نظام الطاقة الكهربائية

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 9 صور
الموسوعة الحرة

توربين بخاري يستخدم لتوفير الطاقة الكهربائية

نظام الطاقة الكهربائية هو شبكة من المكونات الكهربائية تُستخدم لتزويد ونقل واستخدام الطاقة الكهربائية. ومن أمثلة أنظمة الطاقة شبكة الكهرباء التي تُزود المنازل والمصانع بالطاقة ضمن منطقة جغرافية واسعة. ويمكن تقسيم شبكة الكهرباء بشكل عام إلى ثلاثة أقسام: المولدات التي تُزود الطاقة، ونظام النقل الذي ينقل الطاقة من مراكز التوليد إلى مراكز الاستهلاك ، ونظام التوزيع الذي يُغذي المنازل والمصانع المجاورة بالطاقة.

توجد أنظمة طاقة أصغر حجماً أيضاً في الصناعة والمستشفيات والمباني التجارية والمنازل. ويساعد مخطط الخط الواحد على تمثيل هذا النظام بأكمله. وتعتمد غالبية هذه الأنظمة على التيار المتردد ثلاثي الأطوار ، وهو المعيار المعتمد لنقل وتوزيع الطاقة على نطاق واسع في العالم الحديث. أما أنظمة الطاقة المتخصصة التي لا تعتمد دائماً على التيار المتردد ثلاثي الأطوار، فتوجد في الطائرات وأنظمة السكك الحديدية الكهربائية وسفن الركاب والغواصات والسيارات.

تاريخ

رسم تخطيطي لمحطة شارع بيرل

في عام ١٨٨٩، أنشأ اثنان من الكهربائيين أول نظام طاقة في العالم في غودالمينغ بإنجلترا. كان النظام يعمل بواسطة عجلتين مائيتين ، وينتج تيارًا متناوبًا يغذي بدوره سبعة مصابيح قوسية من سيمنز بجهد ٢٥٠ فولت، و٣٤ مصباحًا متوهجًا بجهد ٤٠ فولت. [ ١ ] مع ذلك، كان تزويد المصابيح بالكهرباء متقطعًا، وفي عام ١٨٨٢، قام توماس إديسون وشركته، شركة إديسون للإنارة الكهربائية، بتطوير أول محطة توليد طاقة كهربائية تعمل بالبخار في شارع بيرل بمدينة نيويورك. زودت محطة شارع بيرل في البداية حوالي ٣٠٠٠ مصباح لـ ٥٩ مشتركًا. [ ٢ ] [ ٣ ] كانت محطة الطاقة تولد تيارًا مستمرًا وتعمل بجهد واحد. لم يكن من السهل أو الفعال تحويل طاقة التيار المستمر إلى الفولتيات الأعلى اللازمة لتقليل فقد الطاقة أثناء النقل لمسافات طويلة، لذلك اقتصرت أقصى مسافة اقتصادية بين المولدات والحمل على حوالي نصف ميل (٨٠٠ متر). [ ٤ ]

في العام نفسه في لندن، عرض لوسيان غولارد وجون ديكسون غيبس "المولد الثانوي" - وهو أول محول كهربائي مناسب للاستخدام في نظام طاقة حقيقي. [ 5 ] وقد تم إثبات القيمة العملية لمحول غولارد وغيبس في عام 1884 في تورينو ، حيث استُخدم المحول لإضاءة 40 كيلومترًا (25 ميلًا) من خط سكة حديد باستخدام مولد تيار متردد واحد . [ 6 ] وعلى الرغم من نجاح النظام، فقد ارتكب العالمان بعض الأخطاء الجوهرية. ولعل أخطرها كان توصيل الملفات الأولية للمحولات على التوالي ، مما أدى إلى تأثير سطوع المصابيح النشطة على سطوع المصابيح الأخرى على طول الخط.

في عام 1885، قام أوتو تيتوس بلاثي، بالتعاون مع كارولي زيبيرنوفسكي وميكسا ديري، بتطوير المولد الثانوي لجولارد وجيبس، وتزويده بنواة حديدية مغلقة، ومن هنا جاء اسمه الحالي: " المحول ". [ 7 ] ثم قدم المهندسون الثلاثة نظام طاقة في المعرض الوطني العام في بودابست، والذي طبق نظام توزيع التيار المتردد المتوازي الذي اقترحه عالم بريطاني [ أ ]، حيث يتم تغذية الملفات الأولية لعدة محولات طاقة بالتوازي من خط توزيع عالي الجهد. وقد أضاء النظام أكثر من 1000 مصباح بفتيلة كربونية، وعمل بنجاح من مايو حتى نوفمبر من ذلك العام. [ 8 ]

في عام 1885، حصل جورج وستنجهاوس ، رجل الأعمال الأمريكي، على براءة اختراع محول غولارد-جيبس، واستورد عددًا منه مع مولد سيمنز ، وكلف مهندسيه بتجربة هذه المحولات على أمل تحسينها لاستخدامها في نظام طاقة تجاري. وفي عام 1886، أدرك ويليام ستانلي ، أحد مهندسي وستنجهاوس ، بشكل مستقل مشكلة توصيل المحولات على التوالي بدلًا من التوازي ، كما أدرك أن جعل القلب الحديدي للمحول حلقة مغلقة بالكامل من شأنه تحسين تنظيم الجهد في الملف الثانوي. [ 9 ] وبناءً على هذه المعرفة، أنشأ نظام طاقة تيار متردد متعدد الفولتية يعتمد على المحولات، ويخدم منازل وشركات متعددة في غريت بارينغتون، ماساتشوستس، عام 1886. [ 10 ] إلا أن النظام كان غير موثوق به وقصير العمر، ويعود ذلك أساسًا إلى مشاكل في التوليد. [ 11 ] ومع ذلك، استنادًا إلى هذا النظام، بدأ وستنجهاوس في تركيب أنظمة محولات التيار المتردد في منافسة مع شركة إديسون في وقت لاحق من ذلك العام. في عام 1888، حصلت شركة وستنجهاوس على ترخيص براءات اختراع نيكولا تيسلا لمحرك حثي متعدد الأطوار يعمل بالتيار المتردد وتصميمات المحولات. عمل تيسلا مستشارًا لمدة عام في شركة وستنجهاوس للكهرباء والتصنيع، لكن استغرق الأمر أربع سنوات أخرى حتى تمكن مهندسو وستنجهاوس من تطوير محرك متعدد الأطوار ونظام نقل قابل للتطبيق. [ 12 ] [ 13 ]

