انتقال برق

انتقال برق (electric-power transmission) به معنی انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس بزرگ از نیروگاه‌ها (power plants) به پست‌های برق (electrical substations) در نزدیکی مراکز مصرف می‌باشد.

انتقال برق شامل سیم‌کشی‌های محلی بین پست‌های فشار قوی و مصرف‌کنندگان، که مربوط به توزیع برق (electric power distribution) می‌شود، نمی‌باشد.

خطوط انتقال زمانی که به هم متصل هستند، تشکیل شبکه‌های انتقال را می‌دهند.

شبکه‌های ترکیبی انتقال و توزیع به عنوان شبکه‌های برق قدرت (power grid) و یا شبکه (grid) شناخته می‌شوند.

بر خلاف جریان DC، جریان AC را می‌توان توسط یک ترانسفورماتور  (transformer) به سطوح مختلف ولتاژی انتقال داد.

هر چه میزان ولتاژ افزایش یابد، انتقال توان هم موثرتر صورت خواهد گرفت.

افزایش میزان قابلیت انتقال توان به علت قانون اهم است که بیان‌گر این است که تلفات انرژی الکتریکی وابسته به عبور جریان از یک رسانا است.

تلفات توان به علت جریان توسط رابطه P=I²R محاسبه می‌شود؛ بنابراین اگر مثلا جریان دو برابر شود، تلفات چهار برابر خواهد شد.

با استفاده از ترانسفورماتور می‌توانیم ولتاژ را به سطح بالاتری افزایش دهیم تا بتوانیم توان را در طول فواصل بلند با شدت جریان پایین انتقال داده و در نتیجه تلفات کاهش یابد؛ سپس می‌توانیم ولتاژ را دوباره به سطحی که برای تغذیه خانگی بی‌خطر باشد، کاهش دهیم.

ولتاژ تولید شده در نیروگاه توسط پست‌هایی که در نیروگاه قرار دارند و دارای ترانسفورماتورهای افزاینده می‌باشند، به ولتاژ ۲۳۰ یا ۴۰۰ کیلو‌ولت تبدیل می‌شود.

برق فشار بالا از راه خطوط انتقال قدرت شبکه سراسری به پست‌های فوق‌توزیع منتقل می‌شود.

برق از این پست‌ها به وسیله خطوط فوق‌توزیع ۱۳۲ و ۶۳ کیلو‌ولت به پست‌های توزیع وارد و به برق با فشار متوسط و فشار ضعیف تبدیل می‌شود و با ولتاژ ۲۲۰ ولت به دست مصرف‌کننده می‌رسد.

یک شبکه برق، سیستم انتقال با رنگ آبی نشان داده شده است

از لحاظ تاریخی مالکیت خطوط انتقال و توزیع به یک شرکت تعلق داشته است، اما با شروع دهه ۱۹۹۰، بسیاری از کشورها بازار برق را آزاد کردند؛ به صورتی که این کار منجر به جدایی کسب و کار انتقال برق از کسب و کار توزیع شده است.

سیستم‌های انتقال برق

اکثر خطوط انتقال از جریان متناوب (AC) سه فاز ولتاژ بالا استفاده می‌کنند، اگر چه AC تک فاز نیز گاهی در سیستم‌های برق راه‌آهن استفاده می‌شود.

جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC) تکنولوژی است که برای بهره‌وری بیش‌تر در مسافت‌های بسیار طولانی در حد صدها کیلومتر و یا کابل‌های برق زیر دریایی در حد بیش از ۵۰ کیلومتر استفاده می‌شود.

اتصالات HVDC همچنین برای ایجاد ثبات در برابر مشکلات کنترلی در شبکه‌های بزرگ توزیع قدرت که در آن بارهای جدید ناگهانی و یا خاموشی در بخشی از یک شبکه می‌تواند باعث ایجاد مشکلات سنکرون سازی (synchronization) و خرابی آبشاری (cascading failures) شود، به کار می‌روند.

به منظور کاهش انرژی اتلافی در انتقال راه دور، برق با ولتاژ بالا (۱۱۰ کیلو ولت و بالاتر) انتقال می‌یابد.

برق قدرت معمولا از راه خطوط هوایی برق (overhead power lines) منتقل می‌شود.

