[فهد الجدعاني]

التوزيع هو المرحلة النهائية في توصيل الكهرباء للمستخدمين. شبكة نظام التوزيع تحمل الطاقة الكهربائية من نظام النقل و تسلمها إلى المستخدم. عادةً, تتضمن الشبكة خطوط طاقة متوسطة الجهد (أقل من 50 kV ), محطات كهرباء ثانوية, محولات, جهد منخفض ( أقل من 1 kV ), أسلاك توزيع, و في بعض الأحيان أجهزة قياس.

التاريخ

في الأيام الأولى لتوزيع الكهرباء, مولدات التيار المستمر (DC) كن مرتبطة مع الأحمال بنفس الجهد.لذالك كان من المهم أن يكون التوليد, و النقل, و الأحمال بنفس الجهد لأنه لم تكن هناك طريقة لتغير مستوى الجهد المستمر (DC voltage)..... الجهدالمستخدم في ماضي كان جهد منخفض (تقريباً 100 volts) بما أن هذا كان هو الجهد العملي للمصابيح, و التي كانت هي الأحمال الكهربائية الأساسية. الجهد المنخفض أيضاً يحتاج عزل أقل لتوزيع أمن داخل المباني.

الفقد في الأسلاك (cable) متناسب طردياً مع مربع التيار, طول السلك, و المقاومة النوعية للمواد, و تتناسب عكسياً مع المقطع العرضي. شبكات نقل الكهرباء في وقت مبكر أستخدمت سلك النحاس للنقل, و الذي يعتبر واحد من أفضل الموصلات ذات جدوى الإقتصادية لهذا التطبيق. لتقليل من التيار و النحاس المطلوب لنقل كمية معينة من الطاقة نحتاج جهد عالي لنقل, و لكن لم تكن هناك طريقة فعالة لتغير الجهد المستمر مما يعني أنه من الصعب نقل الطاقة الكهربائية بجهد عالي. لذالك لتقليل الفقد إلى مستوى عملي من الناحية الإقتصادية نحتاج أسلاك سميكة –مما يعني زيادة المقطع العرضي- و إيضاً أن تكون محطة توليد الكهرباء قريبة من الأحمال. لذالك كانت محطة توليد الكهرباء بحاجة أن تكون ضمن حوالي 2.4 km من أبعد مستخدم لتجنب الحجم الكبير و التكلفة الباهظة للموصلات.

التيار المتردد

المنافسة بين التيار المستمر لـ (Thomas Edison) و التيار المتردد لـ (Nikola Tesla) و (George Westinghouse) كان يعرف بحرب التيارات. و بنهاية المنافسة أصبح التيار المتردد هو الشكل المهيمن لنقل الطاقة. المحولات الكهربائية ركبت في محطات توليد الكهرباء يمكن أن تستخدم لرفع الجهد الذي ينتج من المولد, أما المحولات في المحطات الثانوية يمكن أن تقلل الجهد لتدعم الأحمال. الزيادة في الجهد تقلل التيار في خطوط النقل و التوزيع و بالتالي فأن حجم الموصلات و خسائر التوزيع تقل. و هذا يجعل توزيع الطاقة على مسافة أطول ذات فائدة إقتصادية أكبر. و بالتالي يمكن أن تقع الملدات ( مثل مواقع المولدات المائية) بعيداً عن الأحمال.


نظام التوزيع الحديث

نظام التوزيع الحديث يبدأ من الدائرة الأساسية و من ثم يترك المحطة الثانوية و ينتهي كخدمة ثانوية يدخل مقبس العداد الكهربائي للعميل. دوائر التوزيع تخدم الكثير من العملاء. الجهد المستخدم للتوزيع مناسب للمسافات القصيرة و يختلف من 2300 V إلى حوالي 35000 V و التي تعتمد على معاير الشركة الموزعة للطاقة, و المسافة و الأحمال المخدومة. دوائر التوزيع تغذا من المحولات الموجودة في محطات الكهرباء الثانوية, حيث يتم التقليل من القيمة العالية المستخدم في النقل.

الموصلات التي تستخدم للتوزيع يمكن أن تحمل على الخطوط العلوية لنقل الطاقة (مثل التي توجد في القرى و الهجر), أو أن تكون مدفونة تحت الأرض (مثل التي توجد بالمدن الكبرى). في المدن و الضواحي التوزيع يتم من خلال إستخدام نظام ثلاثي الأطوار (three-phase) ليتمكن من خدمة كلاً من التجمعات السكنية, و التجارية, و الصناعية. أما التوزيع في المناطق النائية فمن الممكن إستخدام طور واحد فقط (single-phase ) إذا كان من الغير المجدي إقتصادياً إستخدام نظام ثلاثي الأطوار (three-phase) لعملاء قليلين نسبياً.
فقط كبار المستهليكين هم من يتم تغذيتهم مباشرة من دون المرور بالمحولات تقليل الجهد. معظم عملاء شركات الكهرباء يتم تصوليهم بالمحول, و الذي يقلل جهد التوزيع إلى جهد قليل نسبياً يستخدم في الإضاءة و أنظمة الأسلاك الداخلية. المحول قد يكون موجود على أعمدة النقل (pole-mounted ) أو يكون موضوع على الأرض و يكون محمي بسياج. في المناطق القروية يوجد المحول على الأعمد في الغالب (pole-mounted ) و في الغالب يخدم هذا المحول عميل واحد فقط, و لكن في المناطق المكتظة بالمباني العديد من العملاء يكونون متصلين بالمحول.