الشبكة الكهربائية هي شبكة تربط محطات توليد الطاقة الكهربائية بخطوط الجهد العالي التي تنقل الكهرباء لمسافة معينة إلى المحطات الفرعية - وهي ما يُعرف بـ "النقل". عند الوصول إلى الوجهة، تخفض المحطات الفرعية الجهد لتوزيع الكهرباء إلى خطوط الجهد المتوسط، ثم إلى خطوط الجهد المنخفض. وأخيرًا، يقوم محول كهربائي مثبت على عمود الهاتف بخفض الجهد إلى جهد 120 فولت، وهو الجهد المستخدم في المنازل. انظر الرسم التوضيحي أدناه.
يمكن اعتبار الشبكة الكهربائية عمومًا مكونة من ثلاثة أقسام رئيسية: التوليد (محطات التوليد ومحولات رفع الجهد)، والنقل (الخطوط والمحولات التي تعمل بجهد أعلى من 100,000 فولت - 100 كيلوفولت)، والتوزيع (الخطوط والمحولات التي تعمل بجهد أقل من 100 كيلوفولت). تعمل خطوط النقل بجهود عالية للغاية تتراوح بين 138,000 فولت (138 كيلوفولت) و765,000 فولت (765 كيلوفولت). وقد تمتد خطوط النقل لمسافات طويلة جدًا، عابرةً حدود الولايات وحتى حدود الدول.
تُستخدم جهود عالية أكثر كفاءة في الخطوط الطويلة. فعلى سبيل المثال، عند مضاعفة الجهد، ينخفض التيار إلى النصف لنقل نفس كمية الطاقة. وتتناسب خسائر نقل الطاقة عبر الخطوط طرديًا مع مربع التيار، لذا تنخفض خسائر الخطوط الطويلة بمقدار أربعة أضعاف عند مضاعفة الجهد. تنتشر خطوط التوزيع في المدن والمناطق المحيطة بها، وتتفرع بشكل شعاعي يشبه الشجرة. وينمو هذا الهيكل الشجري من محطة فرعية، ولكن لضمان الموثوقية، يحتوي عادةً على وصلة احتياطية واحدة على الأقل غير مستخدمة إلى محطة فرعية قريبة. ويمكن تفعيل هذه الوصلة بسرعة في حالات الطوارئ، بحيث يمكن تغذية منطقة محطة فرعية من محطة فرعية بديلة.
تاريخ النشر: 31 ديسمبر 2020