بحلول عام 1889، ازدهرت صناعة الطاقة الكهربائية، وأنشأت شركات الطاقة آلاف أنظمة الطاقة (التيار المستمر والتيار المتردد) في الولايات المتحدة وأوروبا. وكانت هذه الشبكات مخصصة فعليًا لتوفير الإضاءة الكهربائية. خلال هذه الفترة، تحول التنافس بين شركتي توماس إديسون وجورج وستنجهاوس إلى حملة دعائية حول أي شكل من أشكال نقل الطاقة (التيار المستمر أم التيار المتردد) هو الأفضل، وهي سلسلة من الأحداث عُرفت باسم " حرب التيارات ". [ 14 ] في عام 1891، قام وستنجهاوس بتركيب أول نظام طاقة رئيسي مصمم لتشغيل محرك كهربائي متزامن بقوة 100 حصان (75 كيلوواط) ، بالإضافة إلى توفير الإضاءة الكهربائية، في تيلورايد، كولورادو . [ 15 ] على الجانب الآخر من المحيط الأطلسي، قام ميخائيل دوليفو-دوبروفولسكي وتشارلز يوجين لانسلوت براون ببناء أول خط نقل ثلاثي الأطوار عالي الجهد (15 كيلوفولت، وهو رقم قياسي آنذاك) لمسافة طويلة ( 175 كيلومترًا (109 أميال) ) من لاوفن آم نيكار إلى فرانكفورت آم ماين لمعرض الهندسة الكهربائية في فرانكفورت، حيث استُخدمت الطاقة لإضاءة المصابيح وتشغيل مضخة مياه. [ 16 ] [ 9 ] في الولايات المتحدة، انتهت المنافسة بين التيار المتردد والتيار المستمر عندما استحوذت شركة تومسون-هيوستن إلكتريك، المنافس الرئيسي لشركة إديسون جنرال إلكتريك، على شركة جنرال إلكتريك ، لتشكيل شركة جنرال إلكتريك . في عام 1895، وبعد عملية اتخاذ قرار مطولة، تم اختيار التيار المتردد كمعيار لنقل الطاقة، حيث قامت شركة وستنجهاوس ببناء محطة توليد الطاقة آدامز رقم 1 في شلالات نياجرا ، وقامت شركة جنرال إلكتريك ببناء نظام طاقة التيار المتردد ثلاثي الأطوار لتزويد مدينة بوفالو بالكهرباء بجهد 11 كيلوفولت. [ 9 ] 

استمر تطوير أنظمة الطاقة لما بعد القرن التاسع عشر. ففي عام ١٩٣٦، تم إنشاء أول خط تجريبي للتيار المستمر عالي الجهد (HVDC) باستخدام صمامات قوس الزئبق بين مدينتي سكنيكتادي وميكانيكفيل في ولاية نيويورك . [ ١٧ ] وكان نظام HVDC يُستخدم سابقًا بواسطة مولدات ومحركات تيار مستمر موصولة على التوالي ( نظام ثوري )، إلا أنه كان يعاني من مشاكل خطيرة في الموثوقية. [ ١٨ ] [ ١٧ ] وفي عام ١٩٢٨، طوّر إرنست بريسر في شركة تيكاد أول ثنائي معدني صلب مناسب للاستخدامات العامة في مجال الطاقة. وكان يتكون من طبقة من السيلينيوم مُطبقة على صفيحة من الألومنيوم. [ ١٩ ] وفي عام ١٩٥٧، طوّر فريق بحثي في ​​شركة جنرال إلكتريك أول ثايرستور مناسب للاستخدام في تطبيقات الطاقة، مما أدى إلى ثورة في إلكترونيات الطاقة. في العام نفسه، عرضت شركة سيمنز مقومًا يعمل بتقنية الحالة الصلبة ، ولكن لم تصبح أجهزة الحالة الصلبة معيارًا في أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد إلا في أوائل سبعينيات القرن العشرين، عندما برزت شركة جنرال إلكتريك كإحدى أبرز موردي أنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد القائمة على الثايرستور. [ 20 ] وفي عام 1979، أنشأ اتحاد أوروبي يضم شركات سيمنز، وبراون بوفيري، وإيه إي جي، خط نقل تيار مستمر عالي الجهد قياسيًا يمتد من كابورا باسا إلى جوهانسبرج ، بطول يزيد عن 1420 كيلومترًا (880 ميلًا) وينقل 1.9 جيجاواط بجهد 533 كيلوفولت. [ 17 ]

شهدت الفترة الأخيرة تطورات هامة عديدة نتيجةً لتوسيع نطاق الابتكارات في مجال تكنولوجيا المعلومات والاتصالات لتشمل هندسة الطاقة. فعلى سبيل المثال، ساهم تطوير الحواسيب في تحسين كفاءة دراسات تدفق الأحمال ، مما أتاح تخطيطًا أفضل لأنظمة الطاقة. كما أتاحت التطورات في تكنولوجيا المعلومات والاتصالات إمكانية التحكم الفعال عن بُعد في مفاتيح ومولدات أنظمة الطاقة.

أساسيات الطاقة الكهربائية

رسم متحرك للتيار المتردد ثلاثي الأطوار

الطاقة الكهربائية هي نتاج كميتين: التيار والجهد . يمكن أن تتغير هاتان الكميتان مع مرور الوقت ( طاقة التيار المتردد ) أو يمكن الحفاظ عليهما عند مستويات ثابتة ( طاقة التيار المستمر ).

تستخدم معظم الثلاجات ومكيفات الهواء والمضخات والآلات الصناعية التيار المتردد، بينما تستخدم معظم أجهزة الكمبيوتر والمعدات الرقمية التيار المستمر (عادةً ما تحتوي الأجهزة الرقمية الموصولة بالتيار الكهربائي على محول طاقة داخلي أو خارجي للتحويل من التيار المتردد إلى التيار المستمر). يتميز التيار المتردد بسهولة التحويل بين الفولتيات، ويمكن توليده واستخدامه بواسطة الآلات عديمة الفرش. يبقى التيار المستمر الخيار العملي الوحيد في الأنظمة الرقمية، وقد يكون أكثر اقتصاديةً لنقله عبر مسافات طويلة بفولتيات عالية جدًا (انظر HVDC ). [ 21 ] [ 22 ]

تُعدّ القدرة على تحويل جهد التيار المتردد بسهولة أمرًا بالغ الأهمية لسببين: أولًا، يُمكن نقل الطاقة لمسافات طويلة مع فقد أقل عند الجهود العالية. لذا، في أنظمة الطاقة التي يكون فيها التوليد بعيدًا عن الحمل، يُفضّل رفع جهد الطاقة عند نقطة التوليد ثم خفضه بالقرب من الحمل. ثانيًا، غالبًا ما يكون من الأجدى اقتصاديًا تركيب توربينات تُنتج جهودًا أعلى من تلك التي تستخدمها معظم الأجهزة، وبالتالي فإن القدرة على تحويل الجهود بسهولة تُتيح إدارة هذا التباين بين الجهود بسهولة. [ 21 ]

تُتيح الأجهزة ذات الحالة الصلبة ، وهي نتاج ثورة أشباه الموصلات ، تحويل طاقة التيار المستمر إلى فولتيات مختلفة ، وبناء محركات التيار المستمر عديمة الفرش ، والتحويل بين طاقة التيار المتردد والتيار المستمر . ومع ذلك، فإن الأجهزة التي تستخدم تقنية الحالة الصلبة غالبًا ما تكون أغلى من نظيراتها التقليدية، لذا لا تزال طاقة التيار المتردد مستخدمة على نطاق واسع. [ 23 ]

مكونات أنظمة الطاقة

لوازم

لا تزال غالبية الطاقة في العالم تأتي من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم مثل هذه

تحتوي جميع أنظمة الطاقة على مصدر طاقة واحد أو أكثر. في بعض الأنظمة، يكون مصدر الطاقة خارجيًا، بينما في أنظمة أخرى، يكون جزءًا لا يتجزأ منها، وهذه المصادر الداخلية هي ما سنتناوله في بقية هذا القسم. يمكن توفير طاقة التيار المستمر بواسطة البطاريات أو خلايا الوقود أو الخلايا الكهروضوئية . أما طاقة التيار المتردد، فتُوفّر عادةً بواسطة دوّار يدور في مجال مغناطيسي ضمن جهاز يُعرف باسم المولد التوربيني . وقد استُخدمت تقنيات متنوعة لتدوير دوّار التوربين، بدءًا من البخار المُسخّن باستخدام الوقود الأحفوري (بما في ذلك الفحم والغاز والنفط) أو الطاقة النووية ، وصولًا إلى المياه المتدفقة ( الطاقة الكهرومائية ) والرياح ( طاقة الرياح ).