انتقال برق زیرزمینی (underground power transmission) دارای هزینه بسیار بالاتر و محدودیت‌های عملیاتی بیش‌تر است، اما گاهی اوقات در مناطق شهری و یا نقاط حساس استفاده می‌شود.

محدودیت اصلی در توزیع برق این است که به جز برخی از موارد استثنا، انرژی الکتریکی را نمی‌توان ذخیره نمود و بنابراین باید به میزان نیاز تولید شود.

برای اطمینان از نزدیکی زیاد میزان تولید به تقاضا، یک سیستم کنترل پیچیده مورد نیاز است.

اگر تقاضای برق بیش از عرضه باشد، ممکن است نیروگاهها و تجهیزات انتقال خاموش شوند که در بدترین موارد می‌تواند منجر به خاموشی سراسری (blackout) گردد.

مانند خاموشی سراسری شمال شرقی آمریکا در سال‌های ۱۹۶۵، ۱۹۷۷، ۲۰۰۳٫ برای کاهش احتمال چنین مشکلی، شبکه‌های انتقال برق (electric transmission networks) به شبکه‌های منطقه‌ای، ملی و یا قاره‌ای متصل شده‌اند در نتیجه چندین مسیر جایگزین برای جریان برق قدرت ایجاد می‌کنند تا احتمال خرابی به حداقل برسد.

تحلیل‌های زیادی توسط شرکت‌های انتقال برای تعیین حداکثر ظرفیت قابل اعتماد هر خط انجام شده است (معمولا کم‌تر از حد فیزیکی و یا حرارتی آن) تا از ظرفیت اضافی موجود در یک بخش از شبکه در زمان خرابی در دیگر بخش‌های شبکه استفاده شود.

یک شبکه برق

انتقال هوایی overhead transmission

رساناهای هوایی ولتاژ بالا با عایق پوشش داده نمی‌شوند.

ماده رسانا تقریبا همواره یک آلیاژ آلومینیوم است که به صورت رشته‌ای و احتمالا تقویت شده با رشته‌های فولادی ساخته می‌شود.

گاهی مس برای انتقال هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد اما آلومینیوم سبک‌تر است و تنها اندکی کاهش کارایی به همراه هزینه‌های بسیار پایین‌تر به همراه دارد.

سیم‌های ضخیم‌تر باعث افزایش نسبتا کمی در ظرفیت می‌شوند؛ زیرا اثر پوستی (skin effec) باعث می‌شود که بیش‌تر جریان در نزدیکی سطح سیم برقرار شود.

به دلیل این محدودیت جریان، زمانی که ظرفیت بالاتر مورد نیاز باشد از چند کابل موازی به نام دسته رسانا (bundle conductors) استفاده می‌شود.

دسته رسانا همچنین نیز در ولتاژهای بالا به منظور کاهش تلفات انرژی ناشی از تخلیه کرونا (corona discharge) استفاده می‌شود.

امروزه سطح ولتاژ انتقال معمولا ۱۱۰ کیلو ولت و بالاتر در نظر گرفته می‌شود.

ولتاژهای پایین‌تر مانند ۶۶ کیلوولت و ۳۵ کیلوولت معمولا ولتاژهای انتقال کوتاه (subtransmission voltages) می‌باشند ولی گاهی در خط‌های طولانی با بارهای کم به کار می‌روند.

ولتاژهای کم‌تر از ۳۵ کیلوولت معمولا برای توزیع برق (distribution) استفاده می‌شوند.

ولتاژ بالاتر از ۲۳۰ کیلو ولت به عنوان ولتاژ فوق پر فشار (extra high voltage) در نظر گرفته می‌شود و نیاز به طراحی متفاوتی در مقایسه با تجهیزات مورد استفاده در ولتاژهای پایین‌تر دارد.

از آن جا که سیم‌های انتقال هوایی به عایق هوایی وابسته هستند، طراحی این خطوط نیاز به حداقل فاصله برای حفظ ایمنی دارد.

شرایط آب و هوایی نامطلوب دارای باد بالا و دماهای پایین می‌تواند به قطع برق منجر شود.

بادی با سرعت به پایینی ۴۳ کیلومتر در ساعت می‌تواند باعث از دست رفتن فاصله کاری رساناها و در نتیجه اتصالی و از دست رفتن عرضه برق شود.

انتقال زیرزمینی underground transmission

برق همچنین می‌تواند به جای خطوط هوایی توسط کابل‌های زیر زمینی (underground power cables) منتقل شود.

