อ่าน 9 นาที
การจ่ายพลังงานไฟฟ้า
การจ่ายกระแสไฟฟ้า เป็นขั้นตอนสุดท้ายใน การส่งมอบไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าถูกส่งจาก ระบบส่ง ไปยังผู้บริโภคแต่ละราย สถานี จ่ายไฟฟ้า ย่อยเชื่อมต่อกับระบบส่งและลดแรงดันไฟฟ้าจากระบบส่งลงเป็น...
การจ่ายพลังงานไฟฟ้า

การจ่ายกระแสไฟฟ้าเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการส่งมอบไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าถูกส่งจากระบบส่งไปยังผู้บริโภคแต่ละรายสถานี จ่ายไฟฟ้า ย่อยเชื่อมต่อกับระบบส่งและลดแรงดันไฟฟ้าจากระบบส่งลงเป็นแรงดันไฟฟ้าปานกลางซึ่งอยู่ระหว่าง...2 kVและ33 kVโดยใช้หม้อแปลง[ 1 ] สายส่งไฟฟ้าหลัก จะส่งกำลังไฟฟ้าแรงดันปานกลางนี้ไปยัง หม้อแปลงไฟฟ้ากระจายกำลังที่ตั้งอยู่ใกล้กับสถานที่ของลูกค้า หม้อแปลงไฟฟ้ากระจายกำลังจะลดแรงดันลงอีกครั้งให้เหลือแรงดันใช้งานที่ใช้โดยแสงสว่าง อุปกรณ์อุตสาหกรรม และเครื่องใช้ในครัวเรือน บ่อยครั้งที่ลูกค้าหลายรายได้รับไฟฟ้าจากหม้อแปลงตัวเดียวผ่าน สายส่งไฟฟ้า รองลูกค้าเชิงพาณิชย์และที่อยู่อาศัยจะเชื่อมต่อกับสายส่งไฟฟ้ารองผ่านสายส่งบริการลูกค้าที่ต้องการกำลังไฟฟ้าในปริมาณมากอาจเชื่อมต่อโดยตรงกับระดับการกระจายไฟฟ้าหลักหรือระดับการส่งไฟฟ้าย่อย[ 2 ]

การเปลี่ยนผ่านจากการส่งไปยังการกระจายเกิดขึ้นในสถานี ไฟฟ้าย่อย ซึ่งมีหน้าที่ดังต่อไปนี้: [ 2 ]
- อุปกรณ์ตัดวงจรและสวิตช์ช่วยให้สามารถตัดการเชื่อมต่อสถานีไฟฟ้าย่อยออกจากโครงข่ายส่งไฟฟ้าหรือตัดการเชื่อมต่อสายส่งไฟฟ้าได้
- หม้อแปลงไฟฟ้าทำหน้าที่ลดแรงดันไฟฟ้าในระบบส่งกำลังตั้งแต่ 35 กิโลโวลต์ขึ้นไป จนถึงแรงดันไฟฟ้าหลักในการจ่ายไฟ เหล่านี้คือวงจรแรงดันปานกลาง โดยทั่วไป600–35,000 V. [ 1 ]
- จากหม้อแปลงไฟฟ้า พลังงานจะไหลไปยังบัสบาร์ซึ่งสามารถแยกพลังงานไฟฟ้าออกไปยังทิศทางต่างๆ ได้หลายทิศทาง บัสบาร์จะกระจายพลังงานไปยังสายส่งไฟฟ้า ซึ่งจะแยกออกไปยังลูกค้าแต่ละราย
การจ่ายไฟฟ้าในเขตเมืองส่วนใหญ่จะอยู่ใต้ดิน บางครั้งอยู่ในท่อสาธารณูปโภคทั่วไปการจ่ายไฟฟ้าในเขตชนบทส่วนใหญ่จะอยู่เหนือพื้นดินโดยใช้เสาไฟฟ้าและการจ่ายไฟฟ้าในเขตชานเมืองเป็นการผสมผสานกัน[ 1 ] เมื่อใกล้ถึงลูกค้ามากขึ้น หม้อแปลงไฟฟ้าจะลดกำลังไฟฟ้าหลักลงเป็นวงจรรองแรงดันต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปคือ 120/240 V ในสหรัฐอเมริกาสำหรับลูกค้าที่อยู่อาศัย ไฟฟ้าจะส่งมาถึงลูกค้าผ่านสายส่งและมิเตอร์ไฟฟ้าวงจรสุดท้ายในระบบในเมืองอาจมีความยาวน้อยกว่า 15 เมตร (50 ฟุต) แต่อาจยาวกว่า 91 เมตร (300 ฟุต) สำหรับลูกค้าในชนบท[ 1 ]
ประวัติศาสตร์