تحدد سرعة دوران الدوار، بالإضافة إلى عدد أقطاب المولد، تردد التيار المتردد الناتج عنه. تدور جميع المولدات في نظام متزامن واحد، كالشبكة الوطنية على سبيل المثال ، بسرعات مضاعفة لنفس السرعة، وبالتالي تولد تيارًا كهربائيًا بنفس التردد. مع ازدياد الحمل على الشبكة، ستحتاج المولدات إلى عزم دوران أكبر للدوران بتلك السرعة، وفي محطة توليد الطاقة البخارية، يجب تزويد التوربينات التي تديرها بكمية أكبر من البخار. ومن ثم، يرتبط البخار المستخدم والوقود المستهلك ارتباطًا مباشرًا بكمية الطاقة الكهربائية المُزوَّدة. ويُستثنى من ذلك المولدات التي تتضمن إلكترونيات طاقة، مثل توربينات الرياح عديمة التروس ، أو تلك المتصلة بالشبكة عبر وصلة غير متزامنة، كوصلة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC) ، إذ يمكنها العمل بترددات مستقلة عن تردد نظام الطاقة.

اعتمادًا على طريقة تغذية الأعمدة، يمكن لمولدات التيار المتردد إنتاج عدد متغير من أطوار الطاقة. يؤدي ارتفاع عدد الأطوار إلى تشغيل أكثر كفاءة لنظام الطاقة، ولكنه يزيد أيضًا من متطلبات البنية التحتية للنظام. [ 24 ] تربط أنظمة شبكة الكهرباء عدة مولدات تعمل بنفس التردد: وأكثرها شيوعًا هو التيار ثلاثي الأطوار بتردد 50 أو 60  هرتز.

توجد مجموعة من الاعتبارات التصميمية لمصادر الطاقة. تتراوح هذه الاعتبارات من البديهية: ما مقدار الطاقة التي يجب أن يكون المولد قادرًا على توفيرها؟ ما هو الوقت المقبول لبدء تشغيل المولد (قد يستغرق بدء تشغيل بعض المولدات ساعات)؟ هل توافر مصدر الطاقة مقبول (بعض مصادر الطاقة المتجددة لا تتوفر إلا عند سطوع الشمس أو هبوب الرياح)؟ إلى الجوانب الأكثر تخصصًا: كيف يجب أن يبدأ تشغيل المولد (تعمل بعض التوربينات كمحرك لزيادة سرعتها، وفي هذه الحالة تحتاج إلى دائرة بدء تشغيل مناسبة)؟ ما هي السرعة الميكانيكية لتشغيل التوربين، وبالتالي ما هو عدد الأقطاب المطلوبة؟ ما نوع المولد المناسب ( متزامن أو غير متزامن ) وما نوع الدوار (دوار قفص السنجاب، دوار ملفوف، دوار ذو أقطاب بارزة، أو دوار أسطواني)؟ [ 25 ]

حمولات

تُعدّ المحمصة مثالاً ممتازاً على الأحمال أحادية الطور التي قد توجد في المنازل. تستهلك المحمصة عادةً ما بين 2 و10 أمبير بجهد يتراوح بين 110 و260 فولت، أي ما يعادل حوالي 600 إلى 1200 واط من الطاقة.

تُزوّد ​​أنظمة الطاقة الأحمالَ بالطاقة لأداء وظائفها المختلفة، بدءًا من الأجهزة المنزلية وصولًا إلى الآلات الصناعية. تتطلب معظم الأحمال جهدًا كهربائيًا محددًا، وبالنسبة لأجهزة التيار المتردد، تتطلب ترددًا وعددًا محددين من الأطوار. على سبيل المثال، تعمل الأجهزة المنزلية عادةً بنظام أحادي الطور بتردد 50 أو 60  هرتز وجهد يتراوح بين 110 و260 فولت (بحسب المعايير الوطنية). ويُستثنى من ذلك أنظمة تكييف الهواء المركزية الكبيرة، حيث إنها غالبًا ما تعمل بنظام ثلاثي الأطوار لزيادة كفاءة تشغيلها. كما أن لكل جهاز كهربائي تصنيفًا للطاقة (بالواط)، يُحدد مقدار الطاقة التي يستهلكها. في أي لحظة، يجب أن يساوي صافي الطاقة المستهلكة من الأحمال في نظام الطاقة صافي الطاقة المنتجة من مصادر التغذية مطروحًا منه الطاقة المفقودة أثناء النقل. [ 26 ] [ 27 ]

يُعدّ ضمان توافق الجهد والتردد وكمية الطاقة المُزوَّدة للأحمال مع التوقعات أحد أكبر تحديات هندسة أنظمة الطاقة. مع ذلك، ليس هذا التحدي الوحيد، فبالإضافة إلى الطاقة التي يستهلكها الحمل لأداء عمل مفيد (وتُسمى الطاقة الفعّالة أو الحقيقية )، تستهلك العديد من أجهزة التيار المتردد كمية إضافية من الطاقة لأنها تُسبب عدم تزامن طفيف بين الجهد والتيار المترددين (وتُسمى الطاقة التفاعلية ). يجب أن تتوازن الطاقة التفاعلية، مثل الطاقة الفعّالة (أي أن الطاقة التفاعلية المُنتَجة في النظام يجب أن تُساوي الطاقة التفاعلية المُستَهلَكة)، ويمكن توفيرها من المولدات، إلا أنه غالبًا ما يكون من الأجدى اقتصاديًا توفير هذه الطاقة من المكثفات (انظر "المكثفات والمفاعلات" أدناه لمزيد من التفاصيل). [ 28 ]

أخيرًا، ثمة اعتبار أخير يتعلق بالأحمال وهو جودة الطاقة. فبالإضافة إلى ارتفاع وانخفاض الجهد المستمر (مشاكل تنظيم الجهد)، والانحرافات المستمرة عن تردد النظام (مشاكل تنظيم التردد)، قد تتأثر أحمال نظام الطاقة سلبًا بمجموعة من المشاكل الزمنية. تشمل هذه المشاكل انخفاضات الجهد، وتقلباته، وارتفاعاته، وارتفاعات الجهد العابرة، والوميض، والضوضاء عالية التردد، وعدم توازن الطور، وضعف معامل القدرة. [ 29 ] تحدث مشاكل جودة الطاقة عندما ينحرف مصدر الطاقة للحمل عن المستوى الأمثل. وتكتسب هذه المشاكل أهمية خاصة عند التعامل مع الآلات الصناعية المتخصصة أو المعدات الطبية.