کابل‌های زیر زمینی نسبت به خطوط هوایی کم‌تر در سر راه قرار دارند، کم‌تر جلوی چشم هستند و کم‌تر تحت تاثیر بدی آب و هوا قرار می‌گیرند.

با این حال، هزینه کابل روکش‌دار و حفاری بسیار بیش‌تر از ساخت خطوط هوایی می‌باشد.

یافتن و تعمیر خرابی در خطوط انتقال مدفون نیاز به زمان بیش‌تری دارد.

خطوط زیرزمینی به شدت توسط ظرفیت حرارتی آن‌ها محدود هستند و امکان اضافه بار کم‌تری نسبت به خطوط هوایی دارند.

کابل‌های زیر زمینی طولانی دارای ظرفیت خازنی قابل توجهی هستند که می‌تواند توانایی آن‌ها را برای ارایه توان مفید به بارها را کاهش دهد.

انتقال برق در مقیاس زیاد

مهندسان شبکه‌های انتقال را تا حد امکان برای حمل کارای انرژی طراحی می‌کنند، در حالی که همزمان عوامل اقتصادی، امنیت شبکه و افزونگی (redundancy) را مورد توجه قرار می‌دهند.

این شبکه‌ها از قطعاتی مانند خطوط برق (power lines)، کابل‌ها (cables)، بریکرهای مدار (circuit breakers)، سوییچ‌ها (switches) و ترانسفورماتورها (transformers) استفاده می‌کنند.

راندمان انتقال با استفاده از دستگاه‌هایی که ولتاژ را افزایش می‌دهند (و به تناسب جریان را کاهش می‌دهند)، تا حد زیادی بهبود می‌یابد و در نتیجه امکان می‌دهد که توان را با تلفات قابل قبولی منتقل نمایند.

جریان کاهش یافته در خطوط تلفات حرارت را در رسانا کاهش می‌دهد.

با توجه به قانون ژول، تلفات انرژی به طور مستقیم با مجذور جریان متناسب است.

بنابراین، کاهش جریان با ضریب ۲ باعث کاهش تلفات انرژی با ضریب ۴ در رسانا می‌شود.

این افزایش ولتاژ در مدارهای AC معمولا با استفاده از یک ترانسفورماتور افزاینده (step-up transformer) به دست می‌آید.

سیستم‌های HVDC نیاز به تجهیزات تبدیل نسبتا گرانی دارند که ممکن است برای پروژه‌های خاص مانند کابل زیردریایی و انتقال نقطه به نقطه طولانی‌تر با ظرفیت بالا توجیه اقتصادی داشته باشند، اما در حال حاضر به ندرت استفاده می‌شوند.

شبکه انتقال، شبکه‌ای از نیروگاهها (power stations)، خطوط انتقال (transmission lines) و پست‌های ‌برق(substations) است.

انرژی معمولا در داخل شبکه به صورت AC سه فاز منتقل می‌شود.

AC تک فاز تنها برای توزیع به مصرف‌کنندگاه نهایی استفاده می‌شود زیرا در موتور القایی (induction motors) چند فازه بزرگ قابل استفاده نیست.

در قرن ۱۹، انتقال دو فاز مورد استفاده قرار گرفت اما نیاز به چهار سیم یا سه سیم با جریان نابرابر دارد.

سیستم‌های با فاز بالاتر نیاز به بیش از سه سیم دارند، اما دارای مزایای دیگری هستند.

قیمت احداث نیروگاه بالا و تقاضای برق متغیر است، بنابراین اغلب واردات بخشی از برق مورد نیاز ارزان‌تر از تولید آن به صورت محلی تمام می‌شود.

از آن‌جا که بارها اغلب به صورت منطقه‌ای تغییر می‌کنند، مثلا آب و هوای گرم در بخش جنوبی ایران می‌تواند باعث شود که بسیاری از مردم به استفاده از کولر گازی روی آورند، برق اغلب از یک منبع دور می‌آید.

به دلیل منافع اقتصادی به اشتراک گذاری بار بین مناطق، شبکه‌های انتقال منطقه‌ای بزرگ (wide area transmission grids) در حال حاضر بین کشورها و حتی قاره‌ها گسترش یافته‌اند.

شبکه اتصالی بین تولیدکنندگان برق و مصرف‌کنندگان، امکان جریان برق را حتی در صورت خرابی برخی از اتصالات فراهم می‌کند.