การกระจายพลังงานไฟฟ้ากลายเป็นสิ่งจำเป็นเฉพาะในช่วงทศวรรษ 1880 เมื่อเริ่มมีการผลิตไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้าก่อนหน้านั้น ไฟฟ้ามักจะถูกผลิตขึ้น ณ จุดที่ใช้งาน ระบบการกระจายพลังงานชุดแรกที่ติดตั้งในเมืองต่างๆ ของยุโรปและสหรัฐอเมริกาใช้สำหรับจ่ายแสงสว่าง ได้แก่ไฟอาร์ค ที่ใช้ กระแสสลับ (AC) หรือกระแสตรง (DC) แรงดันสูงมาก (ประมาณ 3,000 V) และไฟหลอดไส้ที่ใช้กระแสตรงแรงดันต่ำ (100 V) [ 3 ]ทั้งสองแบบเข้ามาแทนที่ ระบบ ไฟส่องสว่างด้วยแก๊ส โดยไฟอาร์คเข้ามาแทนที่ไฟส่องสว่างในพื้นที่ขนาดใหญ่และไฟส่องถนน และไฟหลอดไส้เข้ามาแทนที่ไฟแก๊สสำหรับผู้ใช้ในธุรกิจและที่อยู่อาศัย
แรงดันไฟฟ้าสูงที่ใช้ในระบบไฟอาร์คทำให้สถานีผลิตไฟฟ้าเพียงแห่งเดียวสามารถจ่ายไฟให้กับสายไฟยาวได้ถึง 7 ไมล์ (11 กิโลเมตร) [ 4 ]และการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่าจะทำให้สายเคเบิลที่กำหนดสามารถส่งพลังงานในปริมาณเท่าเดิมได้ในระยะทางที่ไกลกว่าถึงสี่เท่าเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า (โดยมีการสูญเสียพลังงานเท่าเดิม) ในทางตรงกันข้าม ระบบไฟส่องสว่างภายในอาคารแบบหลอดไส้กระแสตรง เช่นสถานีผลิตไฟฟ้าแห่งแรกของเอดิสันที่ติดตั้งในปี 1882 ประสบปัญหาในการจ่ายไฟให้กับลูกค้าที่อยู่ห่างออกไปมากกว่าหนึ่งไมล์ เนื่องจากใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำ (110 V) ตั้งแต่การผลิตจนถึงการใช้งานขั้นสุดท้าย แรงดันไฟฟ้าต่ำส่งผลให้กระแสไฟฟ้าสูงขึ้นและต้องใช้สายทองแดงหนาในการส่ง ในทางปฏิบัติ โรงไฟฟ้ากระแสตรงของเอดิสันจำเป็นต้องอยู่ภายในระยะประมาณ 1.5 ไมล์ (2.4 กิโลเมตร) จากลูกค้าที่อยู่ไกลที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ตัวนำที่หนาและมีราคาแพงกว่า
บทนำเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้า
ปัญหาการส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกลกลายเป็นอุปสรรคทางวิศวกรรมที่สำคัญในการกระจายพลังงานไฟฟ้า โดยมีวิธีการแก้ปัญหามากมายที่บริษัทผู้ผลิตหลอดไฟได้ทดลองใช้ แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร อย่างไรก็ตาม ในช่วงกลางทศวรรษ 1880 ได้เกิดความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้วยการพัฒนาหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริง ซึ่งช่วยให้สามารถ "เพิ่มแรงดัน" ของกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ให้สูงขึ้นมากสำหรับการส่ง แล้วลดแรงดันลงให้ต่ำลงใกล้กับผู้ใช้ปลายทาง เมื่อเทียบกับกระแสไฟฟ้าตรง (DC) กระแสไฟฟ้าสลับมีต้นทุนการส่งที่ถูกกว่ามาก และประหยัดต้นทุน ได้มากกว่า โดยโรงไฟฟ้ากระแสสลับขนาดใหญ่สามารถจ่ายไฟให้กับเมืองและภูมิภาคทั้งหมดได้ ซึ่งนำไปสู่การแพร่กระจายของการใช้กระแสไฟฟ้าสลับอย่างรวดเร็ว
ในสหรัฐอเมริกา การแข่งขันระหว่างกระแสตรงและกระแสสลับได้กลายเป็นเรื่องส่วนตัวในช่วงปลายทศวรรษ 1880 ในรูปแบบของ " สงครามกระแสไฟฟ้า " เมื่อโทมัส เอดิสันเริ่มโจมตีจอร์จ เวสติงเฮาส์และการพัฒนาระบบหม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับตัวแรกของสหรัฐฯ โดยเน้นย้ำถึงการเสียชีวิตที่เกิดจากระบบกระแสสลับแรงดันสูงตลอดหลายปีที่ผ่านมา และอ้างว่าระบบกระแสสลับใด ๆ ก็เป็นอันตรายโดยเนื้อแท้[ 5 ]แคมเปญโฆษณาชวนเชื่อของเอดิสันมีอายุสั้น โดยบริษัทของเขาเปลี่ยนมาใช้กระแสสลับในปี 1892