قادة الفرق الموسيقية

موصلات الجهد المتوسط ​​المعزولة جزئياً في كاليفورنيا

تنقل الموصلات الطاقة من المولدات إلى الأحمال. في الشبكة الكهربائية ، يمكن تصنيف الموصلات إلى نوعين: نظام النقل ، الذي ينقل كميات كبيرة من الطاقة بفولتيات عالية (عادةً أكثر من 69 كيلوفولت) من مراكز التوليد إلى مراكز الأحمال، ونظام التوزيع ، الذي يغذي كميات أقل من الطاقة بفولتيات منخفضة (عادةً أقل من 69 كيلوفولت) من مراكز الأحمال إلى المنازل والمنشآت الصناعية المجاورة. [ 30 ]

يعتمد اختيار الموصلات على اعتبارات مثل التكلفة، وفقدان الطاقة أثناء النقل، وخصائص أخرى مرغوبة للمعدن كقوة الشد. كان النحاس ، ذو المقاومة الكهربائية الأقل من الألومنيوم ، الموصل المفضل لمعظم أنظمة الطاقة. إلا أن الألومنيوم يتميز بتكلفة أقل لنفس قدرة نقل التيار، ولذا يُعدّ الآن الموصل المفضل في كثير من الأحيان. ويمكن تقوية موصلات خطوط النقل الهوائية بالفولاذ أو سبائك الألومنيوم. [ 31 ]

قد توضع الموصلات في أنظمة الطاقة الخارجية فوق الأرض أو تحتها. عادةً ما تكون الموصلات العلوية معزولة بالهواء ومثبتة على عوازل من الخزف أو الزجاج أو البوليمر. أما الكابلات المستخدمة لنقل الطاقة تحت الأرض أو لتمديدات المباني ، فتُعزل بالبولي إيثيلين المتشابك أو مواد عازلة مرنة أخرى. غالبًا ما تكون الموصلات مجدولة لزيادة مرونتها وتسهيل تركيبها. [ 32 ]

تُصنّف الموصلات عادةً وفقًا لأقصى تيار يمكنها حمله عند ارتفاع درجة حرارتها عن درجة حرارة المحيط. ومع ازدياد تدفق التيار عبر الموصل، ترتفع درجة حرارته. بالنسبة للموصلات المعزولة، يُحدد تصنيفها بناءً على نوع العزل. [ 33 ] أما بالنسبة للموصلات غير المعزولة، فيُحدد تصنيفها بناءً على النقطة التي يصبح عندها انحناء الموصل غير مقبول. [ 34 ]

المكثفات والمفاعلات

تركيب مكثف متزامن في محطة تمبلستو الفرعية، ملبورن، فيكتوريا

معظم الأحمال في نظام الطاقة الكهربائية النموذجي للتيار المتردد هي أحمال حثية؛ حيث يتأخر التيار عن الجهد. ولأن الجهد والتيار غير متزامنين، ينتج عن ذلك القدرة التفاعلية . لا تُنتج القدرة التفاعلية شغلاً قابلاً للقياس، ولكنها تنتقل ذهابًا وإيابًا بين مصدر القدرة التفاعلية والحمل في كل دورة. يمكن للمولدات نفسها توفير هذه القدرة التفاعلية، ولكن غالبًا ما يكون توفيرها عبر المكثفات أقل تكلفة، لذا تُوضع المكثفات عادةً بالقرب من الأحمال الحثية (أي في أقرب محطة فرعية إن لم تكن موجودة في الموقع) لتقليل الطلب على التيار في نظام الطاقة (أي زيادة معامل القدرة ).

تستهلك المفاعلات الطاقة التفاعلية وتُستخدم لتنظيم الجهد على خطوط النقل الطويلة. في ظروف الأحمال الخفيفة، حيث يكون الحمل على خطوط النقل أقل بكثير من حمل مقاومة الاندفاع ، قد تتحسن كفاءة نظام الطاقة فعليًا عن طريق تشغيل المفاعلات. كما تحدّ المفاعلات المُثبّتة على التوالي في نظام الطاقة من اندفاعات تدفق التيار، ولذلك تُثبّت المفاعلات الصغيرة دائمًا تقريبًا على التوالي مع المكثفات للحد من اندفاع التيار المصاحب لتشغيل المكثف. ويمكن أيضًا استخدام المفاعلات المُثبّتة على التوالي للحد من تيارات الأعطال.

يتم تشغيل المكثفات والمفاعلات بواسطة قواطع الدائرة، مما ينتج عنه تغيرات كبيرة في القدرة التفاعلية. ويُمكن التغلب على هذه المشكلة باستخدام المكثفات المتزامنة ، ومعوضات القدرة التفاعلية الثابتة، ومعوضات القدرة التفاعلية المتزامنة الثابتة . باختصار، المكثفات المتزامنة هي محركات متزامنة تدور بحرية لتوليد أو امتصاص القدرة التفاعلية. [ 35 ] تعمل معوضات القدرة التفاعلية الثابتة عن طريق تشغيل المكثفات باستخدام الثايرستورات بدلاً من قواطع الدائرة، مما يسمح بتشغيل المكثفات وإيقافها خلال دورة واحدة. وهذا يوفر استجابة أكثر دقة من المكثفات التي يتم تشغيلها بواسطة قواطع الدائرة. أما معوضات القدرة التفاعلية المتزامنة الثابتة، فتتجاوز ذلك من خلال تحقيق تعديلات القدرة التفاعلية باستخدام إلكترونيات القدرة فقط .

إلكترونيات الطاقة

يستخدم محول الطاقة المنزلي الخارجي هذا من التيار المتردد إلى التيار المستمر إلكترونيات الطاقة

إلكترونيات القدرة هي أجهزة تعتمد على أشباه الموصلات، قادرة على تحويل كميات من الطاقة تتراوح من بضع مئات من الواط إلى عدة مئات من الميغاواط. على الرغم من بساطة وظيفتها نسبيًا، إلا أن سرعة تشغيلها (عادةً في حدود النانوثانية [ 36 ] ) تُمكّنها من أداء مجموعة واسعة من المهام التي يصعب أو يستحيل إنجازها باستخدام التقنيات التقليدية . تتمثل الوظيفة الأساسية لإلكترونيات القدرة في التقويم ، أو تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، ولذلك نجدها في كل جهاز رقمي تقريبًا يعمل بمصدر تيار متردد، إما كمحول يُوصل بمقبس الحائط (انظر الصورة) أو كمكون داخلي في الجهاز. كما يمكن استخدام إلكترونيات القدرة عالية الطاقة لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر لنقل الطاقة لمسافات طويلة في نظام يُعرف باسم HVDC . يُستخدم نظام HVDC لأنه أكثر اقتصادية من أنظمة التيار المتردد عالية الجهد المماثلة لمسافات طويلة جدًا (من مئات إلى آلاف الكيلومترات). كما يُعدّ نظام HVDC مرغوبًا فيه للوصلات البينية لأنه يسمح باستقلالية التردد، مما يُحسّن استقرار النظام. تُعدّ إلكترونيات الطاقة ضرورية أيضاً لأي مصدر طاقة مطلوب منه إنتاج تيار متردد، ولكنه بطبيعته ينتج تياراً مستمراً. ولذلك تُستخدم في أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