بخش غیر متغیر و یا با تغییر آرام در ساعت‌های مختلف تقاضای الکتریکی به عنوان بار پایه (base load) شناخته شده است که معمولا به وسیله تجهیزات بزرگ که با توجه به اقتصاد مقیاس (economies of scale) کارآمدتر هستند و با هزینه ثابت سوخت و بهره‌برداری کار می‌کنند، تولید می‌شود.

این تجهیزات شامل نیروگاههای هسته‌ای، زغال‌سنگی، نیروگاههای سیکل ترکیبی (combined cycle) و یا برق آبی (hydroelectric) هستند، در حالی که سایر منابع انرژی مانند نیروگاههای متمرکز حرارتی خورشیدی (concentrated solar thermal) و زمین گرمایی (geothermal power) دارای پتانسیل ارایه برق بار پایه هستند. منابع انرژی تجدید پذیر (renewable energy) مانند فتوولتاییک خورشیدی (solar photovoltaics)، باد (wind power)، امواج (wave power) و جزر و مد (tidal power) با توجه به تناوب به عنوان تامین بار پایه در نظر گرفته نمی‌شوند، اما می‌توانند به شبکه برق اضافه کنند.

تقاضای باقی مانده یا تقاضای پیک (peak power) قدرت توسط نیروگاههای پیک (peaking power plants) که به طور معمول کوچک‌تر، دارای پاسخ سریع‌تر و هزینه بالاتری هستند، مانند توربین‌های گاز (gas turbines) با سوخت گاز طبیعی تامین می‌شوند.

انتقال راه دور برق (چند هزار کیلومتر) ارزان و کارآمد است، که هزینه آن ۰٫۰۰۵ تا ۰٫۰۲ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت در مقایسه با متوسط سالانه هزینه تولیدکنندگان بزرگ به میزان ۰٫۰۱ تا ۰٫۰۲۵ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت و تولید در مقیاس کوچک به میزان بالاتر از ۰٫۱۰ دلار به ازای هر کیلووات‌ساعت و چند برابر آن برای تامین کنندگان برق اضطراری در بالاترین لحظات تقاضا می‌باشد.

بنابراین تامین‌کنندگان دور دست می‌توانند ارزان‌تر از منابع محلی باشند؛ به عنوان مثال شهر نیویورک اقدام به خرید مقدار زیادی برق از کانادا می‌کند.

منابع متعدد محلی، حتی اگر گران‌تر باشند و به ندرت استفاده شوند، باعث می‌شوند که شبکه انتقال بیش‌تر در معرض خطای ناشی از آب و هوا و بلایای طبیعی دیگر باشد و ارتباط آن می‌تواند با تامین‌کنندگان دور دست قطع شود.

انتقال از راه دور اجازه می‌دهد تا منابع انرژی تجدید پذیر دور دست مورد استفاده قرار گیرند و جایگزین مصرف سوخت‌های فسیلی شوند.

منابع آبی و بادی نمی‌تواند به شهرستان‌های پر جمعیت نزدیک‌تر شوند و هزینه‌های انرژی خورشیدی کم‌ترین میزان را در مناطق دور افتاده دارد که در آن تقاضای محلی برق کم است.

هزینه‌های اتصال می‌توانند به تنهایی تعیین کننده این باشند که آیا جایگزین‌های به ویژه از لحاظ اقتصادی مناسب هستند یا خیر.

ورودی شبکه

در نیروگاهها (power stations)، برق در ولتاژ نسبتا کم بین حدود ۲٫۳ کیلو ولت و ۳۰ کیلو ولت، بسته به اندازه واحد تولیدی، وارد شبکه می‌شود.

سپس ولتاژ ترمینال ژنراتور توسط ترانسفورماتور (transformer) افزاینده نیروگاه به یک ولتاژ بیش‌تر (۱۱۵ کیلوولت تا ۷۶۵ کیلوولت AC، متفاوت بر حسب سیستم انتقال و کشور) برای انتقال در طول خطوط بلند افزایش می‌یابد.

تلفات برق در خطوط انتقال

انتقال برق با ولتاژ بالا، تلفات انرژی در اثر مقاومت را کاهش می‌دهد که میزان آن بر حسب نوع رسانا، جریان و طول خط انتقال متفاوت است.