กระแสสลับกลายเป็นรูปแบบการส่งกำลังไฟฟ้าที่โดดเด่นด้วยนวัตกรรมในยุโรปและสหรัฐอเมริกาใน การออกแบบ มอเตอร์ไฟฟ้าและการพัฒนาระบบสากลที่ ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม ทำให้ระบบเดิมจำนวนมากสามารถเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับขนาดใหญ่ได้[ 6 ] [ 7 ]
ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 ในหลายพื้นที่อุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้ามีการบูรณาการในแนวดิ่งหมายความว่าบริษัทเดียวดำเนินการผลิต ส่ง จำหน่าย วัด และเรียกเก็บเงิน ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 ประเทศต่างๆ เริ่มกระบวนการยกเลิกการควบคุมและการแปรรูปซึ่งนำไปสู่ตลาดไฟฟ้าระบบจำหน่ายจะยังคงอยู่ภายใต้การควบคุมเนื่องจากเป็นการผูกขาดโดยธรรมชาติ [ 8 ] แต่ ระบบการผลิต การค้าปลีก และบางครั้งระบบส่ง ได้ถูกเปลี่ยนเป็นตลาดที่มีการแข่งขัน
การผลิตและการส่ง

Electric power begins at a generating station, where the potential difference can be as high as 33,000 volts. AC is usually used. Users of large amounts of DC power such as some railway electrification systems, telephone exchanges and industrial processes such as aluminium smelting use rectifiers to derive DC from the public AC supply, or may have their own generation systems. High-voltage DC can be advantageous for isolating alternating-current systems or controlling the quantity of electricity transmitted. For example, Hydro-Québec has a direct-current line which goes from the James Bay region to Boston.[9]
From the generating station it goes to the generating station's switchyard where a step-up transformer increases the voltage to a level suitable for transmission, from 44 kV to 765 kV. Once in the transmission system, electricity from each generating station is combined with electricity produced elsewhere. For alternating-current generators, all generating units connected to a common network must be synchronized, operating at the same frequency within a small tolerance. Alternatively, disparate sources can be combined to serve a common load if some external power converter, such as a rotating machine or a direct current converter system is interposed. Electricity is consumed as soon as it is produced. It is transmitted at a very high speed, close to the speed of light.