تُستخدم إلكترونيات الطاقة أيضًا في جميع المركبات الحديثة التي تعمل بالبنزين تقريبًا، وذلك لأن الطاقة التي توفرها بطاريات السيارة وحدها غير كافية لتشغيل نظام الإشعال، وتكييف الهواء، والإضاءة الداخلية، والراديو، وشاشات لوحة القيادة طوال عمر السيارة. لذا، يجب إعادة شحن البطاريات أثناء القيادة، وهو أمر يتم عادةً باستخدام إلكترونيات الطاقة. [ 37 ]

تستخدم بعض أنظمة السكك الحديدية الكهربائية التيار المستمر، وبالتالي تعتمد على إلكترونيات الطاقة لتزويد القاطرات بالطاقة من الشبكة، وغالبًا للتحكم في سرعة محرك القاطرة. في منتصف القرن العشرين، شاعت قاطرات التقويم ، التي استخدمت إلكترونيات الطاقة لتحويل التيار المتردد من شبكة السكك الحديدية لاستخدامه في محرك التيار المستمر. [ 38 ] اليوم، تُزود معظم القاطرات الكهربائية بالتيار المتردد وتعمل بمحركات التيار المتردد، ولكنها لا تزال تستخدم إلكترونيات الطاقة لتوفير تحكم مناسب في المحرك. يُعزى ظهور إلكترونيات الطاقة في مجموعة واسعة من الآلات الصناعية إلى استخدامها في التحكم في المحرك ودوائر بدء التشغيل، بالإضافة إلى التقويم. حتى أنها تُستخدم في مكيفات الهواء المنزلية الحديثة، وتُعدّ عنصرًا أساسيًا في توربينات الرياح متغيرة السرعة .

أجهزة الحماية

مرحل حماية رقمي متعدد الوظائف يُركّب عادةً في محطة فرعية لحماية مغذي التوزيع

تحتوي أنظمة الطاقة على أجهزة حماية لمنع الإصابات أو الأضرار أثناء الأعطال. يُعدّ المصهر الجهاز الأساسي للحماية. فعندما يتجاوز التيار المارّ في المصهر حدًا معينًا، ينصهر عنصر المصهر، مُحدثًا قوسًا كهربائيًا عبر الفجوة الناتجة، ثم ينطفئ القوس، قاطعًا الدائرة الكهربائية. ونظرًا لأن المصهرات قد تُصمّم لتكون نقطة ضعف في النظام، فهي مثالية لحماية الدوائر الكهربائية من التلف. مع ذلك، تُعاني المصهرات من مشكلتين: أولًا، بعد انتهاء عملها، يجب استبدالها لعدم إمكانية إعادة ضبطها. وقد يكون هذا الأمر غير عملي إذا كان المصهر في موقع بعيد أو لم يكن هناك مصهر احتياطي متوفر. ثانيًا، عادةً ما تكون المصهرات غير كافية كجهاز أمان وحيد في معظم أنظمة الطاقة، لأنها تسمح بتدفق تيارات تتجاوز بكثير الحدّ الذي قد يكون قاتلًا للإنسان أو الحيوان.

تُحل المشكلة الأولى باستخدام قواطع الدائرة الكهربائية ، وهي أجهزة قابلة لإعادة الضبط بعد قطع التيار. في الأنظمة الحديثة التي تستهلك أقل من 10  كيلوواط تقريبًا، تُستخدم عادةً قواطع الدائرة المصغرة. تجمع هذه الأجهزة بين آلية بدء الفصل (عن طريق استشعار التيار الزائد) وآلية قطع التيار في وحدة واحدة. تعمل بعض قواطع الدائرة المصغرة بالاعتماد على الكهرومغناطيسية فقط. في هذه القواطع، يمر التيار عبر ملف لولبي، وفي حالة زيادة التيار، يكون الجذب المغناطيسي للملف اللولبي كافيًا لفتح نقاط تلامس قاطع الدائرة (غالبًا بشكل غير مباشر عبر آلية الفصل).

في التطبيقات ذات القدرة العالية، تكون المرحلات الوقائية التي تكشف الأعطال وتفصل الدائرة منفصلة عن قاطع الدائرة. كانت المرحلات القديمة تعمل وفقًا لمبادئ كهرومغناطيسية مشابهة لتلك المذكورة في الفقرة السابقة، أما المرحلات الحديثة فهي عبارة عن أجهزة حاسوب مصممة خصيصًا لكل تطبيق، وتحدد ما إذا كان يجب فصل الدائرة بناءً على قراءات من نظام الطاقة. وتختلف المرحلات في آلية الفصل تبعًا لأنظمة الحماية المختلفة. على سبيل المثال، قد يفصل مرحل التيار الزائد الدائرة إذا تجاوز التيار في أي طور عتبة معينة، بينما قد تفصل مجموعة من المرحلات التفاضلية الدائرة إذا أشار مجموع التيارات بينها إلى احتمال وجود تسرب للتيار إلى الأرض. كما تختلف قواطع الدائرة في التطبيقات ذات القدرة العالية أيضًا. ففي العادة، لا يكفي الهواء لإخماد القوس الكهربائي المتشكل عند فتح الملامسات قسرًا، لذا تُستخدم تقنيات متنوعة. إحدى أكثر هذه التقنيات شيوعًا هي إبقاء الحجرة المحيطة بالملامسات مملوءة بغاز سادس فلوريد الكبريت (SF6 ) ، وهو غاز غير سام ذو خصائص فعالة في إخماد القوس الكهربائي. وتُناقش تقنيات أخرى في المرجع. [ 39 ]

المشكلة الثانية، وهي عدم كفاية المصهرات كجهاز أمان وحيد في معظم أنظمة الطاقة، يُرجّح أن يكون استخدام أجهزة التيار المتبقي (RCDs) هو الحل الأمثل لها. في أي جهاز كهربائي يعمل بشكل صحيح، يجب أن يتساوى التيار الداخل إلى الجهاز على الخط النشط مع التيار الخارج منه على الخط المحايد. يعمل جهاز التيار المتبقي عن طريق مراقبة الخطين النشط والمحايد، وفصل الخط النشط إذا لاحظ أي فرق بينهما. [ 40 ] تتطلب أجهزة التيار المتبقي خطًا محايدًا منفصلاً لكل طور، وأن تكون قادرة على الفصل خلال فترة زمنية محددة قبل حدوث أي ضرر. لا تُشكّل هذه المسألة عادةً مشكلة في معظم التطبيقات السكنية، حيث توفر الأسلاك القياسية خطًا نشطًا وخطًا محايدًا لكل جهاز (ولهذا السبب تحتوي مقابس الطاقة دائمًا على طرفين على الأقل)، وتكون الفولتية منخفضة نسبيًا. مع ذلك، تحدّ هذه المشكلات من فعالية أجهزة التيار المتبقي في تطبيقات أخرى، مثل الصناعة. حتى مع تركيب جهاز التيار المتبقي، قد يكون التعرّض للكهرباء قاتلاً.