به عنوان مثال یک خط ۷۶۵ کیلو ولتی ۱۵۰ کیلومتری حامل ۱۰۰۰ مگاوات انرژی می‌تواند ۱٫۱ درصد تا ۰٫۵ درصد تلفات داشته باشد. یک خط ۳۴۵ کیلو ولتی حامل همان بار در همان فاصله، دارای تلفات ۴٫۲ درصدی است.

برای مقدار معینی از قدرت، یک ولتاژ بالاتر، جریان و در نتیجه تلفات مقاومتی در رسانا را کاهش می‌دهد.

به عنوان مثال، در صورت ثابت بودن سایز رسانای مورد استفاده، بالا بردن ولتاژ با ضریب ۱۰، جریان را با ضریب ۱۰ کاهش و در نتیجه تلفات I²R را با ضریب ۱۰۰ کاهش می‌دهد.

حتی اگر به اندازه رسانا (سطح مقطع) برای مطابقت با جریان پایین‌تر ۱۰ برابر کاهش یابد، تلفات I²R هنوز ۱۰ برابر کاهش یافته است.

به طور معمول انتقال از راه دور با خطوط هوایی با ولتاژ از ۱۱۵ تا ۱۲۰۰ کیلو ولت انجام می‌شود.

در ولتاژهای بسیار بالا که بیش از ۲۰۰۰ کیلو ولت بین رسانا و زمین اختلاف پتانسیل وجود دارد، تلفات تخلیه کرونا (corona discharge) آن قدر زیاد است که می‌تواند تلفات مقاومتی کم‌تر در رساناهای خط را پوشش دهند.

اقدامات لازم به منظور کاهش تلفات کرونا شامل رساناهای با قطر بیش‌تر که اغلب برای کاهش وزن توخالی می‌شوند، و یا استفاده از دو یا چند رسانا می‌باشد.

تخلیه کرونا

تلفات انتقال و توزیع در آمریکا در در سال ۱۹۹۷ برابر با ۶٫۶ درصد و در سال ۲۰۰۷ برابر با ۶٫۵ درصد تخمین زده شده است.

به طور کلی تلفات را از اختلاف بین توان تولیدی نیروگاهها و توان به فروش رسیده به مصرف‌کنندگان نهایی محاسبه می‌کنند؛ تفاوت بین آن چه که تولید شده و آن چه مصرف می‌شود را تلفات انتقال و توزیع تشکیل می‌دهند که البته با فرض عدم سرقت برق انجام می‌شود.

در سال‌های ۱۹۸۰، طولانی‌ترین فاصله مقرون به صرفه برای انتقال جریان مستقیم ۷۰۰۰ کیلومتر مشخص شده بود.

برای جریان متناوب این میزان ۴۰۰۰ کیلومتر بود، البته تمام خطوط انتقال مورد استفاده امروزی به طور قابل ملاحظه‌ای کوتاه‌تر از این هستند.

در هر خط انتقال جریان متناوب، اندوکتانس و خازن رساناها می‌تواند قابل توجه باشد.

جریان‌هایی تنها در واکنش به این خواص مدار ایجاد می‌شوند (که همراه با مقاومت تشکیل امپدانس می‌دهند)، تشکیل توان راکتیو (reactive power) می‌دهند که هیچ قدرت واقعی را به بار انتقال نمی‌دهند.

با این حال این جریان‌های راکتیو (reactive currents) بسیار واقعی هستند و باعث اتلاف حرارت اضافی در مدار انتقال می‌شوند.

نسبت توان واقعی (real power) انتقال داده شده به بار به توان آشکار (apparent power) شامل مجموع واقعی و راکتیو، ضریب توان (power factor) می‌باشد.

با افزایش جریان راکتیو، ضریب توان کاهش می‌یابد. سیستم‌های انتقال با ضریب توان کم تلفات بالاتری نسبت به سیستم‌های با ضریب توان بالا دارند.

معمولا یوتیلیتی‌ها در سراسر سیستم برای جبران قدرت راکتیو و کاهش تلفات در انتقال توان و تثبیت ولتاژ سیستم از بانک‌های خازن (capacitor banks)، رآکتور (reactors) و دیگر قطعاتی مانند ترانسفورماتورهای تغییر فاز (phase-shifting transformers)، جبران‌سازهای VAR، جابه‌جایی فیزیکی رساناهای فاز و سیستم‌های انعطاف‌پذیر انتقال AC و FACTSها استفاده می‌کنند.