Primary distribution
Primary distribution voltages range from 4 kV to 35 kV phase-to-phase (2.4 kV to 20 kV phase-to-neutral)[10] Only large consumers are fed directly from distribution voltages; most utility customers are connected to a transformer, which reduces the distribution voltage to the low voltage "utilization voltage", "supply voltage" or "mains voltage" used by lighting and interior wiring systems.
Network configurations

Distribution networks are divided into two types, radial system or network.[11] A radial system is arranged like a tree where each customer has one source of supply. A network system has multiple sources of supply operating in parallel. Spot networks are used for concentrated loads. Radial systems are commonly used in rural or suburban areas.[12]
ระบบสายส่งแบบรัศมีมักมีการเชื่อมต่อฉุกเฉินที่สามารถปรับเปลี่ยนโครงสร้างระบบได้ในกรณีที่เกิดปัญหา เช่น ความผิดพลาดหรือการบำรุงรักษาตามแผน โดยสามารถทำได้โดยการเปิดและปิดสวิตช์เพื่อแยกส่วนใดส่วนหนึ่งออกจากโครงข่ายไฟฟ้า
สายป้อนไฟฟ้าที่มีความยาวมากจะทำให้เกิดแรงดันตก ( ความผิดเพี้ยน ของตัวประกอบกำลัง ) ซึ่งจำเป็นต้องติดตั้ง ตัวเก็บประจุหรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
การปรับโครงสร้างใหม่โดยการแลกเปลี่ยนการเชื่อมโยงการทำงานระหว่างองค์ประกอบของระบบ ถือเป็นหนึ่งในมาตรการที่สำคัญที่สุดที่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของระบบจำหน่ายได้ ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพผ่านการปรับโครงสร้างใหม่ของระบบจำหน่ายพลังงาน ตามคำจำกัดความแล้ว เป็นปัญหาเป้าหมายเดียวที่มีข้อจำกัดมาโดยตลอด ตั้งแต่ปี 1975 เมื่อ Merlin และ Back [ 13 ] ได้นำเสนอแนวคิดการปรับโครงสร้างระบบจำหน่ายเพื่อลดการสูญเสียพลังงานแอคทีฟ จนถึงปัจจุบัน นักวิจัยจำนวนมากได้เสนอวิธีการและอัลกอริธึมที่หลากหลายเพื่อแก้ปัญหาการปรับโครงสร้างใหม่ในฐานะปัญหาเป้าหมายเดียว ผู้เขียนบางคนได้เสนอแนวทางที่อิงตามความเหมาะสมของ Pareto (รวมถึงการสูญเสียพลังงานแอคทีฟและดัชนีความน่าเชื่อถือเป็นเป้าหมาย) เพื่อจุดประสงค์นี้ ได้มีการใช้วิธีการต่างๆ ที่อิงตามปัญญาประดิษฐ์ ได้แก่ ไมโครเจเนติก[ 14 ]การแลกเปลี่ยนสาขา[ 15 ]การเพิ่มประสิทธิภาพฝูงอนุภาค[ 16 ] และอัลกอริธึมพันธุกรรม การ เรียง ลำดับ ที่ไม่ถูกครอบงำ[ 17 ]
บริการในชนบท