أنظمة سكادا

في أنظمة الطاقة الكهربائية الكبيرة، يُستخدم نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA) لمهام مثل تشغيل المولدات، والتحكم في إنتاجها، وتفعيل أو تعطيل عناصر النظام لأغراض الصيانة. كانت أنظمة التحكم الإشرافي الأولى تتألف من لوحة مصابيح ومفاتيح في وحدة تحكم مركزية بالقرب من المحطة الخاضعة للتحكم. كانت المصابيح توفر معلومات عن حالة المحطة (وظيفة جمع البيانات)، بينما كانت المفاتيح تسمح بإجراء تعديلات عليها (وظيفة التحكم الإشرافي). أما اليوم، فقد أصبحت أنظمة SCADA أكثر تطورًا، وبفضل التقدم في أنظمة الاتصالات، لم تعد وحدات التحكم في المحطة بحاجة إلى أن تكون قريبة منها. بل أصبح من الشائع الآن التحكم في المحطات باستخدام معدات مشابهة (إن لم تكن مطابقة) لأجهزة الكمبيوتر المكتبية. وقد زادت القدرة على التحكم في هذه المحطات عبر أجهزة الكمبيوتر من الحاجة إلى الأمن السيبراني، حيث وردت تقارير عن هجمات إلكترونية على هذه الأنظمة تسببت في اضطرابات كبيرة في أنظمة الطاقة. [ 41 ]

أنظمة الطاقة في الممارسة العملية

على الرغم من تشابه مكوناتها، تختلف أنظمة الطاقة اختلافًا كبيرًا من حيث تصميمها وكيفية تشغيلها. يقدم هذا القسم بعض أنواع أنظمة الطاقة الشائعة ويشرح بإيجاز طريقة عملها.

أنظمة الطاقة السكنية

تتلقى المساكن عادةً التيار الكهربائي من خطوط أو كابلات توزيع الجهد المنخفض التي تمر بجوارها. تعمل هذه الخطوط بجهد يتراوح بين 110 و260 فولت (بين الطور والأرض) وفقًا للمعايير الوطنية. قبل بضعة عقود، كانت المساكن الصغيرة تُغذى بطور واحد باستخدام كابل خدمة ثنائي النواة (نواة للطور النشط ونواة أخرى للحيادي). يمر الخط النشط عبر مفتاح عزل رئيسي في صندوق المصهرات ، ثم يُقسم إلى دائرة أو أكثر لتغذية الإضاءة والأجهزة داخل المنزل. جرت العادة على فصل دوائر الإضاءة عن دوائر الأجهزة حتى لا ينقطع التيار الكهربائي عن سكان المنزل في حال تعطل أحد الأجهزة. تُزود جميع الدوائر بمصهر مناسب لحجم السلك المستخدم فيها. تحتوي كل دائرة على سلك نشط وسلك محايد، مع توصيل مقابس الإضاءة ومقابس الطاقة على التوازي. كما تُزود المقابس بتأريض وقائي، يُتاح للأجهزة توصيلها بأي غلاف معدني. إذا أصبح هذا الغلاف موصلاً للتيار الكهربائي، فمن المفترض أن يؤدي اتصاله بالأرض إلى فصل قاطع التيار المتبقي (RCD) أو المصهر، وبالتالي منع تعرض أي شخص يستخدم الجهاز للصعق الكهربائي. تختلف أنظمة التأريض بين المناطق، ولكن في دول مثل المملكة المتحدة وأستراليا، يتم تأريض كل من خط التأريض الوقائي وخط التعادل معًا بالقرب من صندوق المصهرات قبل مفتاح العزل الرئيسي، ثم يتم تأريض خط التعادل مرة أخرى عند محول التوزيع. [ 42 ]

طرأت عدة تغييرات طفيفة على مر السنين على ممارسات تمديدات الأسلاك الكهربائية في المنازل. ومن أبرز أوجه الاختلاف بين أنظمة الطاقة الكهربائية المنزلية الحديثة في الدول المتقدمة والأنظمة القديمة ما يلي:

  • ولأغراض الراحة، يتم الآن استخدام قواطع الدائرة المصغرة في صندوق المصهرات بدلاً من المصهرات، حيث يمكن إعادة ضبطها بسهولة من قبل السكان، وإذا كانت من النوع الحراري المغناطيسي، فيمكنها الاستجابة بشكل أسرع لبعض أنواع الأعطال.
  • لأسباب تتعلق بالسلامة، يتم الآن تركيب قواطع التيار المتبقي (RCDs) في دوائر الأجهزة الكهربائية، وبشكل متزايد، حتى في دوائر الإضاءة.
  • في حين أن مكيفات الهواء السكنية في الماضي كانت تتغذى من دائرة مخصصة متصلة بطور واحد، فإن مكيفات الهواء المركزية الأكبر حجماً التي تتطلب طاقة ثلاثية الأطوار أصبحت شائعة الآن في بعض البلدان.
  • يتم الآن استخدام أسلاك التأريض الواقية مع دوائر الإضاءة للسماح بتأريض حوامل المصابيح المعدنية.
  • تتزايد أنظمة الطاقة السكنية التي تتضمن مولدات صغيرة ، وأبرزها الخلايا الكهروضوئية.

أنظمة الطاقة التجارية

تتميز أنظمة الطاقة التجارية، كالمراكز التجارية والمباني الشاهقة، بحجمها الأكبر مقارنةً بالأنظمة السكنية. وعادةً ما تُدرس التصاميم الكهربائية للأنظمة التجارية الكبيرة من حيث تدفق الأحمال، ومستويات أعطال قصر الدائرة، وانخفاض الجهد. وتهدف هذه الدراسات إلى ضمان اختيار المعدات والأسلاك المناسبة، وتنسيق أجهزة الحماية لتقليل الانقطاعات عند إزالة العطل. وتحتوي المنشآت التجارية الكبيرة على نظام منظم من اللوحات الفرعية، منفصلة عن لوحة التوزيع الرئيسية، مما يوفر حماية أفضل للنظام وكفاءة أعلى في التركيبات الكهربائية.

عادةً ما تكون وحدة التكييف والتهوية من أكبر الأجهزة المتصلة بنظام الطاقة التجارية في المناطق الحارة، ويُعدّ ضمان تزويدها بالطاقة الكافية أمرًا بالغ الأهمية في أنظمة الطاقة التجارية. تفرض لوائح المنشآت التجارية متطلبات إضافية على الأنظمة التجارية لا تُفرض على الأنظمة السكنية. على سبيل المثال، في أستراليا، يجب أن تتوافق الأنظمة التجارية مع معيار AS 2293، وهو معيار إضاءة الطوارئ، الذي يُلزم باستمرار إضاءة الطوارئ لمدة 90 دقيقة على الأقل في حالة انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي. [ 43 ] في الولايات المتحدة، يُلزم قانون الكهرباء الوطني بتركيب الأنظمة التجارية بمخرج واحد على الأقل بقدرة 20 أمبير لإضاءة اللافتات الخارجية. [ 44 ] قد تفرض لوائح قانون البناء متطلبات خاصة على النظام الكهربائي فيما يتعلق بإضاءة الطوارئ، والإخلاء، والطاقة الاحتياطية، والتحكم في الدخان، والحماية من الحرائق.