در مجموع به این اقدامات ساپورت راکتیو (reactive support) گفته می‌شود.

فروش ویژه صاعقه گیر اکتیو آذرخش

فوق توزیع

فوق توزیع (Subtransmission ) بخشی از یک سیستم انتقال توان الکتریکی است که در ولتاژهای نسبتا پایین‌تر کار می‌کند.

اتصال تمام پست‌های توزیع (distribution substations) به ولتاژ بالای انتقال به دلیل تجهیزات بزرگ‌تر و گران‌تر غیر اقتصادی است.

به طور معمول فقط پست‌های بزرگ‌تر به این ولتاژ بالا متصل می‌شوند.

این ولتاژ کاهش می‌یابد و به پست‌های کوچک‌تر در شهرها و محله‌ها فرستاده می‌شود.

مدارهای فوق توزیع معمولا به صورت حلقه‌ای شکل داده می‌شوند به طوری که خرابی یک خط باعث قطع سرویس به تعداد زیادی از مشتریان برای بیش از یک زمان کوتاه نمی‌شود.

در حالی که مدار فوق توزیع معمولا در مناطق شهری به وسیله خطوط هوایی (overhead lines) انجام می‌شود، کابل‌های مدفون نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.

هیچ مرز ثابتی بین فوق توزیع و انتقال و یا بین فوق توزیع و توزیع وجود ندارد.

محدوده‌های ولتاژی تا حدی با هم همپوشانی دارند.

با تکامل سیستم‌های قدرت، ولتاژی که قبلا برای انتقال استفاده می‌شد، برای فوق توزیع مورد استفاده قرار گرفت و ولتاژ فوق توزیع به ولتاژ توزیع تبدیل شد.

مانند انتقال، فوق توزیع نیز مقادیر نسبتا زیادی از توان حمل می‌کند و مانند توزیع، فوق توزیع به جای انتقال نقطه به نقطه، یک منطقه را تحت پوشش قرار می‌دهد.

خروجی از شبکه انتقال

در پست‌ها (substations)، ترانسفورماتورها (transformers) ولتاژ را برای توزیع به کاربران تجاری و مسکونی به سطح پایین‌تری کاهش می‌دهند.

این توزیع با ترکیبی از فوق توزیع (۳۳ کیلو ولت تا ۱۳۲ کیلو ولت) و توزیع (۳٫۳-۲۵ کیلو ولت) انجام می‌شود.

در نهایت در نقطه مصرف، انرژی به ولتاژ کم تبدیل می‌شود.

جریان مستقیم ولتاژ بالا

جریان مستقیم ولتاژ بالا (high-voltage direct current) یا HVDC برای انتقال مقادیر زیاد توان در مسافت های طولانی و یا برای ارتباط بین شبکه‌های ناهمزمان (asynchronous grids) استفاده می‌شود.

هنگامی که انرژی الکتریکی باید در مسافت‌های بسیار طولانی منتقل شود، توان تلف شده در انتقال AC قابل ملاحظه می‌شود و استفاده از جریان مستقیم به جای استفاده از جریان متناوب ارزان‌تر تمام می‌شود.

برای یک خط انتقال بسیار طولانی، این تلفات کم‌تر (و کاهش هزینه ساخت یک خط DC) می‌تواند هزینه‌های اضافی مورد نیاز برای ایستگاه‌های تبدیل (converter stations) در دو انتها را پوشش دهد.

اتصالات HVDC را می‌توان برای کنترل مشکلات شبکه‌های با جریان برق AC مورد استفاده قرار داد.

توان منتقل شده توسط یک خط AC با افزایش زاویه فاز بین ولتاژ منبع و مقصد افزایش می‌یابد، اما بزرگ شدن بیش از حد زاویه فاز باعث خواهد شد که سیستم‌های در دو انتهای خط از گام خود خارج شوند.

از آن جا که جریان برق در یک اتصال DC به طور مستقل از فاز شبکه‌های AC در هر انتهای اتصال کنترل می‌شود، حدی برای زاویه فاز وجود ندارد و لینک DC همیشه قادر به انتقال کامل توان نامی خود است.

بنابراین یک لینک DC شبکه‌های AC در دو انتها را تثبیت می‌کند، زیرا جریان قدرت و زاویه فاز را می‌توان به طور مستقل کنترل کرد.

