوط التيار المتردد لأنه من السهل التحويل ويعمل بشكل جيد مع شبكتنا الحالية. ومع ذلك ، يتم استخدام HVDC لمسافات طويلة جدًا أو مشاريع خاصة مثل الكابلات تحت البحر. كل من AC و DC لهما أدوارهما في الحفاظ على كفاءة أنظمة الطاقة لدينا وموثوقة.
هل تريد معرفة المزيد حول كيفية عمل خطوط الطاقة HT وكيف يمكن تحسينها لاحتياجاتك؟ تعمل شركة Zhejiang Leyu Electric Co. ، Ltd. في طليعة الهندسة الكهربائية ، مما يوفر حلولًا متطورة لكل من انتقال AC و DC. تفضل بزيارة موقع الويب الخاص بهم لاكتشاف كيفية تشكيل مستقبل توصيل الطاقة.