إدارة نظام الطاقة

تختلف إدارة أنظمة الطاقة باختلاف نوع النظام. فأنظمة الطاقة المنزلية، وحتى الأنظمة الكهربائية للسيارات، غالباً ما تعمل بنظام التشغيل حتى تعطل أحدها. أما في مجال الطيران، فيستخدم نظام الطاقة أنظمة احتياطية لضمان استمرارية الخدمة. ففي طائرة بوينغ 747-400، يمكن لأي من المحركات الأربعة توفير الطاقة، ويتم فحص قواطع الدائرة كجزء من عملية التشغيل (يشير تعطل قاطع الدائرة إلى وجود عطل). [ 45 ] تتطلب أنظمة الطاقة الأكبر إدارة فعّالة. ففي المصانع أو مواقع التعدين، قد يكون فريق واحد مسؤولاً عن إدارة الأعطال، وتوفير الطاقة الإضافية، والصيانة. أما في شبكة الكهرباء ، فتُوزّع الإدارة بين عدة فرق متخصصة.

إدارة الأعطال

تتضمن إدارة الأعطال مراقبة سلوك نظام الطاقة لتحديد المشكلات التي تؤثر على موثوقية النظام وتصحيحها. [ 46 ] يمكن أن تكون إدارة الأعطال محددة وتفاعلية: على سبيل المثال، إرسال فريق لإعادة توصيل موصل سقط أثناء عاصفة. أو، بدلاً من ذلك، يمكن أن تركز على تحسينات شاملة: مثل تركيب قواطع إعادة التوصيل في أجزاء النظام التي تتعرض لانقطاعات مؤقتة متكررة (كما قد يكون سببها النباتات أو البرق أو الحيوانات البرية). [ 47 ]

الصيانة والتطوير

بالإضافة إلى إدارة الأعطال، قد تتطلب أنظمة الطاقة صيانة أو تعزيزًا. ولأن إيقاف تشغيل أجزاء كبيرة من النظام أثناء هذه الأعمال غالبًا ما يكون غير اقتصادي وغير عملي، تُبنى أنظمة الطاقة مزودة بالعديد من المفاتيح. تسمح هذه المفاتيح بعزل الجزء الذي تُجرى عليه أعمال الصيانة مع بقاء باقي النظام موصولًا بالتيار. عند الفولتية العالية، يُلاحظ وجود مفتاحين رئيسيين: العوازل وقواطع الدائرة . قواطع الدائرة هي مفاتيح فصل الأحمال، بينما يؤدي تشغيل العوازل تحت الحمل إلى حدوث شرارة كهربائية خطيرة وغير مقبولة . في حالة انقطاع التيار المخطط له، يتم فصل عدة قواطع دائرة للسماح بتشغيل العوازل قبل إعادة إغلاق قواطع الدائرة لإعادة توجيه الطاقة حول المنطقة المعزولة. وهذا يسمح بإكمال العمل في المنطقة المعزولة. [ 48 ]

إدارة التردد والجهد

إلى جانب إدارة الأعطال والصيانة، تتمثل إحدى الصعوبات الرئيسية في أنظمة الطاقة في ضرورة تساوي الطاقة الفعالة المستهلكة بالإضافة إلى الفاقد مع الطاقة الفعالة المنتجة. فإذا انخفض الحمل مع ثبات مدخلات التوليد، ستدور المولدات التزامنية بسرعة أكبر، ما يؤدي إلى ارتفاع تردد النظام. ويحدث العكس عند زيادة الحمل. لذا، يجب إدارة تردد النظام بشكل فعال، وذلك أساسًا من خلال تشغيل وإيقاف الأحمال والتوليد القابلة للتحكم . وعادةً ما تقع مسؤولية ضمان ثبات التردد على عاتق مشغل النظام . [ 49 ] وحتى مع الحفاظ على ثبات التردد، قد يبقى مشغل النظام مشغولًا بضمان ما يلي:

  1. يتم تزويد المعدات أو العملاء الموجودين على النظام بالجهد المطلوب
  2. يتم تقليل نقل الطاقة التفاعلية إلى الحد الأدنى (مما يؤدي إلى تشغيل أكثر كفاءة).
  3. يتم إرسال الفرق ويتم تحويل النظام للتخفيف من أي أعطال
  4. يتم إجراء التبديل عن بعد للسماح بأعمال النظام [ 50 ]