کنترل انتقال برق

برای اطمینان از کارکرد ایمن و قابل پیش‌بینی، اجزای سیستم انتقال با ژنراتورها (generators)، سوییچ‌ها (switches)، بریکرهای مدار (circuit breakers)‌ و بارها (loads) کنترل می‌شوند.

ولتاژ، توان، فرکانس، ضریب بار و قابلیت اطمینان سیستم انتقال برای ایجاد عمل‌کرد بهینه از نظر اقتصادی برای مشتریان کنترل می‌شوند.

بالانس بار

سیستم انتقال برای بار پایه (base load) و بار پیک (peak load)‌ قابلیت تامین را همراه با حاشیه ایمنی و تحمل خطا فراهم می‌کند.

بر حسب منطقه، به دلیل ترکیب صنعت زمان اوج بار تا حد زیادی متفاوت است.

در آب و هوای بسیار گرم و بسیار سرد، بارهای تهویه مطبوع و گرمایشی خانگی در بار کلی تاثیر گذار هستند.

این بارها معمولا در گرم‌ترین زمان سال در اواخر بعد از ظهر و در سردترین زمان سال در اواسط صبح و اواسط شب در بیش‌ترین مقدار خود هستند.

این باعث می‌شود توان مورد نیاز بر حسب فصل و زمان روز متفاوت باشد.

طراحی سیستم توزیع همیشه بار پایه و بار پیک را در نظر می‌گیرد.

سیستم انتقال معمولا برای مطابقت بار با تولید، قابلیت بافر یا ذخیره‌سازی زیادی در اختیار ندارد.

بنابراین تولید باید مطابق با بار نگه داشته شود تا از خرابی ناشی از اضافه بار تجهیزات تولید جلوگیری شود.

منابع و بارهای مختلفی را می‌توان به سیستم انتقال متصل کرد و آن‌ها را باید برای انجام یک انتقال توان منظم کنترل کرد.

در تولید متمرکز برق (centralized power generation)، تنها کنترل محلی تولید لازم است که تنها شامل سنکرون کردن واحدهای تولیدی (synchronization of the generation units) برای جلوگیری از شرایط گذرای شدید و اضافه بار می‌شود.

در تولید پراکنده برق (distributed power generation) ژنراتورها (generators) به صورت جغرافیایی توزیع شده‌اند و فرآیند آنلاین و آفلاین کردن آن‌ها باید به دقت کنترل شود.

سیگنال‌های کنترل بار را می‌توان در خطوط جداگانه و یا در خود خطوط قدرت ارسال نممود.

ولتاژ و فرکانس را می‌توان به عنوان مکانیسم‌های سیگنال‌دهی برای بالانس بار استفاده نمود.

در سیگنال‌دهی ولتاژی (voltage signaling)، تغییرات ولتاژ را می‌توان برای افزایش تولید استفاده نمود.

توان اضافه شده توسط هر سیستم، در اثر کاهش ولتاژ خط افزایش می‌یابد.

اصولا این آرایش پایدار است.

تنظیم بر اساس ولتاژ برای استفاده در شبکه‌های چهارخانه‌ای (mesh networks) پیچیده است زیرا هر بار که یک ژنراتور جدید به مش اضافه شود، اجزا و ست‌پوینت‌ها فرد نیاز به آرایش مجدد دارند.

در سیگنال‌دهی فرکانسی (frequency signaling)، واحدهای تولیدی فرکانس سیستم انتقال مطابق می‌شوند.

در کنترل سرعت دروپ (droop speed control)، در صورتی که فرکانس کاهش یابد توان افزایش یافته است.

به عبارت دیگر افت در فرکانس خط نشان دهنده این است که افزایش بار باعث کم شده سرعت ژنراتور شده است.

توربین‌های بادی (wind turbines)، سیستم‌های اتصال خودرو به شبکه (v2g) و دیگر سیستم‌های پراکنده ذخیره‌سازی و تولید می‌توانند به شبکه برق متصل شده و با ارتباط با آن‌ها عملکرد سیستم را بهبود بخشید.

حفاظت در برابر خرابی

در شرایط بار اضافی، سیستم را می‌توان به صورتی طراحی کرد که به جای سقوط یک باره، به آرامی خاموش شود.

براون آوت (brownout) زمانی رخ می‌دهد که منبع تغذیه کم‌تر از تقاضا می‌شود.