ระบบ การจ่ายไฟฟ้าในชนบทมักใช้แรงดันไฟฟ้าในการจ่ายที่สูงกว่าเนื่องจากระยะทางที่ครอบคลุมโดยสายส่งไฟฟ้ายาวกว่า (ดูการบริหารการจ่ายไฟฟ้าในชนบท ) แรงดันไฟฟ้า 7.2, 12.47, 25 และ 34.5 kV เป็นเรื่องปกติในสหรัฐอเมริกา แรงดันไฟฟ้า 11 kV และ 33 kV เป็นเรื่องปกติในสหราชอาณาจักร ออสเตรเลีย และนิวซีแลนด์ แรงดันไฟฟ้า 11 kV และ 22 kV เป็นเรื่องปกติในแอฟริกาใต้ แรงดันไฟฟ้า 10, 20 และ 35 kV เป็นเรื่องปกติในประเทศจีน[ 18 ]แรงดันไฟฟ้าอื่นๆ อาจถูกนำมาใช้บ้างเป็นครั้งคราว
โดยปกติแล้ว ระบบไฟฟ้าในชนบทจะพยายามลดจำนวนเสาและสายไฟให้น้อยที่สุด โดยใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า (เมื่อเทียบกับการจ่ายไฟในเมือง) ซึ่งทำให้สามารถใช้สายไฟเหล็กชุบสังกะสีได้ สายไฟเหล็กที่แข็งแรงช่วยลดต้นทุนในการติดตั้งเสาไฟฟ้าแบบเว้นระยะห่าง ในพื้นที่ชนบท หม้อแปลงไฟฟ้าแบบติดตั้งบนเสาอาจให้บริการลูกค้าเพียงรายเดียว ในประเทศนิวซีแลนด์ออสเตรเลียซัสแคตเชวัน ประเทศแคนาดาและแอฟริกาใต้มี การใช้ระบบ สายเดี่ยวต่อลงดิน (SWER) เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้กับพื้นที่ชนบทห่างไกล
บริการสามเฟสให้พลังงานสำหรับโรงงานเกษตรขนาดใหญ่ สถานีสูบน้ำมัน โรงงานผลิตน้ำ หรือลูกค้าอื่นๆ ที่มีโหลดขนาดใหญ่ (อุปกรณ์สามเฟส) ในอเมริกาเหนือ ระบบจำหน่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะอาจเป็นแบบสามเฟส สี่สาย โดยมีตัวนำกลาง ระบบจำหน่ายไฟฟ้าในชนบทอาจมีสายยาวที่มีตัวนำเฟสเดียวและตัวนำกลาง[ 19 ] ในประเทศอื่นๆ หรือในพื้นที่ชนบทห่างไกล สายกลางจะต่อลงดินเพื่อใช้เป็นสายส่งกลับ (สายส่งกลับลงดินแบบสายเดียว)
การจัดจำหน่ายขั้นที่สอง

ไฟฟ้าถูกส่งด้วยความถี่ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับภูมิภาค โดยส่งไปยังครัวเรือนในรูปแบบไฟฟ้าเฟสเดียวในบางประเทศ เช่น ในยุโรปอาจมีการจัดหาไฟฟ้าสามเฟส สำหรับที่อยู่อาศัยขนาดใหญ่ เมื่อดูด้วย ออสซิลโลสโคปแหล่งจ่ายไฟฟ้าในครัวเรือนในอเมริกาเหนือจะมีลักษณะเป็นคลื่นไซน์แกว่งไปมาระหว่าง -170 โวลต์และ 170 โวลต์ ทำให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ 120 โวลต์ RMS [ 20 ]ไฟฟ้าสามเฟสมีประสิทธิภาพมากกว่าในแง่ของกำลังไฟฟ้าที่ส่งต่อสายเคเบิลที่ใช้ และเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดใหญ่บางชนิดในยุโรปอาจใช้พลังงานจากไฟฟ้าสามเฟส เช่น เตาไฟฟ้าและเครื่องอบผ้า
โดยปกติแล้ว ระบบของลูกค้าและอุปกรณ์ของบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าจะต้องมีการต่อลงดินจุด ประสงค์ของการต่อระบบของลูกค้าลงดินก็เพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นหากตัวนำไฟฟ้าแรงสูงตกลงมาทับตัวนำไฟฟ้าแรงต่ำซึ่งมักติดตั้งอยู่ต่ำกว่าพื้นดิน หรือหากเกิดความผิดพลาดภายในหม้อแปลง ไฟฟ้า ระบบต่อลงดินอาจเป็นแบบ TT, TN-S, TN-CS หรือ TN-C