ملحوظات

  1. ↑ يُشار إليه ببساطة في الأدبيات باسم ر. كينيدي [ 7 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "محطة غودالمينغ لتوليد الطاقة" . الجداول الزمنية الهندسية. مؤرشف من الأصل في 16 يوليو 2011. تم الاسترجاع في 3 مايو 2009 .
  2. ↑ ويليامز، ياسمين (30 نوفمبر 2007). "إديسون يُنير المدينة" . نيويورك بوست . مؤرشف من الأصل في 9 مارس 2008. تم الاطلاع عليه في 31 مارس 2008 .
  3. ↑ جرانت، كيسي. "نشأة الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق" . الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق. مؤرشف من الأصل في 28 ديسمبر 2007. تم الاطلاع عليه في 31 مارس 2008 .
  4. ↑ "بدايات شبكة الكهرباء بالجملة" (ملف PDF) (بيان صحفي). مشغل النظام المستقل في نيويورك. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 26 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 مايو 2008 .
  5. ↑ غوارنييري، م. (2013). "من اخترع المحول؟". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 7 (4): 56-59 . doi : 10.1109/MIE.2013.2283834 . S2CID 27936000 . 
  6. ↑ كاتز، يفغيني (8 أبريل 2007). "لوسيان غولارد" . مؤرشف من الأصل في 22 أبريل 2008. تم الاطلاع عليه في 25 مايو 2008 .
  7. 1 2 غوارنييري، م. (2013). "بداية نقل الطاقة الكهربائية: الجزء الأول". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 7 (1): 57-60 . doi : 10.1109/MIE.2012.2236484 . S2CID 45909123 . 
  8. ^ ب. أسزتالوس (25 يونيو 1985). "الذكرى المئوية للمحول" .
  9. 1 2 3 غوارنييري، م. (2013). "بداية نقل الطاقة الكهربائية: الجزء الثاني". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 7 (2): 52-59 . doi : 10.1109/MIE.2013.2256297 . S2CID 42790906 . 
  10. ↑ بلالوك، توماس (2 أكتوبر 2004). "كهربة التيار المتردد، 1886" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. مؤرشف من الأصل في 5 يناير 2008. تم الاطلاع عليه في 25 مايو 2008 .
  11. ↑ م. ويلان، ستيف روكويل وتوماس بلالوك. "غريت بارينغتون 1886" . مركز إديسون التقني..
  12. ↑ كارلسون، دبليو. برنارد (2013). تسلا: مخترع العصر الكهربائي، مطبعة جامعة برينستون، الصفحات 115، 159، 166-167
  13. ↑ كلوستر، جون دبليو. (6 أبريل 2018). رموز الاختراع: صناع العالم الحديث من غوتنبرغ إلى غيتس . ABC-CLIO. ISBN 978-0-313-34743-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2018 – عبر كتب جوجل.
  14. ↑ سكرابيك، كوينتين ر. الابن (4 مايو 2012). أهم 100 حدث في عالم الأعمال الأمريكي: موسوعة . ABC-CLIO. ISBN 978-0-313-39863-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2018 – عبر كتب جوجل.
  15. ↑ فوران، جاك. "اليوم الذي شغّلوا فيه الشلالات" . مؤرشف من الأصل في 11 مايو 2008. تم الاطلاع عليه في 25 مايو 2008 .
  16. ↑ "رحلة لاوفن إلى فرانكفورت 1891" . مركز إديسون التقني . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2018 .
  17. 1 2 3 غوارنييري، م. (2013). "التطور المتناوب لنقل الطاقة بالتيار المستمر". مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 7 (3): 60-630 . doi : 10.1109/MIE.2013.2272238 . S2CID 23610440 . 
  18. ↑ "نظام توزيع طاقة جديد ولكنه قصير الأجل" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. 1 مايو 2005. مؤرشف من الأصل في 25 يونيو 2007. تم الاطلاع عليه في 25 مايو 2008 .
  19. ↑ غوارنييري، ماسيمو (2018). "ترسيخ إلكترونيات الطاقة" . مجلة IEEE للإلكترونيات الصناعية . 12 : 36-40 . doi : 10.1109/MIE.2018.2791062 . hdl : 11577/3271203 . S2CID 4079824 . 
  20. ↑ جين وولف (1 ديسمبر 2000). "الكهرباء عبر العصور" . عالم النقل والتوزيع .
  21. 1 2 كل شيء عن الدوائر [كتاب مدرسي على الإنترنت]، توني ر. كوفالدت وآخرون، تم الوصول إليه آخر مرة في 17 مايو 2009.
  22. ↑ روبرتو رودرفال؛ جيه بي شاربنتييه؛ راغوفير شارما (7-8 مارس 2000). "ورقة مراجعة تقنية لأنظمة نقل التيار المستمر عالي الجهد (HVDC)" (ملف PDF) . شركة ABB . مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) في 7 يوليو 2011.(موجود أيضاً هنا ، مؤرشف بتاريخ 3 مارس 2016 في موقع Wayback Machine )
  23. ↑ نيد موهان؛ تي إم أونديلاند؛ ويليام ب. روبنز (2003). إلكترونيات القدرة: المحولات، والتطبيقات، والتصميم . الولايات المتحدة الأمريكية: جون وايلي وأولاده، المحدودة. ISBN 0-471-22693-9.
  24. ↑ تشابمان، ستيفن (2002). أساسيات الآلات الكهربائية وأنظمة الطاقة . بوسطن: ماكجرو هيل. ص. الفصل 4. ISBN  0-07-229135-4.
  25. ↑ تشابمان، ستيفن (2002). أساسيات الآلات الكهربائية وأنظمة الطاقة . بوسطن: ماكجرو هيل. الصفحات. الفصلان 6 و7. ISBN  0-07-229135-4.
  26. ↑ الكهرباء حول العالم ، كونراد إتش. ماكجريجور، أبريل 2010.
  27. ↑ ما هي الأمبيرات والواط والفولت والأوم؟، HowStuffWorks.com، 31 أكتوبر 2000. تاريخ آخر دخول: 27 يونيو 2010.
  28. ↑ تشابمان، ستيفن (2002). أساسيات الآلات الكهربائية وأنظمة الطاقة . بوسطن: ماكجرو هيل. ص. الفصل 11. ISBN  0-07-229135-4.
  29. ↑ دروس تعليمية موجزة حول جودة الطاقة للمهندسين. مؤرشفة في 14 يناير 2007 في Wayback Machine ، PSL، تم الوصول إليها في 21 أغسطس 2010.
  30. ↑ مارشال براين، " كيف تعمل شبكات الطاقة "، howstuffworks.com، 1 أبريل 2000.
  31. ↑ التطبيقات العملية للموصلات الكهربائية ، ستيفان فاسبيندر، المعهد الألماني للنحاس، يناير 2010.
  32. ↑ سلسلة التدريب على الهندسة البحرية (الشكل 1.6)، البحرية الأمريكية (أعيد نشرها بواسطة tpub.com)، 2007.
  33. ↑ سعة الموصل ، كل شيء عن الدوائر، توني ر. كوبالدت وآخرون، 2000.
  34. ↑ غريغسبي، ليونارد (2007). توليد الطاقة الكهربائية ونقلها وتوزيعها . مطبعة سي آر سي 2007. ص. الفصل 14. ISBN  978-0-8493-9292-4.
  35. ↑ بي إم ويدي، أنظمة الطاقة الكهربائية، الطبعة الثانية، جون وايلي وأولاده، لندن، 1972، رقم ISBN 0-471-92445-8الصفحة 149
  36. ↑ خصائص التبديل للثايرستورات أثناء التشغيل. رابط قديم مؤرشف في 7 يوليو 2012 على archive.today ، [electricalandelectronics.org] ، 9 أبريل 2009.
  37. ↑ "شركة تصنيع مكيفات هواء تختار وحدات طاقة ذكية" . تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة . 31 أغسطس 2005. مؤرشف من الأصل في 9 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 30 مارس 2016 .
  38. ↑ كالفيرلي، إتش بي؛ جارفيس، إي إيه كيه؛ ويليامز، إي. (1957). "المعدات الكهربائية لقاطرات المقوم". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - الجزء أ: هندسة الطاقة . 104 (17): 341. doi : 10.1049/pi-a.1957.0093 .
  39. ↑ "قواطع الدائرة" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 23 نوفمبر 2009.
  40. ↑ كيف يعمل قاطع التيار المتبقي (RCD)؟ مؤرشف في 15 فبراير 2010 في Wayback Machine ، PowerBreaker، تم الوصول إليه في 14 مارس 2010.
  41. ↑ تقرير: اختراق شبكة الكهرباء في أوكرانيا ، كيم زيتر، وايرد، 3 مارس 2016.
  42. ↑ "نظام التأريض MEN" (ملف PDF) . نشرة الكهربائيين (1). مكتب الطاقة (غرب أستراليا): 2 مايو 2001. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 10 مارس 2011. تم الاطلاع عليه في 30 ديسمبر 2010 .
  43. ↑ "إضاءة الطوارئ خدمة أساسية" . مؤرشف من الأصل في 21 مارس 2015. تم الاطلاع عليه في 30 ديسمبر 2010 .
  44. ↑ "الشحنات التجارية - الجزء الثاني" . ecmweb.com . 25 مارس 2010. مؤرشف من الأصل في 14 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه في 6 أبريل 2018 .
  45. ↑ AviationKnowledge (2016). Boeing B747-400F CBT #31 النظام الكهربائي - نظرة عامة والطاقة الكهربائية المترددة .
  46. ↑ لطفية، هـ. ل.؛ باور، م. أ.؛ مارشال، أ. د. (2000). "إدارة الأعطال في الأنظمة الموزعة: نهج قائم على السياسات". مجلة إدارة الشبكات والأنظمة . 8 (4): 499-525 . doi : 10.1023/A:1026482400326 . S2CID 41004116 . 
  47. ↑ إدارة الأعطال في أنظمة التوزيع الكهربائي (ملف PDF) . التقرير النهائي لفريق العمل WG03 التابع لـ CIRED والمعني بإدارة الأعطال (تقرير). 1998. S2CID 44290460. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 27 فبراير 2020. 
  48. ↑ غاوراف ج (2018). الفرق بين قاطع الدائرة الكهربائية والعازل . مؤرشف من الأصل في 12 ديسمبر 2021.
  49. ↑ إس. ستوفت. اقتصاديات أنظمة الطاقة. مطبعة IEEE، 2002.
  50. ↑ متطلبات نظام الطاقة (ورقة مرجعية) (ملف PDF) (تقرير). هيئة سوق الطاقة الأسترالية. 2020.