بلک‌آوت (blackout) زمانی رخ می‌دهد که عرضه به طور کامل با خرابی مواجه شود.

رولینگ بلک‌آوت (rolling blackouts) یا لود شدینگ (load shedding) خاموشی‌های عمدی مهندسی شده‌ای هستند که زمانی که تقاضا برای برق بیش از عرضه باشد، برای توزیع توان ناکافی انجام می‌شود.

فروش ویژه صاعقه گیر آذرخش

تفاوت برقگیر اکتیو و پسیو:

در اوایل پیدایش صنعت تولید برق، ژنراتورها به علت محدودیتهای مکانیکی ونبودن انرژی لازم قادر به تولید انرژی الکتریکی با فرکانس بیش از ۲۵ هرتز نبودند. فرکانس ۲۵هرتز در آمریکا مورد استفاده قرار می گرفت ، به عنوان مثال در شهر نیویورک کمپانی New haven Haretford برای راه اندازی لوکوموتیو برقی از این فرکانس استفاده می کرد وهمچنین در شهر بوستون از فرکانس ۲۵هرتز برای انتقال انرژی الکتریکی مورد نیاز خود استفاده می شد.
البته اینگونه نبود که ۲۵هرتز به عنوان یک فرکانس واحد و استاندارد تلقی شود، طوریکه در اروپا فرکانسهای ۳/۲+۱۶ یا ۵/۱۲ هرتز نیز استفاده می شد. استفاده از فرکانسهای پایین مشکلاتی در سیستم برق آن زمان ایجاد کرد که یکی از آنها پدیده چشمک زنی در لامپهای روشنایی بود خاموش و روشن شدن متناوب لامپهای روشنایی در فرکانسهای پایین کاملا محسوس بود و به علت بالا بودن راکتانس خط ، افت ولتاژ نیز شدیدتر است بنابراین لازم است در این خطوط نسبت به سیستمهای با فرکانس پایین تر از هادیهای با سطح مقطع بالاتر استفاده شود که علاوه بر این استفاده از فرکانسهای بالا بر خطوط تلفن نیز تاثیر نامطلوب دارد وباعث ایجاد نویز می گردد.
سازندگان ژنراتورها در اروپا با بررسی همه جوانب فرکانسی را با عنوان واحد انتخاب کردند و آن را در تمام اروپا به عنوان بک استاندارد گسترش دادند . این فرکانس ۵۰ هرتز می باشد. برای اولین بار در اروپا یک شرکت آلمانی از انرژی الکتریکی با فرکانس ۵۰هرتز استفاده کرد.
نکته قابل توجه این است که در ساخت ترانسفورماتورهای قدرت با بالا رفتن فرکانس به مواد اولیه کمتری نیاز است وترانسفورماتور کوچکتر ، سبکتر وارزانتر می شود.
برای لامپهایی که بر اساس تخلیه کار می کتد  ۴۰ هرتز می باشد.به همین دلیل مهندسان بر آن شدند تا فرکانسهای بالاتری تولید کتد.
در حدود سال ۱۹۰۰ میلادی تکنولوژی ی ساخت توربینهای با سرعت بالا به دست آمد وتولید فرکانسهای بالاتر میسر کشت و فرکانس جدید، توسط سازندگان ژنراتورها انتخاب ومعرفی شد. از آنجا که بیشتر خطوط انتقال در اروپا به یکدیگرمتصل بودند ضرورت انتخاب یک فرکانس واحد آشکار گردید . فرکانسهای بالا نیز مشکلاتی به وجود می آورند، به عنوان مثال تلفات در خطوط انتقال با بالا رفتن فرکانس هر دو استاندارد ۵۰و۶۰ هرتز با سیستم انتقال، ژنراتورها و اکثر مصرف کنندکان الکتریکی سازگار هستند. در این فرکانسها پدیده چشمک زنی در لامپهای روشنایی محسوس نخواهد بود و از تاثیر خطوط انتقال بر شبکه های مخابراتی می توان صرف نظر نمود. البته ترانسفورماتورهای قدرت با فرکانس ۶۰هرتز نسبت به ترانسفورماتورهای ۵۰ هرتز احتیاج به مواد اولیه کمتری دارند و از نظر اقتصادی به صرفه تر می باشند. به همین دلیل شاید بتوان گفت فرکانس ۶۰ بهتر از ۵۰ هرتز است.