ความแตกต่างตามภูมิภาค
ระบบ 220–240 โวลต์
ทั่วโลกส่วนใหญ่ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ 50 เฮิรตซ์ 220 หรือ 230 โวลต์ เฟสเดียว หรือ 380 หรือ 400 โวลต์ สามเฟส สำหรับที่อยู่อาศัยและอุตสาหกรรมขนาดเล็ก ในระบบนี้ เครือข่ายการกระจายไฟฟ้าหลักจะจ่ายไฟให้กับสถานีไฟฟ้าย่อยไม่กี่แห่งต่อพื้นที่ และไฟฟ้า 230/400 โวลต์จากแต่ละสถานีไฟฟ้าย่อยจะถูกกระจายไปยังผู้ใช้ปลายทางโดยตรงในพื้นที่ที่มีรัศมีปกติไม่เกิน 1 กิโลเมตร ระบบไฟฟ้าสามเฟสจะ มีสายไฟ (สายร้อน) สามเส้น และสายกลางต่อเข้ากับอาคาร ส่วนระบบไฟฟ้าเฟสเดียวที่มีสายไฟหนึ่งเส้นและสายกลางนั้นใช้ในครัวเรือนที่มีโหลดรวมน้อย ในยุโรป การกระจายไฟฟ้าสำหรับอุตสาหกรรมและครัวเรือนโดยทั่วไปจะใช้ระบบสามเฟสสี่สาย ซึ่งให้แรงดันเฟสต่อเฟส400 โวลต์แบบวายและแรงดันเฟสเดียว230 โวลต์ระหว่างเฟสใดๆ กับสายกลาง ในสหราชอาณาจักร สถานีไฟฟ้าย่อยแรงดันต่ำในเมืองหรือชานเมืองทั่วไปมักจะมีกำลังไฟฟ้าระหว่าง 150 กิโลโวลต์แอมป์ ถึง 1 เมกะโวลต์แอมป์ และจ่ายไฟให้กับบ้านเรือนหลายร้อยหลังในละแวกนั้น โดยทั่วไปหม้อแปลงไฟฟ้าจะมีขนาดตามโหลดเฉลี่ย 1 ถึง 2 กิโลวัตต์ต่อครัวเรือน และฟิวส์และสายเคเบิลจะมีขนาดเพื่อให้แต่ละบ้านสามารถดึงโหลดสูงสุดได้มากถึงสิบเท่าของโหลดเฉลี่ยนี้ สำหรับลูกค้าอุตสาหกรรม ระบบไฟฟ้า 3 เฟส400 / 690 โวลต์ก็มีให้บริการเช่นกัน หรืออาจผลิตในพื้นที่ได้[ 21 ] ลูกค้าเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมขนาดใหญ่มี หม้อแปลงไฟฟ้ากระจายกำลัง ของตนเองที่มีแรงดันไฟฟ้าขาเข้าตั้งแต่ 11 กิโลโวลต์ถึง 33 กิโลโวลต์ ผู้ใช้ที่มีการบริโภคสูงบางรายได้รับไฟฟ้าจากเครือข่ายส่งไฟฟ้าตั้งแต่ 110 กิโลโวลต์ถึง 220 กิโลโวลต์
ระบบ 100–120 โวลต์
ประเทศส่วนใหญ่ในทวีปอเมริกาใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ 60 เฮิรตซ์ ระบบ เฟสแยก 120/240 โวล ต์สำหรับใช้ในครัวเรือน และระบบสามเฟสสำหรับงานติดตั้งขนาดใหญ่ หม้อแปลงไฟฟ้าในอเมริกาเหนือมักจ่ายไฟให้บ้านเรือนที่ 240 โวลต์ คล้ายกับ 230 โวลต์ในยุโรป ระบบเฟสแยกนี้เองที่ทำให้สามารถใช้ไฟ 120 โวลต์ในบ้านได้

ในภาคไฟฟ้าของญี่ปุ่นแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานคือ 100 V โดยใช้ความถี่ AC ทั้ง 50 และ 60 Hz บางส่วนของประเทศใช้ 50 Hz ในขณะที่บางส่วนใช้ 60 Hz [ 22 ]นี่เป็นสิ่งที่หลงเหลือมาจากช่วงปี 1890 ผู้ให้บริการในท้องถิ่นบางรายในโตเกียวนำเข้าอุปกรณ์ 50 Hz จากเยอรมนี ในขณะที่ผู้ให้บริการไฟฟ้าในท้องถิ่นในโอซาก้าได้นำเข้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 60 Hz จากสหรัฐอเมริกา ระบบโครงข่ายไฟฟ้าเติบโตขึ้นจนในที่สุดทั้งประเทศก็มีการวางระบบสายส่ง ปัจจุบันความถี่คือ 50 Hz ในภาคตะวันออกของญี่ปุ่น (รวมถึงโตเกียว โยโกฮามา โทโฮคุและฮอกไกโด ) และ 60 Hz ในภาคตะวันตกของญี่ปุ่น (รวมถึงนาโกยาโอซาก้าเกียว โต ฮิโรชิมา ชิโกกุและคิวชู ) [ 23 ]
เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนส่วนใหญ่ถูกออกแบบมาให้ทำงานได้ทั้งสองความถี่ ปัญหาเรื่องความไม่เข้ากันนี้ปรากฏสู่สายตาสาธารณชนเมื่อเกิดแผ่นดินไหวและสึนามิโทโฮคุในปี 2011 ซึ่งทำให้กำลังการผลิตไฟฟ้าในภาคตะวันออกลดลงไปประมาณหนึ่งในสาม และไม่สามารถแบ่งปันพลังงานในภาคตะวันตกกับภาคตะวันออกได้อย่างเต็มที่ เนื่องจากประเทศไม่มีความถี่ร่วมกัน[ 22 ]
มี สถานีแปลง กระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) สี่แห่งที่ส่งกำลังไฟฟ้าข้ามพรมแดนความถี่กระแสสลับของญี่ปุ่นชินชินาโนะเป็นโรงงาน HVDC แบบ back-to-back ใน ญี่ปุ่นซึ่งเป็นหนึ่งในสี่ สถานี เปลี่ยนความถี่ที่เชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าตะวันตกและตะวันออกของญี่ปุ่น อีกสามแห่งอยู่ที่ฮิกาชิ-ชิมิซุมินามิ-ฟุกุมิตสึและเขื่อนซากุมะโดยรวมแล้วสามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้มากถึง 1.2 GW ไปทางตะวันออกหรือตะวันตก[ 24 ]
ระบบไฟฟ้า 240 โวลต์ และเต้ารับ 120 โวลต์
บ้านสมัยใหม่ส่วนใหญ่ในอเมริกาเหนือติดตั้งระบบไฟฟ้า 240 โวลต์จากหม้อแปลง และด้วยการใช้ระบบไฟฟ้าแบบแยกเฟสจึงสามารถมีทั้งเต้ารับ 120 โวลต์และ 240 โวลต์ได้ โดยทั่วไปแล้วไฟ 120 โวลต์จะใช้สำหรับแสงสว่างและเต้ารับติดผนัง ส่วนใหญ่ ส่วนวงจร 240 โวลต์มักใช้สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต้องการความร้อนสูง เช่น เตาอบและเครื่องทำความร้อน นอกจากนี้ยังอาจใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับเครื่องชาร์จ รถยนต์ไฟฟ้า ด้วย
ระบบการกระจายสินค้าสมัยใหม่
ตามธรรมเนียมแล้ว ระบบจำหน่ายจะทำงานเป็นเพียงสายส่งไฟฟ้าแบบง่ายๆ โดยไฟฟ้าจากเครือข่ายส่งจะถูกแบ่งปันระหว่างลูกค้า ปัจจุบันระบบจำหน่ายมีการบูรณาการอย่างมากกับ การผลิต พลังงานหมุนเวียนในระดับการจำหน่ายของระบบไฟฟ้าโดยใช้ ทรัพยากร การผลิต แบบกระจาย เช่นพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม [ 25 ] ส่งผลให้ระบบจำหน่ายมีความเป็นอิสระจากเครือข่ายส่งมากขึ้นเรื่อยๆ การรักษาสมดุลระหว่างอุปสงค์และอุปทานในเครือข่ายจำหน่ายสมัยใหม่เหล่านี้ (บางครั้งเรียกว่าไมโครกริด ) เป็นเรื่องท้าทาย และต้องใช้เครื่องมือทางเศรษฐกิจ เทคโนโลยี และการดำเนินงาน ต่างๆ ในการดำเนินการ เครื่องมือเหล่านี้ได้แก่ สัญญาณตลาดสถานีเก็บพลังงานแบตเตอรี่การวิเคราะห์ข้อมูลเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพ เป็นต้น
อุณหภูมิแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นในช่วงเหตุการณ์ความร้อนจัดสามารถลดประสิทธิภาพของระบบส่งและจำหน่ายไฟฟ้าได้ กำลังไฟฟ้าของหม้อแปลง สายเคเบิลใต้ดิน และสายส่งเหนือศีรษะมีจำกัดภายใต้อุณหภูมิแวดล้อมสูง[ 26 ]
ดูเพิ่มเติม
- การป้อนกลับ
- ต้นทุนค่าไฟฟ้าแยกตามแหล่งที่มา
- ผู้ประกอบการเครือข่ายการกระจาย
- การฟื้นฟูแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิก
- ระบบไฟฟ้า
- บริษัทจำหน่ายไฟฟ้าแยกตามประเทศ
- การผลิตไฟฟ้า
- การค้าปลีกไฟฟ้า
- แรงดันไฟฟ้าต่ำมาก
- แรงดันไฟฟ้าสูง
- แรงดันไฟฟ้าต่ำ
- ตัวป้องกันเครือข่าย
- สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ
- หน่วยจ่ายพลังงาน
- ระบบอัตโนมัติของระบบไฟฟ้า – มาตรฐาน IEEE สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ป้องกันระยะไกลและอุปกรณ์มัลติเพล็กเซอร์ของบริษัทผู้ให้บริการด้านพลังงาน
- การจำลองระบบไฟฟ้า
- ผู้ดำเนินการระบบส่งไฟฟ้า
- แผงกั้นไฟไหม้หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูง
- การส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงพิเศษในประเทศจีน
ลิงก์ภายนอก
- สมาคมวิศวกรรมไฟฟ้า IEEE
- คณะอนุกรรมการด้านการกระจายพลังงานของสมาคมวิศวกรรมไฟฟ้า IEEE
- เว็บไซต์การจำหน่ายไฟฟ้าของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การจ่ายพลังงานไฟฟ้า
การจ่ายกระแสไฟฟ้า เป็นขั้นตอนสุดท้ายใน การส่งมอบไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าถูกส่งจาก ระบบส่ง ไปยังผู้บริโภคแต่ละราย สถานี จ่ายไฟฟ้า ย่อยเชื่อมต่อกับระบบส่งและลดแรงดันไฟฟ้าจากระบบส่งลงเป็น...
ประวัติศาสตร์
การกระจายพลังงานไฟฟ้ากลายเป็นสิ่งจำเป็นเฉพาะในช่วงทศวรรษ 1880 เมื่อเริ่มมีการผลิตไฟฟ้าที่ โรงไฟฟ้า ก่อนหน้านั้น ไฟฟ้ามักจะถูกผลิตขึ้น ณ จุดที่ใช้งาน ระบบการกระจายพลังงานชุดแรกที่ติดตั้งในเมืองต่างๆ ของยุโรปและสหรัฐอเมริกาใช้สำหรับจ่ายแสงสว่าง ได้แก่ ไฟอาร์ค...
บทนำเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้า
ปัญหาการส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกลกลายเป็นอุปสรรคทางวิศวกรรมที่สำคัญในการกระจายพลังงานไฟฟ้า โดยมีวิธีการแก้ปัญหามากมายที่บริษัทผู้ผลิตหลอดไฟได้ทดลองใช้ แต่ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร อย่างไรก็ตาม ในช่วงกลางทศวรรษ 1880...
การผลิตและการส่ง
Electric power begins at a generating station, where the potential difference can be as high as 33,000 volts. AC is usually used.